스마트폰 생산용 진공 그리퍼

Schmalz

스마트폰의 유리와 금속 외장은 부드럽고 매끄럽다. 제어 버튼은 하우징에 내장돼 눈에 띄지 않으며, 스위치를 켜면 화려한 색상과 상상할 수 없는 기능이 사용자를 현혹시킨다. 제조업체는 생산 프로세스에 최고 수준을 요구하고 룩앤필(look and feel) 및 성능을 계발하는 데 상당한 노력을 기울인다. Schmalz는 배터리 조립, 민감한 인쇄 회로 기판 배치, 얇은 유리 디스플레이를 다루는 일 등의 까다로운 요구 사항을 충족하는 솔루션을 제공한다.

매년 전 세계에서 14억대 이상의 스마트폰이 판매된다. 요즘엔 혁신적인 도약이 덜하지만, 제조업체는 새로운 스마트폰 출시와 함께 광고할 수 있는 방법을 끊임없이 찾고 있다.

카메라, 디스플레이, 배터리, 프로세서 성능 등이 지속적으로 최적화되고 있다. 생산은 노동 집약적이며 상당한 예민함을 필요로 한다. 조립 공정은 높은 품질기준을 유지하기 위해 극도의 정밀도로 수행돼야 한다.

민감한 레이어

디스플레이는 휴대폰 외관에서 중요한 요소다. 대부분의 휴대폰에는 용량성 터치스크린이 있으며, 이는 금속 산화물로 코팅된 유리 기판으로 구성됐다. 디스플레이의 모서리엔 교류 전압에 의해 전기장을 생성하는 전극이 장착돼 있다. 피부 접촉 시 전기장은 깨지고, 제어기는 손가락 움직임을 제어 명령으로 바꾼다.

스마트폰 작동에서 코팅은 필수 요소다. 유리 자체와 마찬가지로 취급 시 손상되지 않아야 하기 때문이다. Schmalz는 얇은 유리 그리퍼 STGG를 개발했다. 두께가 수백 마이크론에 불과한 유리를 생산하기 위해서다.

STGG에는 유리 및 디스플레이 모듈을 신속하게 잡고, 높은 가속도로 안전하고 정밀하게 처리하기 위해 흡입구가 밀착된 큰 흡입영역이 있다.

그리퍼는 낮은 진공도로 높은 흡입력을 생성하고 표면 압력을 낮게 유지할 수 있다. 얇은 유리 그리퍼의 접촉표면은 오염 물질이 없는 PEEK로 만들어져, 디스플레이 코팅 전후에 오염을 방지한다. 생산 공정에선 HT1 고온 내성 재료로 만들어진 개별 모양의 흡입 컵을 사용한다. 흡입 컵은 클린룸 애플리케이션에도 적합하다.
 

충전 배터리

배터리를 취급할 때 정밀도와 속도가 매우 중요하다. Schmalz는 극히 얇고 민감한 전극을 민첩하게 다루기 위해, 변형과 손상을 일으키지 않고 특수 면적 그리퍼를 사용한다. 그리퍼 자체에 대해 직접 높은 유량을 가진, 분산형 진공 생성의 개념은 빠르고 안전한 흡입 전력을 가능하게 한다.

배터리 그리퍼에는 통합 배출 덕트가 있다. 먼지 입자가 공정실에 들어가지 못하도록 진공 발생용 공기는 우회된다. 이는 클린룸의 애플리케이션에서 중요한 기능이다. 민감한 전극을 오염하지 않고 잡기 위해, PEEK 특수 재료가 배터리 그리퍼의 흡입 영역에도 사용된다.

그리퍼는 기계적·화학적·시각적 손상을 일으켜서는 안 되며, 배터리 구성 요소의 정전기 방전(ESD, electrostatic discharge)을 방지해야 한다.

Schmalz는 ESD 호환 그립 시스템을 구축하기 위해 특수 스프링 플런저와 그리퍼 및 흡착 컵 재료를 개발했다. 배터리 디자인을 변경하는 경우에도, 마찬가지로 적절한 처리가 필요하다. 스마트폰에 듀얼 카메라와 같은 추가 기능 모듈을 통합하면, 배터리가 더 소형화돼야 함과 동시에 새로운 기능을 처리하는 데 더 많은 전력이 필요하다는 것을 의미한다.

새 배터리 모양(예 : L 자형 배터리)도 수용해야 한다. FM 시리즈의 면적 그리퍼는 밸브가 통합돼 있다. 그리퍼의 일부만 차지한 경우에도 부품을 안정적으로 처리할 수 ​​있다. 접촉표면은 리튬 이온 셀을 손상하지 않도록 잡아서 유지하는 재료로 만들어졌다.

정전기 방지

인쇄 회로 기판(PCB)을 취급할 때 전문가의 ‘ESD에 민감한 물체에 관한 지식’이 중요하다. PCB는 점점 축소되고 전도 경로는 민감해진다. 때문에 빠른 언 로딩으로 인한 손상의 위험이 증가한다. 유연한 높이 조절을 위한 전도성 스프링 플런저와 결합된, 흡착 컵 소재는 ESD 저항범위에서 그립 솔루션을 가능하게 한다.

진공 기술에 대한 요구 사항은 인쇄 회로 기판을 조립할 때 특히 까다롭다. 다양한 기하학적 구조와 특성을 가진 여러 종류의 부품을 빠른 시간 안에 정확하게 위치시켜야 한다.

조립된 인쇄 회로 기판을 취급하는 것 역시 어려운 일이다. 인쇄 회로 기판상의 개별 구성 요소의 높이 차이는 보상돼야 하며, 동시에 기계적 부하로 인한 손상을 방지해야 한다.

이 프로세스 단계를 위한 Schmalz의 솔루션은 플로우 그리퍼 SCG다. 높은 유량을 발생시켜 안정적이고 부드러운 처리가 가능하다. 진공이 신속하게 발생하므로 처리 주기가 매우 짧다. SCG는 흡착 영역의 낮은 커버리지 (coverage)의 경우, 구성 요소를 안정적으로 이동시킨다.

플로우 그리퍼 상의 흡입 컵은 Perbunan 니트릴 고무로 만들어졌다. 이 재질은 ESD를 준수하며 민감한 전자 부품을 손상할 위험이 있는 잠재적인 전압에 대해 통제해서 분산시킨다.

견고성

내부 부품을 생산할 때는 정밀도와 속도가 가장 중요하지만, 하우징 생산은 여러 가지 요구 사항에 초점을 맞추고 있다. 짧은 사이클 시간 외에도 견고한 흡입 컵과 먼지에 강한 진공 발생기가 필수다.

동시에 에너지 소비를 낮게 유지하는 것도 중요하다. Schmalz는 Elastodur 및 Vulkollan으로 만들어진 흡입 컵으로 내구성 요구 사항에 들어맞는다.

진공 전문가는 흡입 및 블로우 오프 기능(blow-off functions)이 통합된 소형 이젝터 SCPS를 사용해, 최소 에너지로 짧은 흡입 및 증착 시간을 달성한다. 통합된 자동 절전기능은 이젝터가 진공이 필요할 때만 활성화 되는것을 의미한다. 이젝터의 크기가 작기 때문에 흡입 컵에 가깝게 배치할 수 있으므로 배출 시간이 단축된다.

스마트폰 생산 프로세스의 요구 사항은 극도로 다양하며, Schmalz는 개별 공정 단계에 맞춤형 솔루션을 제공한다.

모든 스마트폰 구성 요소는 그리퍼 및 진공 발생기에 대한 고유한 요구 사항을 충족한다. 민감한 재료는 높은 수준의 속도와 정밀도로 잡은 다음 이동 및 배치를 해야 한다.

Schmalz는 ESD 보호와, 내화학성 및 클린룸에서의 사용과 같은 특수 기능에 중점을 둔다. Glatten(독일에 위치)에 기반을 둔 회사 또한 스마트 공장으로 준비돼 있다.

IO-Link를 사용해서 모든 프로세스 단계를 중앙에서 기록·제어·모니터링할 수 있다. 인터페이스는 디지털화를 센서 수준으로 가져온다. 진공 구성 요소를 상위 제어 수준까지 곧바로 볼 수 있다. 이를 통해 신속하게 설치 및 구성할 수 있으며, 예측 유지보수 및 상태 모니터링 기능을 통해 안정적인 작동을 보장한다.

니어 필드 통신(NFC, Near-field communication)은 비접촉 방식으로 데이터를 교환할 수 있으며 새로운 매개변수가 직접 로딩될 수 있음을 의미한다.

자료 제공 : Schmalz(www.schmalz.com)