KR100209243B1

KR100209243B1 - Pdic(photo diode ic) 접합장치 및 방법

Info

Publication number: KR100209243B1
Application number: KR1019960050247A
Authority: KR
Inventors: 유현우
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1996-10-30
Filing date: 1996-10-30
Publication date: 1999-07-15
Also published as: KR19980030774A

Abstract

본 발명은 전자부품인 PDIC(Photo Diode Integrated Circuit)를 스템에 접합하는 장치에 관한 것으로서, 캐리어(1)로 운송되는 스템(S)의 히트블록(H) 상측면에 PDIC의 접합위치(P)를 선정하기 위해 LD용 카메라(2)와 PDIC용 카메라(3)가 2시야렌즈(4)에 고정되어 있는 PDIC 접합장치에, 상기 캐리어(1)의 주변에 LD용 카메라(2)의 축과 PDIC용 카메라(3)의 축이 이루는 상대위치 및 각도를 정하여 표시된 기준마크(5)와, 상기 LD용 카메라(2)와 PDIC용 카메라(3)가 고정된 2시야렌즈(4)를 상기 기준마크(5) 상측에서 PDIC 접합위치(P) 선정이 이루어질 스템(S)의 상측까지 이동시킬 렌즈이동수단이 포함되어 구성된 PDIC 접합장치를 제공하여, 일정회수의 접합작업마다 LD용 카메라와 PDIC용 카메라의 상대위치 및 각도가 정하여져 표시되어 있는 기준마크의 영상을 읽어 데이터 처리하는 단계와, 실제 두 카메라의 상대위치 및 틀어진 각도를 보정하여 PDIC의 접합위치를 선정하는 단계로 이루어진 카메라축 보정과정을 포함하여 이루어진 PDIC 접합방법으로 PCID 접합작업을 수행함으로써, 일정한 회수동안 PDIC 접착작업을 진행한 후에는 PDIC 접착위치 선정의 기준이 되는 LD카메라(2)와 PDIC카메라(3)의 상대적인 변화량을 자동적으로 보정하여 PDIC 접착위치(P)를 계산할 수 있도록 함으로써, 항상 정확한 위치에 PDIC(PD)의 접착이 가능하게 하여 품질을 향상시키고 작업도중 작업을 정지시킨 상태에서 제품의 불량여부를 검사하지 않아도 되므로 작업성이 향상되도록 하는 효과가 있다.

Description

PDIC(Photo Diode IC) 접합장치 및 방법

본 발명은 전자부품의 제조장치에 관한 것으로서, 기록매체의 하나인 광디스크에서 신호를 읽기 위한 핵심부품인 광픽업의 필수 요소부품인 PDIC(Photo Diode Integrated Circuit)를 스템에 접합하는 장치에 관한 것이다.

여기서, 상기 PDIC(PD)가 접합되는 스템(S)은 도 1에 도시된 바와 같이 다른 전자회로에 연결될 다리(L)가 형성되어 있으며 그 위에 히트 블록(H)이 설치되고 상기 히트 블록(H)의 상부에 PDIC(PD)가 접합될 곳(P)이 마련되어 있으며, 아울러 LD(Laser Diode)(LD)가 상기 히트 블록(H)의 측면에 부착되어 와이어(W)로 상기 다리(L)에 연결되어 있는 형태이다.

또한, 상기와 같은 스템(S)에 접합되는 PDIC(PD)는 작은 사각판의 형태로 도 2에 도시된 바와 같이 그 상측면에는 정확한 위치결정을 위해 4개의 얇은 선으로 이루어진 인덱스 마크(M)가 표시되어 있다.

종래에 상기와 같은 스템에 PDIC(PD)를 접합하는 장치는 도 3에 도시된 바와 같이 구성된 바, PDIC(PD)를 흡착하는 진공 홀더(51)가 X,Y,Z,θ스테이지(52)에 연결되어 공간상의 이동이 가능하도록 되어 있으며, 상기 진공 홀더(51)의 상측에는 LD(LD)의 레이저광을 인식하는 LD용 카메라(53)와 PDIC(PD)의 위치를 인식하는 PDIC용 카메라(54)가 2시야렌즈(55)에 취부되어 있고, 상기 LD용 카메라(53)와 PDIC용 카메라(54)는 화상처리 시스템(56)과 연결되어 촬영한 영상을 모니터(57,67)에 디스플레이 할 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 2시야렌즈(55)의 하측에는 스템(S)이 도시되지 않은 구동수단에 의해 작동되는 캐리어(58)의 위에 올려져 있으며, 상기 캐리어(58) 위에 올려진 스템(S)의 위치를 결정하기 위한 클램프(59)가 설치되어 있고, 상기 스템(S)의 측방향 상부에는 PDIC(PD)의 접착시 접착제를 경화시키기 위한 UV조사기(60)가 설치되어 있다.

상기한 바와 같이 구성된 PDIC 접합장치는 상기 캐리어(58)에 의해 운송되는 스템(S)이 상기 클램프(59)에 의해 위치결정된 후, 상기 LD용 카메라(53)와 PDIC용 카메라(54)로 상기 스템(S)의 히트 블록(H) 상측에 PDIC접합위치(P)를 결정하고, 상기 결정된 접합위치(P)에 접착제를 도포하고 상기 X,Y,Z,θ스테이지(52)의 작동으로 진공홀더(51)를 이동시켜 PDIC(PD)를 접합한 후 상기 UV조사기(60)로 접착제를 경화시킴으로써 접착 작업이 완료된다.

여기서, 상기 스템(S)의 히트 블록(H) 상측에 PDIC접합위치(P)를 결정하는 것은 그 정밀도가 5∼10㎛의 정도를 요구하므로 매우 까다로운 바, 그 방법을 살펴보면 다음과 같다.

초기에 도 4에 도시된 바와 같이 두 중심축이 1.1㎜ 떨어진 정밀 마스터를 사용하여 상기 2시야렌즈(55)에 취부되어 있는 LD용 카메라(53)와 PDIC용 카메라(54)의 중심축이 동일한 각도로 서로 1.1㎜ 떨어져 위치되도록 2시야렌즈(55)에 그 위치를 결정하고 고정한다.

상기와 같이 상대적인 위치가 결정된 두 카메라(54,55)에 의해 PDIC(PD)의 접착위치가 결정되는 바, 캐리어(58)에 의해 운반되어 클램프(59)로 고정된 스템(S)과 상기 스템(S)의 다리(L)에 각각 +,-의 전원을 공급하여 LD(LD)에서 레이저광이 발광되도록 하고, 상기 레이저광을 상기 LD용 카메라(53)가 영상으로 입력하고 화상처리 시스템(56)으로 처리하여 LD용 카메라(53)의 중심축에 대한 레이저광의 좌표를 측정하여, 상기 PDIC용 카메라(54)의 중심축에 대하여 상기 측정된 LD용 카메라(53)의 중심축에 대한 레이저광의 중심좌표까지의 거리 및 방향을 적용함으로써 PDIC(PD)가 접착될 위치 및 각도를 결정하게 된다.

즉, 상기 LD용 카메라(53)의 중심축에 대한 레이저광까지의 직선거리가 r이고 상기 LD용 카메라(53)의 중심이 원점이 되는 직각좌표계의 축과 이루는 각이 θ일 때 상기 PDIC(PD)가 접착될 위치는 상기 PDIC용 카메라(54)의 중심축이 원점이 되는 직각좌표계의 축에서 θ각도로 r만큼 떨어진 위치가 되는 것이다.

상기와 같은 PDIC(PD)의 접합위치 결정은 캐리어(58)에 의해 스템(S)이 이송될 때마다 실행되며, 상기와 같이 계산된 접합위치로 상기 X,Y,Z,θ스테이지(52)의 작동으로 진공홀더(51)를 이동시킴으로써 원하는 위치에 원하는 각도로 PDIC(PD)를 안착시킬 수 있게되는 것이다.

그런데, 상기와 같은 PDIC 접합장치는 상기와 같이 계속적으로 캐리어(58)로 운송되는 스템(S)에 PDIC(PD)를 접합하는 작업중 장비 자체의 진동 등의 영향으로 상기 2시야렌즈(55)에 의한 LD용 카메라(53)와 PDIC용 카메라(54)의 상대위치가 틀어지는 경우가 발생되며, 그 양은 장비가 워낙 고정도의 작업을 실시하는 장비이므로 약간만 틀어져도 제품에 치명적인 영향을 미치지만 그 식별이 극히 곤란하다는 문제점이 있다.

즉, 잘못된 위치에 PDIC(PD)가 접착되는지는 검사자가 완성된 제품을 현미경으로 관측해야만 알 수가 있어 제품의 대량불량 발생의 소지가 많으며, 수시로 제품을 관측하여 두 카메라(53,54)의 상대 위치를 다시 보정해야 하는 등 작업중단요소가 많아 작업성이 좋지 못하다는 문제점이 있는 것이다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 장비의 작동중 자동적으로 LD용 카메라와 PDIC용 카메라의 축을 보정하여 항상 정확한 PDIC 접착위치를 산출해낼 수 있도록 하여 제품의 품질 안정성을 확보하고 작업성을 향상시킬 수 있는 PDIC 접합장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 사용되는 PDIC가 접착될 스템의 구조도,

도 2는 PDIC가 상기 스템의 상부 PDIC 접착위치에 위치한 평면도,

도 3은 종래 기술에 의한 PDIC 접합장치를 도시한 것으로서,

도 3a는 측면 구성도,

도 3b는 평면 구성도,

도 4는 종래 기술에 의해 LD용 카메라와 PDIC용 카메라의 상대위치를 세팅하는 것을 도시한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 PDIC 접합장치를 도시한 것으로서,

도 5a는 측면 구성도,

도 5b는 평면 구성도,

도 6은 렌즈이동수단의 일 실시 예를 도시한 도면,

도 7은 기준마크에 대한 카메라의 틀어진 상태의 일 예를 도시한 도면,

도 8은 도 7에서와 같이 카메라가 틀어진 상태에서 기준마크를 촬영했을 때 모니터에 디스플레이되는 상태를 도시한 도면,

도 9는 도 8과 같은 모니터 디스플레이 상태에서 LD의 레이저광을 감지하여 보정될 각도와 거리를 구하는 것을 도시한 도면,

도 10은 도 9에서 구해진 보정될 각도와 거리를 적용하여 PDIC 접합위치를 결정하는 것을 도시한 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 캐리어2: LD용 카메라

3: PDIC용 카메라4: 2시야렌즈

5: 기준마크6: 패널

7: 십자표시(LD용 카메라 세팅용)8: 십자표시(PDIC용 카메라 세팅용)

9: 직선 가이드10: 래크

11: 워엄12: 모터

13: 화상처리 시스템14: 모니터(LD용 카메라)

15: 클램프16: UV조사기

17: 진공홀더18: X,Y,Z,θ스테이지

24: 모니터(PDIC용 카메라)

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 PDIC 접합장치는 캐리어로 운송되는 스템의 히트블록 상측면에 PDIC의 접합위치를 선정하기 위해 LD용 카메라와 PDIC용 카메라가 2시야렌즈에 고정되도록 된 PDIC 접합장치에 있어서, 상기 캐리어의 주변에 LD용 카메라축과 PDIC용 카메라축의 상대위치 및 각도를 정하여 표시된 기준마크와, 상기 LD용 카메라와 PDIC용 카메라가 고정된 2시야렌즈를 상기 기준마크 상측에서 PDIC 접합위치 선정이 이루어질 스템의 상측까지 이동시킬 렌즈이동수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 PDIC 접합방법은 일정회수의 접합작업마다 LD용 카메라와 PDIC용 카메라의 상대위치 및 각도가 정하여져 표시되어 있는 기준마크의 영상을 읽어 데이터 처리하는 단계와, 실제 두 카메라의 상대위치 및 틀어진 각도를 보정하여 PDIC의 접합위치를 선정하는 단계로 이루어진 카메라축 보정과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 PDIC 접합장치를 도시한 것으로서, 캐리어(1)로 운송되는 스템(S)의 히트블록(H) 상측면에 PDIC의 접합위치(P)를 선정하기 위해 LD용 카메라(2)와 PDIC용 카메라(3)가 2시야렌즈(4)에 고정되어 있는 PDIC 접합장치에, 상기 캐리어(1)의 주변에 LD용 카메라(2)의 축과 PDIC용 카메라(3)의 축이 이루는 상대위치 및 각도를 정하여 표시된 기준마크(5)와, 상기 LD용 카메라(2)와 PDIC용 카메라(3)가 고정된 2시야렌즈(4)를 상기 기준마크(5) 상측에서 PDIC 접합위치(P) 선정이 이루어질 스템(S)의 상측까지 이동시킬 렌즈이동수단이 포함되어 있다.

여기서, 상기 기준마크(5)는 상기 캐리어(1)의 측면에 설치된 패널(6)의 상측면에 그 간격이 1.1㎜인 두 개의 십자(7,8)로 표시되어 있으며, 상기 렌즈이동수단은 도 6에 도시된 바와 같이 상기 접합될 스템(S)의 상측에서 상기 기준마크(5)까지 상기 2시야렌즈(4)를 직선 이동시킬 수 있도록 2시야렌즈(4)를 지지하는 직선 가이드(9)와, 상기 2시야렌즈(4)에 부착된 래크(10)와, 상기 래크(10)에 치합되는 워엄(11)에 회전력을 제공하는 모터(12)로 구성되어 있다.

물론, 상기 장치에는 종래와 마찬가지로 화상처리 시스템(13)과 모니터(14,24)가 설치되어 상기 LD용 카메라(2)와 PDIC용 카메라(3)로부터의 영상을 처리하도록 되어있으며, 클램프(15)가 설치되어 이송되어오는 스템(S)을 위치 결정하도록 하고 접착제를 경화시킬 UV조사기(16) 및 진공홀더(17)를 이송시킬 X,Y,Z,θ스테이지(18)를 갖추고 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 본 발명에 따른 PDIC 접합방법과 함께 설명하면 다음과 같다.

PDIC(PD)가 접합될 스템(S)은 캐리어(1)에 의해 계속적으로 이송되며 이송된 스템(S)은 클램프(15)에 의해 고정되고, 상기 LD용 카메라(2)와 PDIC용 카메라(3)에 의해 PDIC(PD)의 접착위치가 결정되면 X,Y,Z,θ스테이지(18)의 작동에 의해 결정된 PDIC의 접착위치(P)로 PDIC(PD)를 흡착하고 있는 진공홀더(17)를 이동시켜 접착제로 접착하고 UV조사기(16)로 접착제를 경화시켜 PDIC(PD)의 접착을 완료한다.

상기와 같은 접착작업을 일정회수동안 실시한 후에는, LD용 카메라(2)와 PDIC용 카메라(3)의 상대위치 및 각도가 정하여져 표시되어 있는 기준마크(5)의 영상을 읽어 데이터 처리하는 단계와, 실제 두 카메라(2,3)의 상대위치 및 틀어진 각도를 보정하여 PDIC의 접합위치(P)를 선정하는 단계로 이루어진 카메라축 보정과정을 실시하여 PDIC 접착작업도중 발생되는 카메라의 흔들림을 보정하여 항상 정확한 PDIC 접착위치(P)를 찾을 수 있도록 한다.

즉, 최초에는 상기 2시야렌즈(4)를 상기 기준마크(5)의 상측(도 5b의 B위치)에 위치시킨 상태에서 상기 기준마크(5)의 십자표시(7,8)가 각각 모니터(14,24)의 중심에 위치되도록 하여 LD용 카메라(2)와 PDIC용 카메라(3)의 상대적인 위치를 상기 2시야렌즈(4)를 통해 고정한 후, 스템(S)의 상부(도 5b의 A위치)로 상기 모터(12)를 구동하여 2시야렌즈(4)를 이동시켜 정해진 회수만큼 PDIC 접착작업을 실시한다.

물론, 이때에도 접착 대상 스템(S)과 다리(L)에 전기를 공급하여 히트 블록(H)에 부착된 LD(LD)에서 발광되는 레이저광선을 상기 LD용 카메라(2)가 촬영하여 분석하고, 상기 LD용 카메라(2)의 영상이 나타나는 모니터(14)의 중심에 대한 상기 촬영된 레이저광선의 상대위치만큼을 상기 PDIC용 카메라의 영상이 나타나는 모니터(24)의 중심으로부터 보정한 위치를 PDIC 접착위치(P)로 결정하여 접착한다.

상기와 같은 접착작업을 정해진 회수만큼 실시한 후에는 상기 모터(12)를 구동하여 상기 기준마크(5)의 상측으로 상기 2시야렌즈(4)를 이동시키고, 상기 LD용 카메라(2)와 PDIC용 카메라(3)로 각각의 카메라가 최초에 세팅되는 기준이 되었던 십자표시(7,8)를 각각 촬영하여 상기 화상처리 시스템(13)으로 촬영된 영상을 분석한다.

이때, 상기 LD용 카메라(2)와 PDIC용 카메라(3)가 상기 접착작업을 하는 도중 장비의 진동 등에 의해 그 상대위치가 도 7에 도시된 바와 같이 변경된 경우로 가정하면, 상기 촬영된 영상은 도 8에 도시된 바와 같이 나타난다.

상기 도 8에 도시된 바와 같은 영상이 모니터(14,24)에 디스플레이되면, 상기 모니터(14,24)의 좌측상단을 원점으로 하고 우측이 양의 X축 하측이 양의 Y축으로 정해진 상태에서 상기 Y축에 대한 상기 십자표시(7,8)의 각도와 상기 원점에 대한 십자표시(7,8)의 위치를 각각 산출하여, 상기 LD용 카메라(2)에 의해 촬영된 십자표시(7)에서 산출되는 십자표시(7)의 위치를 X1,Y1 이라 하고 그 각을 θ1이라 하고, 상기 PDIC용 카메라(3)에 의해 촬영된 십자표시(8)에서 산출되는 십자표시(8)의 위치를 X2,Y2 이라 하고 그 각을 θ2라 한다.

상기와 같은 연산이 이루어지는 동안 상기 2시야렌즈(4)는 상기 모터(12)의 구동으로 PDIC(PD)가 접착될 스템(S)의 상측으로 이동되고, 상기 스템(S)과 그 다리(L)에 전원을 인가하여 발광되는 LD(LD)의 레이저광을 상기 LD용 카메라(2)로 촬영하여 상기 X1,Y1에 위치하는 십자표시(7)를 원점으로 하는 좌표축에 대한 상기 레이저광의 상대위치를 구하여 상기 PDIC용 카메라(3)에 의해 촬영되어 X2,Y2의 위치에 위치된 십자(8)를 원점으로 하는 좌표축에 대해 상기 구해진 상대위치를 적용하여 PDIC의 접착위치(P)를 결정한다.

여기서, 상기 LD용 카메라(2)로 촬영된 십자표시(7)를 원점으로 하는 좌표축에 대한 레이저광의 상대위치를 구하는 것을 도 9를 참조하여 상술하면, 모니터(14)의 좌표계에 따른 레이저광의 좌표를 X3,Y3라고 하고, 좌표 X1,Y1으로부터 X3,Y3까지의 직선거리를 r이라 하고 상기 X1,Y1의 위치를 결정하는 십자표시(7)의 연장선과 상기 X1,Y1에서 X3,Y3를 잇는 직선이 이루는 각을 θ3라고 하면,

이고,

θ3는 모니터 좌표계에 대한 레이저광의 각도를 θt라고 했을 때,

이므로,

θ3 = 90°- θ1 - θt 의 식으로 구할 수 있다.

여기서, 상기와 같이 구해진 r과 θ3를 이용하여 상기 PDIC용 카메라(3)에 의해 촬영된 십자표시(8)로부터 새로 PDIC가 접착될 위치(P)를 구하는 것을 상세히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 새로 구해질 PDIC의 모니터 좌표계에 따른 좌표를 X4,Y4라고 하고 도 10을 참조하여 상기 X4,Y4를 구하면,

이므로,

[수학식 1]

로부터 Y4에 대하여 정리하면 Y4를 구할 수 있으며,

피타고라스의 정리에 의해,

이므로 상기 수학식 1을 대입하여 X4에 대하여 정리하면

가 된다.

상기와 같은 방법으로 모니터 좌표계에서 X4,Y4를 구하여 상기 X2,Y2를 결정하는 십자표시(8)가 모니터 좌표계에 대해서 이루는 각 θ2의 각도로 상기 X4,Y4의 위치에 PDIC(PD)를 접합한다.

물론, 상기와 같은 X4,Y4는 매번 새로운 스템(S)이 공급될 때마다 레이저광의 좌표인 X3,Y3의 좌표로부터 새로 계산하여 위치를 선정하며, 상기와 같은 방법으로 정해진 회수만큼의 PDIC접합작업이 이루어진 후에는 다시 상기 2시야렌즈(4)를 상기 기준마크(5)의 상측으로 이동하여 기준마크(5)를 새로 촬영하여 X1,Y1,θ1과 X2,Y2,θ2를 갱신하게됨으로써 장비의 진동 등에 의해 틀어진 LD용 카메라(2)와 PDIC용 카메라(3)의 상대 위치를 보정하게 되는 것이다.

따라서, 상기와 같이 일정한 회수동안 PDIC 접착작업을 진행한 후에는 PDIC 접착위치 선정의 기준이 되는 LD카메라(2)와 PDIC카메라(3)의 상대적인 변화량을 자동적으로 보정하여 PDIC 접착위치(P)를 계산할 수 있도록 함으로써, 항상 정확한 위치에 PDIC(PD)의 접착이 가능하게 하여 품질을 향상시키고 작업도중 작업을 정지시킨 상태에서 제품의 불량여부를 검사하지 않아도 되므로 작업성이 향상되도록 하는 효과가 있다.

Claims

캐리어로 운송되는 스템의 히트블록 상측면에 PDIC의 접합위치를 선정하기 위해 LD용 카메라와 PDIC용 카메라가 2시야렌즈에 고정되도록 된 PDIC 접합장치에 있어서, 상기 캐리어의 주변에 LD용 카메라축과 PDIC용 카메라축의 상대위치 및 각도를 정하여 표시된 기준마크와, 상기 LD용 카메라와 PDIC용 카메라가 고정된 2시야렌즈를 상기 기준마크 상측에서 PDIC 접합위치 선정이 이루어질 스템의 상측까지 이동시킬 렌즈이동수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 PDIC 접합장치.
일정회수의 접합작업마다 LD용 카메라와 PDIC용 카메라의 상대위치 및 각도가 정하여져 표시되어 있는 기준마크의 영상을 읽어 데이터 처리하는 단계와, 실제 두 카메라의 상대위치 및 틀어진 각도를 보정하여 PDIC의 접합위치를 선정하는 단계로 이루어진 카메라축 보정과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 PDIC 접합방법.