KR0165223B1

KR0165223B1 - 인쇄 회로 기판의 부품 장착 장치 및 방법

Info

Publication number: KR0165223B1
Application number: KR1019960012943A
Authority: KR
Inventors: 박민우
Original assignee: 이대원; 삼성항공산업주식회사
Priority date: 1996-04-25
Filing date: 1996-04-25
Publication date: 1999-04-15
Also published as: KR970073290A

Abstract

본 발명은 인쇄 회로 기판의 부품 장착 장치 및 방법에 관한 것으로서, 동시에 부품이 장차되는 두 개의 PCB 기판 중에서 어느 하나를 기준으로 선택하고 그 기준 PCB 기판의 표시점을 기준으로 다른 PCB 기판의 표시점을 비교함으로써 PCB 기판의 위치 오차 및 회전 오차를 구하고, 이것으로부터 X축 편차 및 Y축 편차를 구한 후, X축 편차는 부품 장착 헤드부의 이동에 의해 보정되며 Y축 편차는 편차 보정용 테이블에 의해 이동되어 보정되는 특징이 있다.

Description

인쇄 회로 기판의 부품 장착 장치 및 방법

제1도는 종래의 인쇄 회로 기판의 부품 장착 장치를 나타낸 개략적 정면도이다.

제2도는 본 발명에 따른 인쇄 회로 기판의 부품 장착 장치를 나타낸 개략적 정면도이다.

제3도는 제2도에 있어서 인쇄 회로 기판의 이송부 및 장착부를 나타낸 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 1' : 헤드부 3, 23 : X축 가이드레일

4, 4', 24, 24' : Y축 가이드레일 11, 31 : 이송부

11a, 41 : 제1PCB기판 11b, 42 : 제2PCB기판

21 : 제1헤드부 21' : 제2헤드부

25 : 편차 보정용 테이블 26 : 리니어 모터

41a, 41b, 41c : 제1PCB 기판 상의 표시점

42a, 42b, 42c : 제2PCB 기판 상의 표시점

41d : 제1PCB 기판 상의 부품 장착 지점

42d : 제1PCB 기판 상의 부품 장착 지점

α : 제2PCB 기판의 비틀림 각도

β : Y축과 부품 장착 지점이 이루는 각도

S : 기준점과 부품 장착 지점간의 거리 dx : X축 방향으로의 편차

dy : Y축 방향으로의 편차

본 발명은 인쇄 회로 기판의 부품 장착 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 리니어 모터를 이용한 동시 부품 장착 장치에 있어서, 각 인쇄 회로 기판(이하 PCB라 함)간의 제작 오차 및 위치 오차로 인한 편차를 보정하여 부품을 적소에 장착할 수 있는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 부품장착 장치는 PCB기판 상에 반도체 칩 및 전기 소자들을 장착하는 장치로, 그 구동속도에 따라 범용하급 기종, 중속 기종 및 초고속 기종으로 대별된다. 초고속 기종은 장착시간이 0.1초에서 0.2초정도 소요되는 기종으로 주로 로타리헤드를 채용하여 속도를 구현한다. 중속기는 장착시간이 0.2초에서 0.35초 정도 소요되며, 범용하급 기종과 같은 시스템에 다중 헤드를 이용한 방식으로 속도를 구현하거나, 로타리 헤드를 채용하여 속도를 구현한다. 상기 범용하급 기종은 장착시간이 0.35초 이상인 장비를 가리치며, X축과 Y축을 따라 배열된 볼스크류 또는 타이밍 벨트를 이용한 직교 모듈을 채용한 갠트리(gantry)형의 시스템이 주로 사용되고 있다.

이와 같은 장착 장치는 통상 볼 스크류를 이용하여 하나의 장착용 헤드부를 구동하는 경우에는 각 축에 대하여 각각 하나의 자유도를 가지므로 작업시간을 단축하고자 하는데 한계가 있었다. 따라서, 특허 출원 제95-37446호에 기재된 바와 같은 두 개의 장착용 헤드부를 갖는 장착 장치가 개발되고 있는데, 그 예가 제1도에 도시되어 있다.

도시된 장착 장치는 두 개의 PCB 기판에 동시에 부품 장착을 할 수 있도록 된 것으로서 부품을 장착하는 두 개의 헤드부(1), (1')를 포함한다. 또한, 헤드부(1), (1')를 X축 방향으로 이동시키기 위한 X축 가이드레일(3) 및 이 X축 가이드레일(3)과 직교하는 방향으로 헤드부(1), (1')를 이동시키기 위한 Y축 가이드레일(4), (4')이 마련되어 있다. 상기 Y축 가이드레일(4), (4')은 상기 X축 가이드레일(3)의 양단을 지지하도록 설치되어 있으며, 콘베이어(11)가 그 하면을 통과할 수 있도록 갠트리(gantry)형으로 되어 있다. X축 가이드레일(3)은 Y축 가이드레일(4), (4')에 대해서 독립적으로 움직일 수 있도록 상기 가이드레일 중 적어도 어느 하나에 리니어 모터(미도시)가 설치된다.

한편, 상기 두 개의 헤드부(1), (1')도 또 다른 리니어 모터에 의해 구동되면서 부품을 장착하게 된다.

부품이 장착되는 PCB 기판은 이송부(11)에 의해 이송되어 헤드부(1),(1') 밑을 통과하게 된다. 그러면, PCB 기판은 헤드부(1), (1') 각각의 하부에 각각 1개씩 위치하게 되며 헤드부(1),(1')는 장착될 부품을 공급부(미도시)로부터 공급받아 이를 두 개의 PCB 기판 위에 동시에 장착한다. 제1PCB기판(11a) 및 제2PCB기판(11b)에 대한 동시 부품 장착이 끝나면 이송부(11)는 다시 작동하고, 또 다른 두 개의 PCB 기판이 다시 부품 장착을 준비하게 된다.

상기와 같은 인쇄 회로 기판의 부품 장착기에 있어서, 비록 두 개의 PCB 기판에 동시에 부품을 장착함으로써 공정 시간을 단축할 수 있지만, 한편으로는 두 개의 PCB 기판 자체가 항상 동일한 기준선 상에 정렬되는 것은 보장할 수 없으므로 동일한 기준에 의해 두 개의 헤드가 동시에 부품을 장착하게 됨으로써 불량률이 높아지는 문제점이 있었다. 즉, 제1PCB 기판에는 제대로 부품이 장착되더라도 제2PCB 기판의 부품 장착에 대한 신뢰성은 보장할 수 없었다.

본 발명은 이상과 같은 문제점을 감안하여 창안된 것으로서, 동시 부품 장착에 있어서 두 개의 PCB 사이에서 발생할 수 있는 위치 오차를 자동으로 보정하여 부품의 장착 신뢰도를 높이는 부품 장착 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명에 따르면 그러한 위치 오차로 인해 발생한 편차를 보정하여 부품을 장착하는 인쇄 회로 기판의 부품 장착 장치도 제공된다.

상기와 같은 목적을 가진 본 발명에 따른 인쇄회로 기판의 부품 장착 방법은, 화상 인식 장치를 가진 두 개의 헤드부가 X축 가이드레일에 의해 동시에 지지되어 동일 X축 선상에서 운동하면서 서로 다른 두 개의 인쇄 회로 기판 위에 부품을 동시에 장착하는 인쇄 회로 기판의 부품 장착 방법에 있어서, 상기 두 개의 서로 다른 인쇄 회로 기판중 어느 하나의 인쇄 회로 기판을 기준으로 선택하고, 나머지 인쇄 회로 기판의 편차를 보정한 후 부품을 동시에 장착하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 인쇄 회로 기판의 부품 장착 방법은, 각각의 인쇄 회로 기판 위에 적어도 두 개 이상의 표시점을 설정하는 단계 ; 서로 다른 두 개의 인쇄 회고 기판중 어느 하나를 기준이 되는 제1인쇄 회로 기판으로 설정하고, 그 위에 설정된 하나의 표시점을 기준으로 나머지 제2인쇄 회로 기판의 대응 표시점에 대한 편차를 구하는 단계 ; 및 상기 제2인쇄 회로 기판의 헤드부를 상기 편차중 X축 방향의 편차 만큼 X축 방향으로 이동시키고, 상기 제2인쇄 회로 기판 자체를 상기 편차중 Y축 방향 편차만큼 Y축으로 이동시킨 후 상기 제1 및 제2인쇄 회로 기판에 동시에 부품을 장착하는 단계를 포함하다. 여기에서, 상기 Y축 방향의 이동은 편차 보정용 테이블에 의해 상기 제2인쇄 회로 기판을 Y축 방향으로 이동시킴으로써 조절된다.

또한, 본 발명에 의해 제공되는 인쇄 회로 기판의 부품 장착 장치는, 인쇄 회로 기판이 이송되는 이송부와, 상기 인쇄 회로 기판 위에 부품을 동시에 장착하는 두 개의 헤드부와, 상기 헤드부 각각에 일체로 결합된 화상 인식 카메라와, 상기 두 개의 헤드부를 동시에 지지하면서 이들을 X축방향으로 이동시키는 X축 가이드레일 및 상기 X축 가이드레일을 Y축방향으로 가이드하는 Y축 가이드레일을 포함하는 부품 장착 장치에 있어서, 상기 두 개의 헤드부 중에서 어느 하나의 하부에는 상기 서로 다른 인쇄 회로 기판의 편차를 보정하기 위해 인쇄 회로 기판을 움직일 수 있도록 된 인쇄 회로 기판 보정용 테이블을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 보정용 테이블은 Y축 편차를 보정하기 위해 Y축 방향으로 이동된다.

이하, 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

제2도에는 본 발명에 따른 인쇄 회로 기판의 부품 장착 장치가 도시되어 있다. 도면에서 보는 바와 같이, PCB 기판이 공급되는 이송부(31)가 마련되고 두 개의 PCB 기판에 동시에 부품을 장착하는 두 개의 헤드부(21),(21')가 각각 설치되어 있다. 이들 헤드부(21),(21')는 PCB 기판을 인식하는 화상 인식 장치(22), (22')를 각각 포함하고 있다. 헤드부(21), (21')는 X축 가이드레일(23)을 따라 X축 방향으로 이동되며, 다시 X축 가이드레일(23)은 Y축 가이드레일(24)에 의해 Y축 방향으로 유도되어 운동한다. 이들은 리니어 모터(미도시)에 의해 각각 정해진 방향으로 운동함으로써 헤드부(21), (21')가 목표하는 지점에 위치할 수 있도록 한다.

본 발명에 따르면, 두 개의 PCB 기판에 동시에 부품이 장착되는데, 그 중에서 어느 하나의 PCB 기판은 편차 보정용 테이블(25)에 의해 지지된다. 이것은 후술하는 바와 같이 각 PCB 기판의 편차를 조절하기 위해 리니어 모터(26)에 의해 Y축 방향으로 이동한다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 부품 장착 장치의 작동 및 편차 보정 방법은 다음과 같다.

우선, 이송부(31)에 의해 공급된 두 개의 PCB 기판이 두 개의 헤드부(21), (21') 하부에 놓이게 되며 이에 따라 부품 장착이 이루어진다. 제3도는 PCB 기판의 예를 나타낸 평면도이다. 전술한 바와 마찬가지로 두 개의 PCB 기판은 이송부(31)에 의해 이송되지만 그 정렬이 반드시 일치하는 것은 아니므로 제3도(a)와 같이 서로 어긋날 경우가 많다.

PCB 기판의 위치 편차는 대개 정확한 지점의 이탈 및 회전으로 인한 오차 등이 있을 수 있다. 도면에서 PCB 기판(41)은 정위치를 유지하지만 PCB 기판(42)는 소정치 회전하여 놓임으로써 위치 편차가 발생하였다.

PCB 기판은 미리 그 위치를 보정하는데 사용하기 위한 기준으로서 표시점(41a, 41b, 41c) 및 표시점(42a, 42b, 42c)가 표시되어 있다.

본 발명에 따른 부품 장착 방법에 따르면, 두 개의 PCB 기판이 일단 공급되어 정렬하면 각각의 상부에 설치된 화상 인식 장치(22), (22')는 표시점들을 체크하게 된다. 이때, 먼저 어느 하나의 PCB 기판을 기준이 되는 제1PCB 기판(41)으로 잡는다. 그리고, 화상 인식 장치를 통해서 제1PCB 기판(41)의 표시점 중에서 어느 한 점을 기준 표시점(41a)으로 설정한다.

그런 다음, 나머지 제2PCB 기판(42)의 표시점 중에서 상기 기준 표시점(41a)에 대응하는 표시점(42a)을 화상 인식 장치(22')로 촬상하여 체크한다. 이로부터 PCB 기판(42)는 다소 회전 이탈되어 있으므로 표시점(42a)은 원래의 위치인 점(42a')와 편차를 가지고 점(42a)에 위치하게 될 것이며 이것은 기준점(41a)와 동일한 X축선 상에 위치하지 않는다.

이러한 오차가 발생되면, 제2PCB 기판(42) 저면에서 지지하고 있던 상기 편차 보정용 테이블(25)을 작동시켜 제2PCB 기판(42) 의 표시점(42a)이 원래의 정상적인 위치인(42a')로 올 수 있도록 제2PCB 기판(42) 전체를 Y축으로 이동 상승시킨다. 그렇게 되면 결과적으로, 제3도(b)에서 보는 바와 같이 기준 표시점(41a)와 표시점(42a)는 이제 동일 X축선 상에 위치하는 두 점이 된다.

그러나, 이러한 편차 이동에도 불구하고 여전히 제2PCB 기판(42)은 회전된 상태를 유지하므로 부품이 장착되어야 할 위치는 (42d) 지점이 되며 이것은 기준이 되는 제1PCB 기판(41) 상의 (41d)와 비교할 때 다소의 오차가 있다. 상기 제1PCB 기판(41) 및 제2PCB 기판(42) 위에 위치하는 제1헤드부(21) 및 제2헤드부(21')는 X축 가이드레일(23)위에서만 직선 운동하므로 제1헤드부(21)가 제1PCB 기판(41)에 부품을 장착하기 위해 제위치인 (41d)로 이동하면 자연히 제2헤드부(21')의 이동 범위도 그것과 동일한 X축선 상인 (43)지점을 지나는 직선이 될 것이다.

따라서, 제2헤드부(21')가 위치하는 (43)지점과 실제 부품이 장착되어야 할 (42d)지점간의 오차를 부품 장착시 보정해 주어야 하는 것이 바람직하다. 이러한, 보정은 여러가지 방법으로 구할 수 있을 것이나, 본 발명의 한 바람직한 실시예에 따르면, 그것은 제2PCB 기판의 어긋난 각도(α), 부품 장착 정위치와 X,Y축이 이루는 각도(β) 및 상기 표시점과 부품 장착 사이의 거리(S)를 이용하여 구하게 된다.

제2PCB 기판(42)의 어긋난 각도(α)란 제1PCB 기판(41)의 정위치에 대해 제2PCB 기판(42)이 어긋난 각도를 말한다. 이것은 화상 인식 장치(22)가 표시점(41a)과(41b) 또는 (41c)를 인식하여 구한 각과 화상 인식 장치(22')가 표시점(42a)과 (42b) 또는 (42c)를 인식하여 구한 각과의 차이로부터 구할 수 있다. 부품 장착 정위치와 X, Y축이 이루는 각도(β) 및 상기 표시점과 부품 장착 사이의 거리(S)는 미리 입력되거나 전술한 방법을 이용하여 구할 수 있을 것이다.

본 발명의 한 실시예로서, 예를 들어 X축 방향의 오차를 dx, Y축 방향의 오차를 dy라 하면 다음과 같이 구할 수 있을 것이다.

dx = (S×sinα × sin(α/2 + β) / cos(α/2)

dy = (S×sinα × cos(α/2 + β) / cos(α/2)

이렇게 편차값을 각각 구한 후에는, 실제 장착 작업에 들어간다. 동시에 두 개의 PCB 기판에 대한 장착이 이루어지는데, 먼저 제1헤드부(21)는 기준이 설정된 상태이므로 그대로 장착이 이루어지면 된다. 제2PCB 기판(42)에 있어서는 실제 제2헤드부(21')가 (43)지점에 위치하고 있으므로, 상기에서 구한 X축 편차값(dx)만큼 좌로 이동한다. 그 다음 제2헤드부(21') 자체는 Y축으로 이동할 수 없으므로(그렇게 되면 제1PCB 기판의 정렬이 다시 틀려지게 되므로) 이번에는 편차 보정용 테이블(25)을 이용해 제2PCB 기판(42) 자체를 Y축 방향으로 Y축 편차값(dy)만큼, 예컨대 밑으로 이동시킨다. 그러면, 제2헤드부(21')는 이제 정확하게 원래의 장착지점인(42d)에 위치할 수 있으므로 오차없이 부품을 장착할 수 있게 되는 것이다.

부품 장착이 끝나면 이송부(31)가 새로운 PCB 기판을 공급하고 다시 전술한 방법이 반복수행될 것이다.

이상과 같은 인쇄 회로 기판의 부품 장착 장치는 부품이 장착되는 두 개의 PCB 기판의 위치로 인해 발생하는 편차를 보정한 후 동시에 부품 장착이 이루어지도록 함으로써 효율을 높일 뿐만 아니라 불량품의 발생을 감소시키는 이점이 있다.

비록 본 발명은 한정된 도면 및 실시예로써 설명되었으나, 본 발명의 바람직한 범위 내에 속하는 한 다양한 변형예가 실시될 수 있다.

Claims

화상 인식 장치를 가진 두 개의 헤드부가 X축 가이드레일에 의해 동시에 지지되어 동일 X축 선상에서 운동하면서 서로 다른 두 개의 인쇄 회로 기판 위에 부품을 동시에 장착하는 인쇄 회로 기판의 부품 장착 방법에 있어서, 상기 두 개의 서로 다른 인쇄 회로 기판중 어느 하나의 인쇄 회로 기판을 기준으로 선택하고, 나머지 인쇄 회로 기판의 위치 편차를 보정한 후 부품을 동시에 장착하는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판의 부품 장착 방법.
제1항에 있어서, 각각의 인쇄 회로 기판 위에 적어도 두 개 이상의 표시점을 설정하는 단계 ; 서로 다른 두 개의 인쇄 회로 기판중 어느 하나를 기준이 되는 제1인쇄 회로 기판으로 설정하고, 그 위에 설정된 하나의 표시점을 기준으로 나머지 제2인쇄 회로 기판의 대응 표시점에 대한 편차를 구하는 단계 ; 및 상기 제2인쇄 회로 기판의 헤드부를 상기 편차중 X축 방향의 편차 만큼 X축 방향으로 이동시키고, 상기 제2인쇄 회로 기판 자체를 상기 편차중 Y축 방향 편차만큼 Y축으로 이동시킨 후 상기 제1 및 제2 인쇄회로 기판에 동시에 부품을 장착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판의 부품 장착 방법.
제2항에 있어서, 상기 Y축 방향의 편차 이동은 편차 보정용 테이블에 의해 상기 제2인쇄 회로 기판을 Y축 방향으로 이동시킴으로써 조절되는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판의 부품 장착 방법.
제3항에 있어서, 상기 제1인쇄 회로 기판을 X축 및 Y축 방향에 정위치하도록 조정하는 단계 ; 상기 제1인쇄 회로 기판의 표시점과 제2인쇄 회로 기판의 대응 지점에 표시된 표시점이 동일한 X축선 상에서 정렬되도록 상기 편차 보정용 테이블을 작동시켜 상기 제2인쇄 회로 기판을 Y축 방향으로 이동시키는 단계 ; 상기 제1인쇄 회로 기판의 각도에 대해 상기 제2인쇄 회로 기판이 어긋난 각도를 측정하여 이 값을 이용하여 상기 X축 편차 및 Y축 편차를 구하는 단계 ; 및 상기 제2인쇄 회로 기판의 헤드부를 상기 단계에서 구한 X축 편차만큼 이동시키고, 상기 편차 보정용 테이블을 작동시켜 상기 제2인쇄 회로 기판을 Y축 편차만큼 이동시킨 후, 부품을 장착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판의 부품 장착 방법.
제4항에 있어서, 상기 편차는 상기 제2인쇄 회로 기판의 어긋난 각도, 부품 장착 정위치와 X,Y축이 이루는 각도 및 상기 표시점과 부품 장착 사이의 거리를 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판의 부품 장착 방법.
인쇄 회로 기판이 이송되는 이송부와, 상기 인쇄 회로 기판 위에 부품을 동시에 장착하는 두 개의 헤드부와, 상기 헤드부 각각에 일체로 결합된 화상 인식 카메라와, 상기 두 개의 헤드부를 동시에 지지하면서 이들을 X축 방향으로 이동시키는 X축 가이드레일 및 상기 X축 가이드레일을 Y축 방향으로 가이드하는 Y축 가이드레일을 포함하는 부품 장착 장치에 있어서, 상기 두 개의 헤드부 중에서 어느 하나의 하부에는 상기 서로 다른 인쇄 회로 기판의 편차를 보정하기 위해 인쇄 회로 기판을 움직일 수 있도록 된 인쇄 회로 기판 보정용 테이블을 구비하는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판의 부품 장착 장치.
제6항에 있어서, 상기 보정용 테이블은 Y축 방향의 편차를 보정하기 위해 Y축 방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판의 부품 장착 장치.
제6항에 있어서, 상기 보정용 테이블은 리니어 모터에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판의 부품 장착 장치.