칩마운터 – metoree本番管理

칩마운터란

칩마운터란 인쇄 회로 기판의 표면에 전자 부품을 실장하는 장비입니다.

표면실장기, 마운터라고도 하며, 다양한 형태와 크기의 부품을 고속으로 고정밀하게 장착합니다. 칩마운터는 로터리 마운터와 모듈러 마운터 두 종류가 있으며, 최근에는 소형화 및 장착 속도가 빠른 모듈러 마운터가 주류를 이루고 있습니다.

표면 실장은 SMT(영문: Surface Mount Technology)라고도 불리는 기판 실장 공법 중 하나입니다. 프린트 기판 표면에 IC칩이나 커패시터 등의 전자부품을 탑재하고, 페이스트 형태로 가공한 솔더로 전극을 접착한 후 리플로우로에서 고정시키는 방식이다.

구멍에 부품 리드를 끼워 넣는 삽입 실장에 비해 공간을 절약할 수 있어 최근에는 주류 실장 방식입니다. 기판 수나 부품 수가 적은 소량 생산의 경우, 사람이 직접 수작업으로 납땜을 하는 수작업 실장도 가능합니다.

칩마운터의 사용 용도

칩마운터를 이용하여 표면 실장되는 기판은 매우 많으며, 전기 회로의 기판을 필요로 하는 대부분의 곳에서 볼 수 있습니다. 표면 실장되는 기판의 사용 예는 다음과 같습니다.

휴대폰
스마트폰
게임기
가전제품
자동차용 기판
비행기
로켓

전기회로의 기판을 필요로 하는 생활용품에 많이 사용되고 있습니다. 표면 실장은 인쇄 공정, 실장 공정, 리플로우 공정으로 구성됩니다. 인쇄 공정에서 인쇄 기판에 크림 솔더 인쇄나 디스펜서로 접착제를 도포하고, 그 위에 전자부품을 탑재하기 위해 칩마운터가 필요합니다. 이후 리플로우로에서 열을 가하여 솔더와 접착제를 부품과 결합시켜 부품을 고정시킨다.

최근 전자부품의 크기가 수 mm 이하로 작아지면서 사람의 손으로 장착하는 것이 어려워졌다. 부품을 정확하고 빠르게 실장할 수 있는 마운터는 기판 실장에 없어서는 안 될 장비입니다. 다양한 전자부품에 대응하기 위해 이형 부품, 대형 부품 등을 장착할 수 있는 칩마운터가 있습니다.

칩마운터의 원리

칩마운터는 전 공정에서 납땜 인쇄나 접착제가 도포된 인쇄 회로 기판에 부품을 탑재하는 장비입니다. 공급장치에 세트된 부품을 장치 내의 흡착 노즐로 픽업하여 기판상의 원하는 위치에 실장합니다. 칩마운터 장치의 구조는 다음과 같습니다.

헤드부
전자부품을 노즐로 흡착하여 픽업한다.
구동부
헤드부를 XY축 상에서 이동시키는 구동부이다.
공급부
실장할 전자부품을 공급한다.
인식부
기판이나 전자부품의 위치를 카메라로 인식한다.
반송부
인쇄기판을 반송시키는 반송부이다.

칩마운터는 표면 실장을 통해 전자부품을 실장하는 데 사용되기 때문에 칩마운터를 사용하여 부품을 배치한 후에는 납땜 공정으로 넘어가게 됩니다. 납땜 공정의 차이에 따라 칩마운터 사용 전 전처리가 달라집니다. 전처리로 크림 솔더 인쇄기를 사용하여 솔더를 도포하거나 디스펜서를 사용하여 접착제를 도포하는 경우가 많습니다.

기판에 전처리가 끝나면 배치할 칩과 같은 전자부품을 모아 칩마운터의 공급장치에 장착합니다. 공급장치에서 자동으로 전자부품이 공급되고, 장치의 노즐이 음압으로 전자부품을 흡착합니다. 흡착된 노즐이 그대로 기판 위까지 이동하여 설정한 기판 위의 위치에 전자부품을 올려놓고 배치할 수 있습니다.

칩마운터는 로터리 마운터와 모듈식 마운터로 나뉩니다. 최근 소형화되어 편리해진 모듈식 마운터가 주류를 이루고 있습니다. 로터리 마운터는 로터리 헤드로 전자 부품을 흡착하고 장착하는 방식입니다. 모듈형 마운터는 XY 로봇 축으로 헤드를 움직여 흡착, 장착을 합니다.

최근의 칩마운터는 전자부품을 빠르고 정확하게 제자리에 장착할 수 있게 되었습니다. 부품 인식 카메라의 성능 향상으로 기판의 위치나 부품의 탑재 위치를 측정하고 보정하여 고정밀도의 탑재를 실현할 수 있습니다.

칩마운터의 종류

칩마운터에는 모듈러 타입과 로터리 타입의 두 가지 종류가 있습니다.

1. 모듈러 타입

모듈형 마운터는 현재 주류인 마운터로, XY 로봇 끝에 흡착 헤더가 장착되어 있어 장착할 부품을 픽업하여 기판의 실장 위치로 운반하는 방식입니다.

장비를 소형화할 수 있는 반면, 부품을 픽업할 때마다 XY 방향으로 흡착 헤드를 움직여야 하므로 로터리 타입에 비해 택트가 길다는 단점이 있습니다.

2. 로터리 타입

로터리 타입은 회전하는 로터리부에 흡착 헤드가 여러 개 있어 한 번의 픽업 동작으로 여러 개의 부품을 흡착할 수 있습니다. 고속으로 장착할 수 있다는 장점이 있는 반면, 장비가 대형화되어 유지보수 비용이 높다는 단점이 있습니다.

또한, 한 번에 많은 양의 부품을 세팅해야 하기 때문에 다품종 소량 생산이 요구되는 현대에는 적합하지 않습니다. 따라서 현재 대부분의 칩마운터 업체들은 로터리 타입의 생산을 중단한 상태입니다.

칩마운터 선택 방법

칩마운터를 선택할 때 주의해야 할 점은 다음과 같습니다.

1. 속도

1부품의 장착 속도는 0.1초 정도에서 1초 정도까지 기종에 따라 차이가 있습니다.

2. 장착 정밀도

스마트폰용 기판과 같이 부품의 미세화, 고밀화가 요구되는 실장 기술에서는 0.1mm 정도의 오차가 요구됩니다. 고밀도 실장이 요구되지 않는 회로 기판이라면 0.2mm 정도의 실장 정밀도로도 충분합니다.

3. 부품 종류

테이프에 감긴 칩 부품뿐만 아니라 트레이로 공급되는 대형 면실장 부품도 혼재되는 경우, 특수 부품 피더를 세팅할 수 있는 대형 칩마운터가 필요합니다.

항목	실장 속도	실장 정밀도	사용하는 부품의 종류
기준	0.1s〜1.0s/1개 *부품 기종에 따라 택트에 차이가 있음	0.2mm 정도 *고밀도 실장의 경우 0.1mm 정도 필요 (스마트폰 기판용 부품 등）	대형 부품을 사용하는 경우, 특수한 부품 피더를 설정할 수 있는 대형 칩마운터가 필요

칩마운터의 기타 정보

칩마운터 피더

칩마운터 피더는 전자부품을 장치 내로 공급하는 자동 부품 공급 장치입니다. 전자부품은 릴이나 트레이에 포장된 상태로 납품되어 피더에 장착하여 사용합니다.

피더를 통해 부품이 장치 내로 공급되어 일정한 방향으로 기울어짐 없이 부품을 탑재하기 때문에 중요한 장치라고 할 수 있습니다. 또한 피더 일괄 교환 대차를 사용하면 피더류를 본체에서 일괄적으로 탈착할 수 있고, 대차별로 최적화를 할 수 있기 때문에 셋업 공수를 줄일 수 있습니다.

피더는 다음 부품의 포장 형태에 적합한 크기를 선택해야 합니다.

릴 테이프 공유용
스틱 공급용
장미 부품용
트레이 공급용

납입 형태로 많이 사용되는 릴형 테이프 공용품은 종이 테이프나 플라스틱 엠보싱 테이프에 전자부품이 부착되어 있으며, 커버 테이프라는 얇은 플라스틱 필름 테이프로 덮여 있습니다. 피더 내에서 커버 테이프를 떼어내면서 부품을 장치 내로 공급하는 구조입니다.

주목할 만한 칩마운터

야마하발동기 주식회사
‘1헤드 솔루션’을 통해 압도적인 생산성과 범용성을 실현한 만능형 표면 실장기

YRM20은 2빔 2헤드급 세계 최고 속도 수준인 115,000CPH(당사 최적 조건)의 탑재 능력을 실현한 프리미엄 고효율 모듈러입니다.

고속 범용 로터리형 RM헤드와 고속성과 높은 범용성을 겸비한 인라인형 HM헤드, 이형 대응 인라인형 FM헤드 등 3종류의 헤드를 채용하여 ‘1헤드 솔루션’의 생산 대응력을 더욱 강화하여 압도적인 생산성과 범용성을 실현했습니다.

RM 헤드, HM 헤드는 ±25μm(Cpk≧1.0)의 높은 실장 정밀도로 0201(0.25×0.125mm) 사이즈의 초소형 칩 부품 실장에 대응하고 있습니다.

높은 수준의 실장 품질을 유지할 수 있는 기능을 표준 장비

저충격 노즐
초소형 부품의 좁은 인접 실장에 필요한 고속 저충격 실장에 대응하기 위한 경량 노즐을 표준 장비입니다. 노즐 ID도 완비하여 유지 보수성을 향상하였습니다.
비전 시스템
사이드 뷰 카메라를 장착하여 소형 부품의 실장 품질을 향상시켰습니다. All Image Tracer(옵션)는 모든 부품 인식 이미지를 저장하여 실장 품질 분석을 강력하게 지원하는 All Image Tracer(옵션)를 옵션으로 탑재할 수 있습니다.
노즐 헬스 케어/피더 유지 보수 경고
자가 진단, 자가 복구 기능으로 노즐과 피더의 청결한 상태를 유지하여 고품질 생산을 지속합니다.