KR100200835B1 - 인쇄 회로 기판 두께 측정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄 회로 기판의 두께 측정 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 인쇄 회로 기판(20)의 저면을 지지할 수 있도록 복수개의 백업 핀(31)이 제공되어 있으며 상하 운동 구동 수단(35)에 의해 소정의 높이로 상승할 수 있는 백업 베이스(30), 상기 인쇄 회로 기판(20)의 상면 일부를 스프링(15)에 의해 탄성적으로 고정할 수 있는 기판 고정용 판(16) 및, 상기 기판 고정용 판(16)의 상승 높이를 측정할 수 있는 거리 감지 센서(40)를 포함하는 인쇄 회로 기판의 두께 측정 장치가 제공되며, 이 장치를 이용한 인쇄 회로 기판의 두께 측정 방법이 제공된다.

Description

인쇄 회로 기판 두께 측정 장치 및 방법

제1도는 본 발명에 따른 인쇄 회로 기판 두께 측정 장치를 개략적으로 도시한 사시도.

제2도는 제1도에 도시된 장치로 인쇄 회로 기판 두께를 측정하는 방법을 개략적으로 도시한 순서도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 실장기 두께 측정 장치 14 : 콘베이어 프레임

15 : 스프링 16 : 기판 고정용 판

20 : 인쇄 회로 기판 21 : 콘베이어 벨트

30 : 백업 베이스 31 : 백업 핀

35 : 실린더

본 발명은 인쇄 회로 기판의 두께 측정 장치 및 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 전자 부품을 흡착하여 인쇄 회로 기판에 장착시키는 표면 실장기에 있어서 인쇄 회로 기판의 두께를 자동으로 측정할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

표면 실장기는 전자 공업 분야에서 사용되는 자동화 장비로서 소형의 전자 부품을 인쇄 회로 기판상의 소정 위치에 로보트를 이용하여 고속으로 장착시키는 작동을 반복하므로 작업 조건의 설정에 있어 정확도가 요구된다. 특히 표면 실장기에서는 진공을 이용하여 노즐이 설치된 헤드로 전자 부품을 흡착하고 이를 기판의 소정 위치에 이동시킨 후 헤드를 하강시켜 전자 부품을 장착하는 작동이 이루어지는데, 이때 기판의 두께에 따라 노즐 헤드의 하강 거리가 조절되지 않으면 전자 부품이 파손되거나 기판이 휘는등의 불량이 발생하게 된다. 따라서 제품 모델의 변경이나 작업 조건의 변경등에 따라 기판의 두께가 바뀌면 이에 따라 노즐 헤드의 하강 거리를 다시 조정하는 작업이 행해져야 하는데 이러한 작업이 종래에는 부적합한 방식으로 이루어져서 종종 불량의 원인으로서 작용하곤 하였다.

종래 기술의 하나로서, 박판형 스페이서를 이용하여 기판을 고정하는 방법이 이용되었다. 즉, 실장 작업이 행해지는 작업 위치에서 인쇄 회로 기판은 백 업 베이스에 의해 지지를 받으며, 백업 베이스는 노즐 헤드의 하강 거리를 감안하여 실린더에 의해 상승 및 하강됨으로써 작업 높이가 결정되는데, 이 때 기판의 두께에 따라 적당한 두께의 박판형 스페이서를 선정하고 이를 기판의 상부에 배치함으로써 백 업 베이스의 상승을 강제로 저지하는 방법이다. 백업 베이스를 상승시키는 실린더의 운동은 상기 스페이서에 의해 강제로 저지되므로 기판은 소정의 높이에 위치하게 되고, 따라서 노즐 헤드가 일정 거리로 하강하였을때 실장 작업을 수행할 수 있는 높이가 설정되는 것이다. 그러나 이러한 방식은 스페이서 두께의 종류가 한정되어 있고, 기종 변경에 따른 기판의 두께에 정확히 대응할 수 없으므로 기판의 휨이나 전자 부품의 손상을 초래하였다. 또한 기판의 두께에 따라 스페이서를 교체해주어야 하고 그러한 교체 작업이 수작업에 의해 이루어지므로 곤란한 점이 많았다. 다른 선행 기술의 하나로서, 서보 모터를 이용하여 인쇄 회로 기판을 지지하는 백업 베이스를 상승시킴으로써 노즐 헤드의 하강 거리에 대응되도록 조정하는 방법이 있다. 이 경우에는 작업자가 기판의 두께를 측정하여 이를 입력장치를 통해 입력하게 되므로, 기판의 두께에 따라 백업 베이스의 상승 거리가 정확하게 유지될 수 있다. 그러나 기종변경에 따라 기판의 두께가 변하면 작업자는 기판의 두께 데이터를 매번 수정 입력하여야 하고, 서보 모터를 사용하기 때문에 비용이 상승하는 등의 불리한 점이 있었다.

또다른 선행 기술은 기판을 일정 거리로 상승시키면 기판의 상면이 위에서 아래로 늘어뜨린 스프링에 의해 탄성 압축력을 받아서 기판을 고정시키는 방법이다. 이러한 방법은 기판이 탄성적으로 고정된다는 점이 장점이기는 하지만 기판의 상승 거리는 수작업에 의해 매번 조정되어야 한다는 단점을 지니고 있었다.

본 발명의 목적은 위와 같은 선행 기술의 단점 및 불리한 점을 극복할 수 있는 신규의 기판 두께 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 인쇄 회로 기판의 두께에 따른 실장기 헤드의 하강 거리를 조절할 수 있도록 제공되는 기판 두께 측정 장치에 있어서, 인쇄 회로 기판의 저면을 지지할 수 있도록 복수개의 지지수단이 제공되어 있으며 상하 운동 구동 수단에 의해 소정의 높이로 상승할 수 있는 백업 베이스, 상기 인쇄 회로 기판의 상면 일부를 스프링에 의해 탄성적으로 고정할 수 있는 기판 고정용 부재 및, 상기 기판 고정용 부재의 상승 높이를 측정할 수 있는 거리 감지 수단을 포함하는 인쇄 회로 기판의 두께 측정 장치가 제공된다.

또한 본 발명에 따르면, 인쇄 회로 기판의 두께에 따른 실장기 헤드의 하강 거리를 조절할 수 있도록 제공되는 기판 두께 측정 장치에 있어서, 인쇄 회로 기판의 저면이 백업 베이스에 제공된 지지 수단에 의해 지지되어 소정의 높이까지 상승하는 단계, 상기 인쇄 회로 기판의 상면을 기판 고정용 부재에 의해 탄성적으로 고정하는 단계 및, 상기 기판 고정용 부재 상면의 상승 높이를 측정함으로써 기판의 두께를 산출하는 단계를 포함하는 인쇄 회로 기판의 두께 측정 방법이 제공된다.

이하 본 발명의 상세한 사항을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

제1도에는 본 발명에 따른 실장기용 두께 측정 장치(10)가 개략적으로 도시되어 있다. 본 발명에 따른 두께 측정 장치(10)에는 상부 및 하부 수평 부재(11, 12)와 수직 부재(13)를 포함하여 브랙킷 형상으로 이루어진 콘베이어 프레임(14)이 일정 거리를 두고 서로 마주보고 있다. 콘베이어 프레임(14)의 상부 수평 부재(11) 저면에는 복수개의 스프링(15)이 제공되는데, 스프링(15)의 일 단부는 프레임의 상부 수평 부재(11) 저면에 고정된다. 스프링(15)의 타단부에는 기판 고정용 판(16)이 제공되어 고정된다. 스프링(15)는 통상적으로 코일 스프링인 것인 바람직스럽다. 기판 고정용 판(16)의 길이는 콘베이어 프레임(14)의 길이에 대응하며 넓이는 콘베이어 프레임(14)의 상부 수평 부재(11)의 단부를 벗어나지 않는 것이 바람직스러우나, 기판(20)을 효율적으로 고정할 수 있는 범위내에서 이를 벗어날 수도 있다. 인쇄 회로 기판(20)은 콘베이어 벨트(21)위에 놓여져서 콘베이어 프레임(14)내로 진입하게 되는데, 이때 기판(20)의 상면은 기판 고정용 판(16)의 저면과 접촉하지 않는다. 즉,인쇄 회로 기판(20)이 백업 베이스(30)상에 제공된 복수개의 백업 핀(31)에 의해 지지 되고 있지 않을 때, 기판(20)의 상면이 기판 고정용 판(16)의 저면과 접촉하지 않을 정도로 스프링(15)의 길이가 충분히 짧아야 한다. 백업 베이스(30)의 상면에 제공된 복수개의 백업 핀(31)은 실린더(35)가 상승함에 따라 백업 베이스(30)가 상승할 때 기판(20)을 지지한다. 백업 핀(31)은 기판(20)이 휘는 것을 방지하기 위하여 백업 베이스(30)의 전면에 걸쳐 일정한 간격을 두고 배치되는 것이 바람직스럽다.

복수개의 콘베이어 프레임(14)들중 하나의 상부 수평 부재(11) 외측에는 거리 가지 센서(40)가 제공된다. 거리 감지 센서(40)는 레이저 빔을 이용하여 기판의 두께를 측정할 수 있다. 즉, 실린더(35)의 상승운동은 일정한 높이에서 중지되도록 제어되며 기판 고정용 판(16)의 두께는 미리 측정된 값이므로, 실린더(35)의 상승이 완료된 후 기판 고정용 판(16)의 상면에 레이저 빔을 조사하여 거리를 측정하면 기판의 두께를 산출해낼 수 있다. 이하 본 발명에 따른 두께 측정 장치의 작동을 설명하기로 한다. 실장기의 기판 이송 장치인 콘베이어 벨트(21)의 인입부에 기판(20)이 진입하면, 콘베이어 벨트(21)는 제1도에 도시된 바와 같이 인쇄 회로 기판(20)을 실장기의 작업 위치로 이송시킨다. 작업 위치에 도달한 기판(20)의 하부에는 백업 베이스(30)상에 제공된 복수개의 백업핀(31)이 배치되어 있으며, 기판(20)의 좌우 측부를 따라 그 위에는 스프링(15)의 일 단부에 고정된 기판 고정용 판(16)이 배치된다. 이때 기판 고정용 판(16)의 저면은 인쇄 회로 기판(20)의 좌우 측부의 상면과 접촉하지 않는다. 실린더(35)의 작동에 의해 백업 베이스(30)가 상승하면 백업 핀(31)의 단부가 기판(20)의 저면과 접촉하게 되며, 상승이 계속되면 기판(20)이 콘베이어 벨트(21)의 위를 벗어나 기판(20)의 상면이 기판 고정용 판(16)의 저면과 접촉하게 된다. 실린더(35)의 상승은 미리 결정된 높이에서 중지된다. 따라서 기판(20)은 스프링(15)의 인장력에 의해 백업 핀(31)과 기판 고정용 판(16) 사이에서 견고히 고정되며, 실린더(35)의 상승이 중지된 상태에서 거리 측정 수단(40)을 작동시켜 레이저 빔을 기판 고정용 판(16)의 상면에 조사하면 기판 고정용 판(16)의 상승 높이를 알 수 있다. 기판 고정용 판의 상승 높이로부터 기판의 두께를 산출하는 것은 실장기에 내장된 연산 장치에 의해 자동적으로 산출되며, 기판의 두께 데이터는 실장기 제어 장치의 메모리에 입력된다. 입력된 데이터에 따라 전자부품을 흡착하는 노즐 헤드의 동작이 제어된다. 즉, 실장기의 로보트 헤드는 전자 부품이 있는 곳으로 이용하여 전자 부품을 흡착하고 다시 기판위로 돌아와서 소정의 위치에 전자 부품을 장착하게 되는데, 헤드의 하강거리는 전자 부품의 수직 길이와 기판의 두께에 따라 적절하게 조절되는 것이다. 이러한 작동은 선택적으로 제품 모델이 변경됨에 따라 작업 조건이 변화할때만 취해질 수도 있으나, 각각의 기판이 작업 위치에 진입할때마다 기판의 두께를 측정하고 노즐 헤드의 하강 거리를 조절하는 동작이 간편하게 이루어질 수 있으므로 작업의 정확성이 보장된다.

본 발명에 따른 실장기용 인쇄회로 기판의 두께 측정 장치 및 방법을 사용하면 실장기의 헤드의 동작에 있어 기판의 두께에 따라 헤드의 하강거리를 정확하게 제어할 수 있으므로 오동작을 배제하는 효과가 있다. 따라서 전자 부품이 파손되거나 기판이 손상되는 등의 불량 요인이 사라지게 된다. 또한 기판의 두께 측정이나 이에 따른 기판 상승 높이 또는 헤드 하강 높이의 수정작업이 각각의 기판에 대해서 매회 반복하여 자동적으로 이루어질 수 있으므로 작업자가 이를 수작업으로 진행하던 종래의 방식에 비해서 작업 속도와 효울이 개선되는 효과가 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예만을 가지고 설명되었으나 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 본원의 명세서 및 도면을 참고하여 첨부된 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (2)

1. 상호 대향하는 상부 및 하부 수평 부재(11,12)와 이들을 상호 연결하는 수직 부재(13)로 이루어진 콘베이어 프레임(14), 상기 상부 수평부재(11)의 저면에 일단이 고정된 스프링(15), 상기 상하부 수평 부재(11,12) 사이에 설치되며 상면에 상기 스프링(15)의 타단이 고정되는 기판 고정용 판(16), 인쇄 회로 기판(20)의 저면을 지지하는 복수개의 백업 핀(31)이 제공되어 있으며, 상기 기판 고정용 판(16)의 저면에 대하여 상기 인쇄 회로 기판(20)을 상승 밀착시킬 수 있는 백업 베이스(30), 상기 백업 베이스(30)를 소정의 높이로 승강 운동시키는 실린더(35) 및 상기 상부 수평 부재(11)의 상부 일측에 설치되어 상기 백업핀(31)과 상기 기판 고정용 판(16) 사이에 배치된 인쇄회로 기판(20)의 상부에 레이저 빔을 조사하여 거리를 측정할 수 있는 거리 감지 센서(40)를 구비하는, 인쇄회로 기판의 두께에 따른 실장기 헤드의 하강 거리를 조절할 수 있도록 제공되는 기판 두께 측정 장치.
2. 인쇄 회로 기판의 두께에 따른 실장기 헤드의 하강 거리를 조절할 수 있도록 제공되는 기판 두께 측정 방법에 있어서, 인쇄 회로 기판(20)의 저면을 백업 베이스(30)에 제공된 백업핀(31)으로 지지하여 소정의 높이까지 상승시키는 단계, 상기 인쇄 회로 기판(20)의 상면을 기판 고정용 판(16)에 의해 탄성적으로 고정하는 단계 및, 상기 기판 고정용 판(16)의 상승 높이를 측정함으로써 기판의 두께를 산출하는 단계를 포함하는 인쇄회로 기판의 두께 측정 방법.