KR100418469B1 - 기판에 부품을 배치시키는 방법 - Google Patents

기판에 부품을 배치시키는 방법 Download PDF

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KR100418469B1 KR10-2001-7013908A KR20017013908A KR100418469B1 KR 100418469 B1 KR100418469 B1 KR 100418469B1 KR 20017013908 A KR20017013908 A KR 20017013908A KR 100418469 B1 KR100418469 B1 KR 100418469B1
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지멘스 프로덕션 앤드 로지스틱스 시스템즈 아게
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Abstract

부품이 배치되기 전에 자동 픽 앤드 플레이스 장치(1, 7, 8)에 의해 기판(2)에 부품(3)이 배치될때, 가능한 가장 우수한 픽 앤드 플레이스 성능을 달성하기 위한 픽 앤드 플레이스 프로그램은 공지된 방식으로 결정된다. 여기서, 시작점은 각각의 자동 픽 앤드 플레이스 장치(1, 7, 8)의 이론적 시간 응답이다.
본 발명에 따라, 자동 픽 앤드 플레이스 장치(1, 7, 8)의 실제 시간 응답을 측정하는 관찰기(32, 35, 38)는라인에 배열된 자동 픽 앤드 플레이스 장치(1, 7, 8)의 제어 장치에 제공된다. 이런 실제 시간 응답을 사용하여, 개선된 픽 앤드 플레이스 프로그램이 결정되고 그로 인해 각각의 자동 픽 앤드 플레이스 장치(1, 7, 8) 및 자동 픽 앤드 플레이스의 라인이 동작된다. 개선된 픽 앤드 플레이스 프로그램에서, 고정된 부품(3)은 픽 앤드 플레이스 스테이션(6, 7)으로 재성된다.

Description

기판에 부품을 배치시키는 방법 {METHOD OF PLACING COMPONENTS ON SUBSTRATES}
기판, 특히 인쇄 회로 기판에 부품이 배치될때, 상기 부품은 픽 앤드 플레이스(pick-and-place)에 의해 공급 유니트로부터 제거되고 픽 앤드 플레이스 헤드에 의해 기판상의 소정의 위치에 배치된다. (단위 시간당 기판에 배치되는) 높은 픽 앤드 플레이스 성능을 위해, 본 발명은 단위 시간당 가능한 한 많은 부품이 기판상에 배치되게 한다.
이런 목적을 위하여, WO 98/37744는 중앙 지역에 두개의 밀접하게 인접하고 평행한 선형 길이방향 가이드를 가지는 전기 서브어셈블리를 형성하기 위한 장치를 개시하고, 여기에서 카트리지는 적당하게 이동될 수 있다. 이들 카트리지는 픽 앤드 플레이스 헤드에 대해 서로 외측으로 떨어진 가로방향의 캔틸레버(cantilever) 지지부를 가진다. 이런 경우, 그 결과로서 서로 독립적으로 동작될 수 있는 2개의 독립된 처리 스테이션을 가진다. 이것은 상기 장치의 픽 앤드 플레이스 성능을 높인다.
부가적으로 보다 우수한 픽 앤드 플레이스를 위하여, 자동 픽 앤드 플레이스장치가 일직선상에 함께 놓여진다. 이 경우, 다른 자동 픽 앤드 플레이스 장치는 여러 종류의 부품 공급기를 가지며, 각각의 부품 종류에 대해 특정하게 설계될 수 있다. 이런 경우 다른 자동 픽 앤드 플레이스 장치는 공급 유니트로부터 부품을 픽업하기 위하여 필요한 시간, 상기 부품을 기판상의 목표된 위치에 전달하기 위한 시간 및 기판상에 상기 부품을 내려놓기 위한 특성 시간 응답을 가진다. 우선 근사적으로, 이 시간 응답은 동일한 종류의 모든 자동 픽 앤드 플레이스 장치에 대하여는 동일한 것으로 나타난다. 이런 근사화된 시간 응답을 이용하여, 픽 앤드 플레이스 프로그램은 가능한 한 많은 부품이 가능한 한 가장 짧은 시간동안 배치될 수 있게 픽 앤드 플레이스 헤드의 경로를 최적화하도록 제공된다.
그러나, 공지된 바와 같이 이런 장치의 최적화는 자동 픽 앤드 플레이스 장치의 실시간 응답을 고려하지 않았다. 그 결과 라인에서 각각의 픽 앤드 플레이스 스테이션의 잘못된 로딩이 발생한다. 게다가, 적당한 때에 보충되지 않는 부품 또는 결함으로 인해 정지되는 컨베이어, 픽 앤드 플레이스 헤드 또는 전체 스테이션의 결함과 같은 예상할 수 없는 인터럽션(interruption)이 픽 앤드 플레이스 라인에서 발생한다. 이들 경우, 전체 라인은 단지 하나의 스테이션만이 결함을 가지더라도 정지되어야 한다.
본 발명은 기판상에 부품을 배치시키는 방법에 관한 것이다.
도 1은 두개의 픽 앤드 플레이스 스테이션을 가지는 3개의 자동 픽 앤드 플레이스 장치로 구성된 라인의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1에 따른 장치에 대한 제어 루프를 도시한다.
도 3은 상기 방법의 흐름에 대한 구조적 다이어그램을 도시한다.
본 발명의 목적은 다수의 픽 앤드 플레이스 스테이션의 사용 동안 픽 앤드 플레이스 성능을 증가시키는 것이다.
본 발명에 따라, 상기 목적은 청구항 제 1 항의 특징을 가지는 방법에 의해달성된다.
본 발명에 따른 방법에 의해, 픽 앤드 플레이스 프로그램은 동작 동안 모니터되고, 만약 병목 현상이 발생하면, 개선된 픽 앤드 플레이스 프로그램이 사용된다. 픽 앤드 플레이스 프로그램을 픽 앤드 플레이스 헤드의 실시간 응답으로 연속적으로 전환하는 것은 장치의 실시간 응답을 고려하고, 예측되지 않은 결함이 발생하는 경우 라인의 비상 동작을 하도록 한다.
청구항 제 2 항에 청구된 방법의 실시예에서, 결정된 픽 앤드 플레이스 프로그램은 다시 검사되고, 픽 앤드 플레이스 처리를 위하여 실제로 요구되는 시간이 측정된다. 결과적으로, 이런 검사는 처음에 이론적으로만 결정된 성능의 개선이 실제로 이루어졌는지를 보기 위한 것이다. 이에 따라, 픽 앤드 플레이스 헤드의 실제 응답과 이론 사이에 큰 편차가 있는 경우, 시간을 짧게 한다는 목적이 나중에 실제로 시간이 점점 길어지게 되는 상황을 방지하는 것을 가능하게 한다.
청구항 제 3 항에 청구된 방법에 따른 바람직한 방식에서, 픽 앤드 플레이스 스테이션의 실시간 응답은 이론적으로 미리 설정된 모델과 비교된다. 만약 실시간 응답이 이론적인 시간 응답과 편차를 가지면, 개선된 프로그램은 실시간 응답을 고려하여 결정되고 다음 픽 앤드 플레이스 처리를 위하여 사용된다.
상기 방법은 청구항 제 4 항에 따른 적어도 두개의 픽 앤드 플레이스 스테이션이 제공된 자동 픽 앤드 플레이스 장치 및 청구항 제 5 항에 청구된 다수의 자동 픽 앤드 플레이스 장치가 차례로 세워진 라인에 사용될 수 있다.
부품이 상기 장치에 의해 배치되었다는 것을 검사하기 위하여, 기판상에 저장될 각각의 픽 앤드 플레이스 스테이션에 배치되는 부품에 관한 정보 항목에 대한 제안이 제시되었다.
청구항 제 8 항에 따른 오퍼레이터에 정보 항목을 디스플레이하는 것은 재장착되는 공급 유니트로부터 발생하는 성능 개선이 이루어지는 것을 보장한다.
도 1은 3개의 자동 픽 앤드 플레이스 장치(1, 7, 8)를 가지는 라인의 개략적인 평면도이고, 각각의 자동 픽 앤드 플레이스 장치(1, 7, 8)는 두개의 픽 앤드 플레이스 스테이션(6, 17)을 가진다. 이 경우 자동 픽 앤드 플레이스 장치(1, 7, 8)가 기능하는 방식은 가장 좌측상의 제 1 자동 픽 앤드 플레이스 장치(1)를 사용하는 예시에 의해 도시될 것이다. 다른 자동 픽 앤드 플레이스 장치가 기능하는 방식은 상기 방식과 대응한다. 제 1 자동 픽 앤드 플레이스 장치(1)의 도움으로, 기판(2), 특히 인쇄 회로 기판에는 부품(3)이 배치된다. 이런 목적을 위하여, 픽 앤드 플레이스 헤드(6)는 공급 유니트(5)로부터 부품(3)을 제거하고, 상기 부품(3)을 기판(2)상의 장착 위치로 이동하고 상기 부품을 기판(2)상의 소정의 위치에 내려놓는다. 예시적인 도 1에 도시된 픽 앤드 플레이스 헤드(4)는 공지된 바와 같이 진공에 의해 부품(3)을 픽 앤드 플레이스 헤드(4)상에 홀딩하는 다수의 흡입 피펫(15)을 그 주변부를 따라 구비한 터릿(turret) 헤드이다.
기판(2)의 표면에 평행하게 픽 앤드 플레이스 헤드(4)를 이동시키기 위하여, 제 1 슬라이드(12)가 이동하는 제 1 레일(11) 및 제 2 슬라이드(14)가 이동하고 제 1 슬라이드에 고정된 제 2 레일(13)이 제안되었다. 제 2 슬라이드(14)에는 기판(2)상 임의의 위치 및 공급 유니트(5)의 위치에 도달할 수 있은 픽 앤드 플레이스 헤드(4)가 접속된다. 픽 앤드 플레이스 헤드(4)에 의해 도달될 수 있는 이런 지역은 이하에서 제 1 픽 앤드 플레이스 스테이션(6)이라 불린다.
픽 앤드 플레이스 헤드(4)의 이동은 제 1 제어 유니트(16)에 의해 제어된다. 또한 두개의 기판(2)이 병렬로 처리될 수 있도록 자동 픽 앤드 플레이스 장치(1)상에 정확하게 동일 구성을 가지는 제 2 픽 앤드 플레이스 스테이션(17)이 제공된다. 이런 경우, 추후 전방으로 이동되도록 두개의 기판(2)이 똑같이 배치되는 것이 가능하지만, 기판(2)이 양쪽 픽 앤드 플레이스 스테이션(6, 17)을 통과하고 처리시 일반적으로 다른 부품(3)이 배치될 수 있도록 하는 것이 제안되었다. 제 1 자동 픽 앤드 플레이스 장치(1)가 제 1 배치 기판 지역(20)에서 임의의 범위의 부품을 배치시키기 위하여 사용된 후, 기판(2)은 운송 장치(10)에 의해 제 2 자동 픽 앤드 플레이스 장치(7)에 대해 우측 전방으로 운송된다. 그 다음이 제 2 기판 지역(21)이 배치되는 추가의 픽 앤드 플레이스 스테이션이 제공된다. 제 2 자동 픽 앤드 플레이스 장치(7)는 제 2 제어 유니트(22)에 의해 제어된다. 게다가, 제 3 제어 유니트(23)를 가지는 제 3 자동 픽 앤드 플레이스 장치(8)는 대응하는 방식으로 기능하는 것이 도시된다. 제 1 제어 유니트(16), 제 2 제어 유니트(22) 및 제 3 제어 유니트(23)는 라인 제어 유니트(24)에 접속된다. 물론, 추가의 자동 픽 앤드 플레이스 장치가 라인에 제공될 수 있다. 게다가, 자동 픽 앤드 플레이스 장치가 제공되고, 상기 장치는 예를 들어 터릿 헤드 대신, 예를 들어 단지 하나의 흡입 피펫(15)만을 가지는 다른 픽 앤드 플레이스 헤드를 포함한다. 이런 경우, 도 1은 두개의 인접하게 배열된 운송 장치(10)상에서 동시에 동작할 수 있는 자동 픽 앤드 플레이스 장치(1, 7, 8)를 도시하고, 그 결과 가능한 한 많은 기판(2)이 최소 공간을 요구하며 동시에 처리될 수 있다.
게다가, 픽 앤드 플레이스 헤드(4)의 배치 지역(6)은 제 2 운송 장치 상에 배치된 기판(2')과 멀리 떨어져 연장된다. 결과적으로, 픽 앤드 플레이스 헤드(4)는 공급 유니트(5')로부터 부품을 기판(2')에 배치할 수 있고, 그 동안 다른 픽 앤드 플레이스 헤드(4')는 다른 공급 유니트(5')로부터 부품을 집어올린다. 이 경우, 픽 앤드 플레이스 스테이션을 결정하기 위한 본 발명에 따른 방법은 픽 앤드 플레이스 헤드(4) 및 추가의 픽 앤드 플레이스 헤드(4')의 두개의 픽 앤드 플레이스 스테이션에 적용될 수 있다.
도 2는 도 1에 따른 장치의 제어 루프를 도시한다. 이 경우, 제 1 제어 유니트(16), 제 2 제어 유니트(22) 및 제 3 제어 유니트(23) 각각은 제어기(30, 33, 36), 제어 섹션(31, 34, 37) 및 관측기(32, 35, 38)를 가진다. 그 다음 두개의 픽 앤드 플레이스 스테이션(6, 17)이 다른 범위로 로딩되는 것을 제 1 제어 유니트의 관측기(32)가 결정하면, 제 1 제어 유니트의 제어기(30)는 적당한 신호가 제어 섹션(31)에 출력되는 것을 보장한다. 이 신호는 고정될 부품을 서로 픽 앤드 플레이스 스테이션에 할당하는 변화된 픽 앤드 플레이스 프로그램을 포함한다. 전체 라인 성능을 위하여, 라인 제어 유니트(40)에 속하는 관찰기가 제공되고, 상기 관찰기는 그 정보를 라인 제어 유니트에 속하는 제어기(39)에 전달한다. 이런 제어기(39)의 효과는 개선된 픽 앤드 플레이스 프로그램이 사용되고, 라인 제어 유니트에 속하는 관찰기(40)로부터의 정보가 고려된다는 점이다.
본 발명에 따른 방법은 도 3의 구조적 다이어그램을 사용하여 이제부터 설명될 것이다. 첫째, 자동 픽 앤드 플레이스 장치(1, 7, 8)의 이론적 시간 응답을 사용함으로써, 이론적 모델이 제공된다. 그 다음, 만약 기판에 특정 부품 범위로 특정양의 부품이 배치되도록 하기 위해서, 각각의 부품, 부품 종류 및 부품이 기판상에 배치되는 각각의 위치는 이론적 모델의 도움으로 가능한 한 짧은 시간에 가능한 한 많이 기판(2)에 배치시키도록 최적 방식으로 다른 픽 앤드 플레이스 스테이션(6, 17)을 사용하는 픽 앤드 플레이스 프로그램을 형성하도록 처리된다. 이런 경우, 부품(2)이 자동 픽 앤드 플레이스 장치(1, 7, 8)에 각각 할당된 공급 유니트(5)의 저장소에 유지되어야하는 것이 미리 설정된다.
이 프로그램이 사용되는 동안, 실제적으로 달성되는 픽 앤드 플레이스 성능은 측정된다. 일반적으로, 자동 픽 앤드 플레이스 장치(1, 7, 8)의 실시간 응답은 이론적 시간 응답과 편차를 가질것이다. 상기 편차는 관찰기(32, 35, 38, 40)의 도움으로 결정되고 라인의 적합화된 이론적 모델은 형성된다. 이런 적합화된 이론적 모델은 적합화된 픽 앤드 플레이스 프로그램을 형성하고, 여기에서 각각의 자동픽 앤드 플레이스 장치(1, 7, 8)의 실제 시간 응답은 고려된다. 이런 적합화된 픽 앤드 플레이스 프로그램은 그 다음 적용되고, 픽 앤드 플레이스 성능이 보다 높아진다. 고정될 부품 및 픽 앤드 플레이스 스테이션(6, 17) 사이의 할당을 변화시키기 위하여, 상기 할당이 변화될 수 있도록 부품(3)이 다른 자동 픽 앤드 플레이스 장치(1, 7, 8)의 각각의 공급 유니트(5)의 저장소에 여러번 있어야 할 필요가 있다. 만약 여러 종류의 부품으로 인해, 다수의 부품(3)을 저장하는 것이 불가능하다면, 부품의 변화로 인해 픽 앤드 플레이스 성능이 증가된다는 것이 라인의 오퍼레이터에 지시될 것이다. 오퍼레이터는 수동으로 전환될 수 있고 그러므로 보다 우수한 결과를 달성한다.
품질 제어를 위하여("재추적 능력(retraceability)"), 자동 픽 앤드 플레이스 장치(1, 7, 8)가 상기 부품(3)을 실제로 고정시켰다는 것을 알기 위하여 추후에 검사가 이루어지도록, 각각의 기판(2)이 정보 저장소(41)를 포함하는 것이 제안되었고, 각각의 자동 픽 앤드 플레이스 장치(1, 7, 8)는 부품(3)이 각각의 자동 픽 앤드 플레이스 장치에 고정되었다는 정보를 저장한다. 이 경우에 사용된 정보 저장소(41)는 와이어(소위 "태그")를 사용하지 않고 기입 및 판독되는 자율적인 메모리 유니트일수있다.
만약 픽 앤드 플레이스 스테이션(6, 17)에서의 공급 유니트(5)가 결함을 가지면, 라인 제어 유니트의 제어기(39)는 다른 픽 앤드 플레이스 스테이션(6, 17)에서 다른 픽 앤드 플레이스 헤드(4)에 의해 전달되는 이런 결함 공급 유니트(5)를 통하여 공급된 상기 부품(3)의 배치 내용을 가질것이다. 만약 전체 자동 픽 앤드플레이스 장치(1, 7, 8)가 결함을 가지면, 이런 자동 픽 앤드 플레이스 장치의 전체 배치 내용은 다른 자동 픽 앤드 플레이스 장치에 의해 전달될 것이다.

Claims (13)

  1. 기판(2)에 부품(3)을 배치하기 위한 방법으로서,
    각각의 기판은 적어도 두개의 픽 앤드 플레이스 스테이션(6, 17)에 배치되고, 각각의 경우 픽 앤드 플레이스 헤드(4)는 상기 부품(3)을 공급 유니트(5)로부터 이동시켜 이를 픽 앤드 플레이스 스테이션(6, 17)에 각각 할당된 기판(2)상에 배치하기 위하여 사용되고,
    상기 픽 앤드 플레이스 헤드(4)는 소정의 픽 앤드 플레이스 프로그램을 바탕으로 제어되고, 상기 픽 앤드 플레이스 프로그램은 픽 앤드 플레이스 스테이션(6, 17) 및 각각의 픽 앤드 플레이스 스테이션(6, 17)에 배치될 부품(3)의 할당을 포함하고,
    소정의 픽 앤드 플레이스 프로그램에 의해 제어되는 픽 앤드 플레이스 처리 동안, 기판에 배치하기 위한 시간이 결정되고,
    상기 결정된 시간은 소정의 픽 앤드 플레이스 프로그램에 포함된 소정의 시간과 비교되어 시간 차가 결정되고,
    소정의 시간 간격 이상의 시간 차를 가지는 경우, 소정의 픽 앤드 플레이스 프로그램에 관련하여 변경되는, 픽 앤드 플레이스 스테이션(6, 17) 및 배치될 부품 사이의 할당을 가지는 추가의 픽 앤드 플레이스 프로그램이 결정되고,
    추가 기판에 대한 픽 앤드 플레이스 처리는 상기 소정의 픽 앤드 플레이스 프로그램 대신 추가의 픽 앤드 플레이스 프로그램에 의해 추후에 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 추가의 픽 앤드 플레이스 프로그램에 의해 제어되는 픽 앤드 플레이스 처리 동안, 기판에 배치하기 위한 시간이 결정되고, 측정된 시간을 비교함으로써, 보다 짧은 시간을 전달하는 상기 픽 앤드 플레이스 프로그램은 결정되고 이런 픽 앤드 플레이스 프로그램은 부가적인 기판에서 픽 앤드 플레이스 헤드를 제어하기 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 픽 앤드 플레이스의 각각의 동작 동안 이론적 모델이 형성되고, 소정의 픽 앤드 플레이스 프로그램은 이론적 모델을 바탕으로 결정되고, 시간 측정동안 상기 픽 앤드 플레이스 헤드(4)의 각각의 실제 동작 시간이 결정되고, 상기 이론적 모델이 소정의 실제 시간을 사용함으로써 적합화되고, 추가의 픽 앤드 플레이스 프로그램은 상기 적합화된 이론적 모델을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 두개의 픽 앤드 플레이스 스테이션(6, 17)은 자동 픽 앤드 플레이스 장치(1, 7, 8)에 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 적어도 두개의 픽 앤드 플레이스 스테이션(6, 17)은 자동 픽 앤드 플레이스 장치(1, 7, 8)에 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 두개의 픽 앤드 플레이스 섹션은 라인에 배열된 다른 자동 픽 앤드 플레이스 장치(1, 7, 8)에 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 적어도 두개의 픽 앤드 플레이스 섹션은 라인에 배열된 다른 자동 픽 앤드 플레이스 장치(1, 7, 8)에 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 각각의 픽 앤드 플레이스 스테이션(6, 17)에 실제로 배치된 부품(3)에 관한 정보 항목은 기판(2)에 저장되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 3 항에 있어서, 상기 각각의 픽 앤드 플레이스 스테이션(6, 17)에 실제로 배치된 부품(3)에 관한 정보 항목은 기판(2)에 저장되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 각각의 공급 유니트(5)는 단지 하나의 픽 앤드 플레이스 스테이션(6, 17)에만 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 3 항에 있어서, 상기 각각의 공급 유니트(5)는 단지 하나의 픽 앤드 플레이스 스테이션(6, 17)에만 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 정보 항목은 추가 픽 앤드 플레이스 프로그램에 의해 제어가 이루어질 수 있도록 부품(3)이 하나의 픽 앤드 플레이스 스테이션(6)으로부터 제 2 픽 앤드 플레이스 스테이션(17)으로 변화되는 효과에 대해 오퍼레이터에게 디스플레이 되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 3 항에 있어서, 상기 정보 항목은 추가 픽 앤드 플레이스 프로그램에 의해 제어가 이루어질 수 있도록 부품(3)이 하나의 픽 앤드 플레이스 스테이션(6)으로부터 제 2 픽 앤드 플레이스 스테이션(17)으로 변화되는 효과에 대해 오퍼레이터에게 디스플레이 되는 것을 특징으로 하는 방법.
KR10-2001-7013908A 1999-04-30 2000-04-03 기판에 부품을 배치시키는 방법 KR100418469B1 (ko)

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