KR100538912B1 - 피크-앤-플레이스 로봇으로 기판 상에 배치된 소자의 위치를 검출하는 방법 - Google Patents

Abstract

기판(2) 상에 배치된 소자의 위치 검출은 지금까지 피크-앤-플레이스 로봇 (1) 외부에서 시각적으로 이루어졌다. 복잡한 공정 이외에도, 여러 소자들(15, 16)이 서로의 상부에 배치될 때, 하부에 위치한 소자는 인식될 수 없다. 본 발명의 방법에 따르면, 피크-앤-플레이스 로봇에 의해 배치된 소자(15)의 위치는 효과적인 배치 공정이 수행된 후에 간단하게 피크-앤-플레이스 로봇 내에 배치된 센서에 의해 검출된다. 이것은 적시에 에러를 검출하며 피크-앤-플레이스 로봇(1)의 위치 결정 정확도를 쉽게 조절할 수 있게 한다. 하부 이미지 평가 유니트를 가진 카메라가 센서(10)로서 사용된다.

Description

피크-앤-플레이스 로봇으로 기판 상에 배치된 소자의 위치를 검출하는 방법 {METHOD FOR DETECTING THE POSITION OF COMPONENTS PLACED ON A SUBSTRATE BY A PICK-AND-PLACE ROBOT}

본 발명은 피크-앤-플레이스 로봇으로 기판 상에 배치된 소자의 위치를 검출하는 방법에 관한 것이다.

SMD 소자(SMD=표면 장착 디바이스)에 의한 자동 배치 기판(예를 들어, 인쇄회로 기판 또는 세라믹 기판)의 자동 배치에서, 각 소자는 피크-앤-플레이스(pick-and-place) 헤드에 의해 공급 디바이스로부터 제거되고 나서 기판 상의 소정의 위치에 배치된다.

DE 41 21 404에는 모든 소자가 소정의 위치에 배치되는지의 여부를 확인하기 위해 피크-앤-플레이스 공정 후에 피크-앤-플레이스 로봇 외부에서 검사가 수행되는 방법이 개시되어 있다. 또한, 여기에서는 그 후에 위치 수정 또는 재배치가 제안된다. 이 경우에 피크-앤-플레이스 로봇은 위치를 검출하도록 설계되지 않기 때문에, 배치된 기판은 별도의 디바이스에 공급되야 하며, 그 결과로 제조 공정에서 너무 많은 시간을 소비하게 된다.

어느 정도까지는, 피크-앤-플레이스 로봇에 의해 배치된 이후에 소자 위치는 피크-앤-플레이스 로봇의 외부에서 별도의 기계로 시각적으로 검사된다. DE 36 18 590에는 심지어 이미 위치된 소자 위에 소자를 배치하는 방법이 개시되어 있으며, 하부에 위치한 소자는 시각적으로는 액세스할 수 없어서, 예를 들어, 복잡한 X-ray 검사 디바이스가 사용되야 한다.

US 5,003,692에는 특별하게 제조된 흡입관에 의해, 이미지 평가 유니트를 가진 상기 흡입관 뒤에 배열된 카메라는 소자가 적절한 위치에 놓이기 전에 기판의 이미지를 기록하며, 소자가 적절한 위치에 놓인 후에 적절한 위치에 놓인 소자를 갖는 기판의 이미지도 또한 기록하는 방법이 개시되어 있다. 따라서, 각 소자에 대해 적절한 위치에 놓인 후에 그 위치가 검사된다. 그러나, 이를 위해 요구되는 흡입관의 구조는 매우 복잡하고, 적절한 위치에 놓인 각 소자의 위치에 대한 시간 집약적인 기록은 보통 필요하지 않다.

피크-앤-플레이스 공정의 결과 후에 소자의 위치 결함은 음의 전기 기능 검사를 통해 종종 발견된다. 이 경우에, 결함 제거는 고려될 수 없으며, 따라서, 상기 기판은 사용될 수 없다.

도 1은 피크-앤-플레이스 로봇의 개략 측면도.

도 2는 소자가 장착된 기판의 개략 단면도.

도 3은 하나의 소자 위에 다른 소자가 장착되는 방식으로 2개의 소자들이 장착된 기판의 개략 단면도.

따라서, 본 발명의 목적은 기판 상에 소자의 위치를 검출하는 간단한 방법을 제공하는 것이며, 상기 수단에 의해 소자는 자신의 실제 위치가 적시에 검사된다.

상기 목적은 청구범위 1항의 특징부의 방법에 의해 달성된다.

피크-앤-플레이스 공정 후에, 소정의 위치와 실제 위치를 피크-앤-플레이스 로봇에서 직접 비교함으로써, 시각적인 검사를 위한 별도의 기계는 필요 없다. 따라서, 피크-앤-플레이스 공정은 중단되지 않으며, 예를 들어, 별도의 기계와 피크- 앤-플레이스 로봇을 위한 어떠한 별도의 프로그램도 필요없다. 검사될 소자의 소정의 선별의 결과로서, 각 소자를 검사하는 방법에 비해 시간에 대한 이점이 달성될 수 있다.

추가의 이점은 결함 위치가 적시에 이미 검출되므로, 비용 집약적인 피크- 앤-플레이스 공정 또는 다른 공정(땜납 공정)이 부가적으로 수행되지 않고, 결함 기판이 분류된다는 사실에서 알 수 있다는 것이다.

적시에 결함 위치를 검출하는 경우에, 필요하다면 위치 수정-예를 들어, 수동 수정-이 수행되거나 결함 피크-앤-플레이스 동작이 반복되는 것도 가능하다.

청구범위 2항에 따른 바람직한 개선점으로서, 사용된 센서는 하부에 접속된 이미지 평가 유니트를 가진 카메라이다. 상기 센서, 및 이미지 분석 방법은 기술적으로 널리 공지되어 있으며, 간단한 방법으로 그 위치가 검출되도록 한다.

다수의 소자들이 다른 소자 위에 한 소자가 배치되는 경우에 청구범위 3항에 따른 방법이 바람직하게 사용된다. 이 경우에, 소자는 예를 들어, 피크-앤-플레이스 로봇에서 전자 소자 위에 배치된 냉각판을 의미하는 것으로도 이해된다. 공간을 절약하기 위해 비교적 큰 소자도 어느 정도까지 먼저 배치된 더 작은 소자 위에 배치된다. 본 발명에 따른 방법에 의해서, 하부에 배치된 소자 위치는 위에 위치한 소자가 배치되기 전에 결정될 수 있으며, 이 방법으로 복잡한 X-ray 검사는 불필요하게 된다.

청구범위 4항에 따른 센서는 바람직하게는 피크-앤-플레이스 헤드와 함께 이동될 수 있으며, 그 결과로 기판 상에 배치된 각 소자는 센서의 뷰 필드(view field) 내에 들어오게 된다. 따라서, 추가의 복잡한 센서 설계가 방지된다.

청구범위 5항에 따른 방법의 바람직한 개선점으로서, 센서는 피크-앤-플레이스 로봇에서 기판의 위치를 결정하기 위해서도 사용되며, 이것은 2개의 공정에서 하나의 센서만이 필요 하여 경제적이라는 것을 의미한다.

시간을 절약하기 위해서는, 청구범위 6항에 따라서 피크-앤-플레이스 동작 전에 피크-앤-플레이스 로봇에서 기판의 위치를 한 번만 결정하는 것이 바람직하다.

상기 방법은 바람직하게는 청구범위 7항에 따른 피크-앤-플레이스 로봇 내의 위치 결정 정확도를 최적화하는데 사용된다. 따라서, 공지된 최적화 알고리즘을 사용하여, 피크-앤-플레이스 로봇 내의 위치 결정 정확도는 소자마다 개선될 수 있다.

본 발명은 도면에서 설명된 바람직한 실시예를 이용하여 더욱 상세히 설명될 것이다.

도 1에 도시된 피크-앤-플레이스 로봇(1)을 이용하여, 소자(15)는 홀딩 디바이스(5)(예를 들어, 흡입관)에 의해 공급 유니트(도시되지 않음)로부터 제거되어 기판(2)상의 소정의 위치에 배치된다. 이 경우에, 기판(2)은 수송 디바이스(3)에 의해 피크-앤-플레이스 로봇으로 수송된다. 홀딩 디바이스(5)는 제어 디바이스(7)에 의해 감시되며 기판(2)에 평행한 x-y 방향으로 이동하는 피크-앤-플레이스 로봇(1)의 피크-앤-플레이스 헤드(4)에 고정 디바이스(6)에 의해 고정된다. 그 결과, 기판(2) 상의 모든 위치에 도달할 수 있다. 센서(10), 예를 들어 제어 디바이스 내에 배열될 수 있는 이미지 평가 유니트(도시되지 않음) 및 광학 검출기(11), 광학 이미지 디바이스(12)를 포함하는 카메라는 장착된 소자(15)의 적어도 어떤 범위를 자신의 뷰 필드(13) 내에 등록한다. 센서(10)가 피크-앤-플레이스 헤드(4)에 고정되면, 센서의 뷰 필드(13)는 피크-앤-플레이스 로봇에서 기판(2)의 모든 점에 도달할 수 있다. 상기 센서(10)는 또한 예를 들어, 피크-앤-플레이스 로봇(1)에서 기판(2)의 위치를 결정하는데 사용될 수 있다. 그리고 나서, 피크-앤-플레이스 공정 동안, 기판(2)의 결정된 위치는 기판(2) 상에 소자(15)를 정확하게 위치시키는데 사용된다.

센서(10)를 이용하여, 배치된 소자(15)의 위치가 결정된다. 소자가 소정의 위치에 모두 배치되는지 전혀 배치되지 않는지, 예를 들어 전혀 제공되지 않는지를 검사하기 위하여, 단순한 높이 센서가 또한 센서(10), 예를 들어 상업적으로 이용 가능한 3각 측량(triangulation) 센서로서 적합하다.

일련의 피크-앤-플레이스 공정 전에, 어느 소자(15)가 자신의 위치에 대해 상세히 검사되어야 하는지가 소정의 위치와 함께 제어 디바이스(7) 내에 저장된다. 이미지 평가 유니트는 소정의 위치와 실제 위치를 비교하며, 그 결과는 다음과 같이 추가로 사용된다. 양의 결과의 경우에, 피크-앤-플레이스 공정은 지속되며, 부의 비교 결과의 경우에 결함 메시지가 출력된다. 그리고 나서, 결함 메시지는 예를 들어, 잘못 장착된 기판이 초기에 상기와 같이 검출되어 추가의 공정으로부터 제거되도록 한다. 이 방식으로, 비용이 추가되는 공정 단계는 불필요하게 된다.

도 2와 도 3의 단면도에서 개략적으로 도시된 바와 같이, 추가의 소자(16)(예를 들어, 보다 큰 소자 또는 냉각판)가 이미 배치된 소자(15) 위에 배치되면, 상기 방법은 특히 바람직하게 적용된다. 피크-앤-플레이스 로봇(1)에서 위치를 검출하면 추가의 소자(16)를 배치하기 전에 하부 소자(15)의 위치가 검출될 수 있는데, 그렇지 않으면, 복잡한 방법, 예를 들어 X-ray 방법을 통해서만 가능할 것이다.

피크-앤-플레이스 로봇(1)에서 배치된 소자(15)의 위치를 검출하는 것은 또한 피크-앤-플레이스 공정 동안, 피크-앤-플레이스 로봇(1)의 위치 정확도를 증가시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어 유니트(7)가 소자(15)의 소정의 위치와 실제 위치 사이의 규칙적인 편차가 존재한다는 것을 결정하면, 피크-앤-플레이스 공정은 소정의 위치와 실제 위치가 더 일치할 때까지, 공지된 방법을 이용하여 적응된다.

따라서, 상기 방법에 의해, 배치된 소자(15) 위치의 초기 검출이 가능해진다.

Claims (7)

1. 피크-앤-플레이스 로봇(1)으로 기판(2) 상에 배치된 소자(15)의 위치를 검출하는 방법으로서,

   상기 소자(15)의 소정의 위치는 상기 소자가 배치되기 전에 상기 피크-앤-플레이스 로봇(1)의 제어 디바이스(7)에 저장되며,

   그후에 검사될 선택 소자(15)는 상기 제어 디바이스(7)에 저장되며,

   상기 피크-앤-플레이스 로봇(1)의 센서(10)를 이용하여, 상기 기판(2) 상의 선택 소자(15)의 실제 위치는 상기 소자가 배치된 후에 결정되며,

   상기 실제 위치는 상기 소정의 위치와 비교되며,

   소정의 틀 내에서 상기 소정의 위치와 실제 위치가 일치할 때, 상기 기판(2)에 대한 피크-앤-플레이스 공정은 지속되며, 일치하지 않으면, 결함 메시지가 출력되는 것을 특징으로 기판 상에 배치된 소자의 위치 검출 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 사용된 센서(10)는 하부에 접속된 이미지 평가 유니트를 가진 카메라인 것을 특징으로 하는 기판 상에 배치된 소자의 위치 검출 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 위치는 추가의 소자(16)가 배치되기 전에, 이미 배치된 소자(15)를 통해서 검출되는 것을 특징으로 하는 기판 상에 배치된 소자의 위치 검출 방법.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 센서(10)는 상기 피크-앤-플레이스 로봇(1)의 피크-앤-플레이스 헤드(4)에 고정되며 상기 피크-앤-플레이스 헤드(4)와 함께 이동되는 것을 특징으로 하는 기판 상에 배치된 소자의 위치 검출 방법.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 센서(10)는 또한 상기 피크-앤-플레이스 로봇(1)으로 상기 기판(2)의 위치를 결정하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 기판 상에 배치된 소자의 위치 검출 방법.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 피크-앤-플레이스 로봇에서의 상기 기판(2)의 위치는 상기 피크-앤-플레이스 동작 전에, 단 한 번에 결정되는 것을 특징으로 하는 기판 상에 배치된 소자의 위치 검출 방법.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 소자 위치 검출 방법은 위치 검출 결과를 사용하여 추후 피크-앤-플레이스 공정 동안 피크-앤-플레이스 공정의 위치 정확도를 향상시키기 위해 피크-앤-플레이스 로봇에 사용되는 것을 특징으로 하는 기판 상에 배치된 소자의 위치 검출 방법.