KR100573394B1 - 미소칩 감지 시스템 - Google Patents

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KR100573394B1
KR100573394B1 KR1020030076997A KR20030076997A KR100573394B1 KR 100573394 B1 KR100573394 B1 KR 100573394B1 KR 1020030076997 A KR1020030076997 A KR 1020030076997A KR 20030076997 A KR20030076997 A KR 20030076997A KR 100573394 B1 KR100573394 B1 KR 100573394B1
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류근호
안상필
박용근
송호근
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미래산업 주식회사
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    • H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
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    • H05K13/0404—Pick-and-place heads or apparatus, e.g. with jaws
    • H05K13/0408—Incorporating a pick-up tool
    • H05K13/0409—Sucking devices

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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Abstract

본 발명은 노즐장치의 소정부위에 발광부 및 수광부를 구비한 센서를 설치하여 미소칩을 픽킹한 노즐이 이동 중에 미소칩이 떨어지거나, 픽킹하기 전이나 플레이싱한 후에 미소칩이 노즐에 정확히 장착되었는지 또는 잔류되었는지를 확인할 수 있는 미소칩 감지 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 미소칩 감지 시스템은, 적어도 한 개 이상의 노즐을 구비한 노즐장치와; 발광부 및 수광부로 이루어지는 적어도 한 개 이상의 센서헤드와; 상기 센서헤드를 헤드의 소정부위에 일직선으로 평행하게 고정하기 위한 센서 고정부와; 상기 센서헤드의 발광부에 공급되는 광원과; 상기 센서헤드에 상호 연결되고, 상기 센서헤드를 제어하기 위한 센서앰프 및 컨트롤러로 구성된다. 이와 같이, 구성된 본 발명은 미소칩을 실시간으로 감지할 수 있으므로, 헤드의 픽 앤드 플레이스(Pick and Place) 시에 발생되는 에러를 줄일 수 있는 이점이 있다.
표면실장기, 노즐 유닛, 발광부, 수광부, 광원, 미소칩 감지

Description

미소칩 감지 시스템{Chip Inspection System}
도 1은 종래의 표면실장기의 개략적인 평면도,
도 2는 표면실장장치에 적용되는 일반적인 노즐헤드의 사시도,
도 3은 본 발명의 센서헤드가 노즐장치에 설치된 것을 보인 도면,
도 4a 및 4b는 미소칩에 대한 감지순서를 보인 도면,
도 5는 센서헤드가 베이스프레임에 설치된 것을 보인 도면,
도 6a 및 6b는 미소칩에 대한 감지순서를 보인 도면,
도 7은 복수개의 센서헤드가 베이스프레임에 설치된 것을 보인 도면,
도 8은 복수개의 센서헤드의 사시도,
도 9a 및 9b는 서로 높이가 다른 센서헤드가 설치된 노즐장치를 보인 도면,
도 10은 복수개의 센서헤드가 설치된 노즐장치를 보인 도면,
도 11은 미소칩 파지상태에 따른 빛의 밝기를 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
470 : 노즐장치 480 : 노즐 유닛
50,70 : 발광부 센서헤드 60,80 : 수광부 센서헤드
51,71 : 발광부 센서 브라켓 61,81 : 수광부 센서 브라켓
52,72 : 발광부 62,82 : 수광부
101 : 실장부품 C : 컨트롤러
본 발명은 헤드의 소정부위에 발광부 및 수광부를 구비한 센서를 설치하여 미소칩(이하, 실장부품이라 함)을 픽킹한 노즐이 이동 중에 미소칩이 떨어지거나, 픽킹하기 전이나 플레이싱한 후에 미소칩이 노즐에 정확히 장착되었는지 또는 잔류되었는지를 확인할 수 있는 미소칩 감지 시스템에 관한 것이다.
표면실장기는 다수의 미소칩 또는 실장부품을 인쇄회로기판에 고속 및 정밀하게 실장하기 위해 사용된다. 실장부품을 인쇄회로기판에 고속 및 정밀하게 실장하기 위해 사용되는 표면실장기의 구성을 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 표면실장기의 개략적인 평면도이고, 도 2는 표면실장장치에 적용되는 일반적인 노즐헤드의 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 표면실장기(1)는 X-Y 갠트리(gantry)(2), 인쇄회로기판 이송장치(3), 모듈헤드(module head)(4), 부품공급장치(5), 및 노즐교환장치(6)와, 카메라(8)로 구성된다.
X-Y 갠트리(2)는 모듈헤드(4)를 X-Y축 방향으로 이송시키며, X-Y 갠트리(2)에 의해 X-Y축 방향으로 이송되는 모듈헤드(4)는 부품공급장치(5)로부터 실장부품을 픽킹하게 된다.
그리고, 인쇄회로기판(7)은 인쇄회로기판 이송장치(3)에 의해 실장작업위치(A)로 이송된다. 인쇄회로기판 이송장치(3)에 의해 실장작업위치(A)로 인쇄회로기판(7)이 이송되면 실장부품을 흡착한 모듈헤드(4)는 실장부품을 인쇄회로기판(7)에 실장하게 된다.
상기 모듈헤드(4)는 실장부품의 파지여부 및 파지상태를 카메라(8)에 의해 확인한 후, 인쇄회로기판(7)에 실장한다.
실장부품을 흡착한 후 인쇄회로기판(7)에 흡착된 실장부품을 실장하는 모듈헤드(4)는 다수개의 노즐장치(47)가 구비된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 모듈헤드(4)는 헤드 플레이트(40)의 상부 일측에 설치된 R축 구동모터(41)와, 상기 R축 구동모터(44)에 의해 회전되도록 설치된 다수의 노즐 샤프트(43)와, 상기 노즐 샤프트(43)가 상하로 이동할 때 일직선으로 움직일 수 있도록 안내하기 위한 다수의 샤프트 가이드(44)와, 상기 헤드 플레이트(40)의 하부 일측에 설치되어 노즐 샤프트(43)를 상하로 구동하기 위해 각각 대응 설치된 다수의 Z축 구동모터(46)로 구성되어 있다.
그리고, 상기 샤프트 가이드(44)에는 상기 노즐 샤프트(43)를 일직선으로 움직이도록 안내하기 위한 장공(45)이 형성되어 있다.
또한, 상기 샤프트 가이드(44)의 단부에는 노즐장치(47)가 설치되어 있고, 상기 노즐장치(47)의 하부에는 노즐 유닛(48)이 설치되어 있고, 상기 노즐 샤프트(43)의 상부에는 공기의 입/출력을 제어하기 위한 다수의 진공발생기(42)가 수평으로 순차적으로 설치되어 있다.
상기 진공발생기(42)는 노즐 샤프트(43)와 샤프트 가이드(44)와 그 하부에 설치된 노즐장치(47)에 설치된 노즐 유닛(48)까지 관통되어 있는 통로로 공기를 입력 또는 출력하여 상기 노즐 유닛(48)이 실장부품을 흡착하여 파지 한 후, 인쇄회로기판(7)(도 1참조)에 실장 하게된다.
그리고, 상기 헤드 플레이트(40)의 후부에 설치된 다수의 Z축 구동모터(46)는 상기 노즐 샤프트(43)를 상하로 이동시킨다.
한편, 상기 노즐 샤프트(43)의 중앙부에는 장공(45)이 세로로 형성된 샤프트 가이드(44)가 각각의 노즐 샤프트(43)에 끼움 결합되어 상기 노즐 샤프트(43)가 Z축 구동모터(46)에 의해 상하로 이동할 때 가이드 역할을 하여 직진성을 부여하게 된다.
그러나, 종래의 실장부품을 감지하는 카메라는 미소칩을 파지한 다수개의 노즐 유닛에 대해 1회 사용되므로, 이에 의해 크기가 작은 미소칩에 불리한 구조적인 문제점이 있었다.
또한, 종래의 실장부품을 감지하는 카메라는 실시간으로 감지하지 못하는 구조적인 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 헤드의 소정부위에 발광부 및 수광부를 구비한 센서를 설치하여 미소칩을 픽킹(Picking)한 노즐이 이동 중에 떨어지는 것을 확인할 수 있는 미소칩 감지 시스템을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 마운터의 베이스프레임의 소정부위에 적어도 한 개 이상의 발광부 및 수광부를 구비한 센서를 설치하여 노즐장치에 설치된 노즐이 실장부품을 픽킹하기 전이나 플레이싱(Placing)한 후에 상기 센서를 이용하여 실장부품이 노즐에 정확히 장착되었는지 또는 잔류되었는지를 확인함과 동시에 온라인으로 계속 감지할 수 있는 미소칩 감지 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 미소칩 감지 시스템은, 적어도 한 개 이상의 노즐을 구비한 노즐장치와; 발광부 및 수광부로 이루어지는 적어도 한 개 이상의 센서헤드와; 상기 센서헤드를 노즐장치의 소정부위에 일직선으로 평행하게 고정하기 위한 센서 고정부와; 상기 센서헤드의 발광부에 공급되는 광원과; 상기 센서헤드에 상호 연결되고, 상기 센서헤드를 제어하기 위한 센서앰프 및 컨트롤러로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 광원은 레이저와 적외선 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명의 미소칩 감지 시스템은 마운터의 베이스프레임의 소정부위에 설치되며, 발광부 및 수광부로 이루어지는 적어도 한 개 이상의 센서헤드와; 상기 센서헤드의 발광부에 공급되는 광원과; 상기 센서헤드에 상호 연결되고, 상기 센서헤드를 제어하기 위한 센서앰프 및 컨트롤러로 구성된다.
상기 광원은 레이저와 적외선 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 센서헤드의 발광부와 수광부의 높이를 서로 다르게 설치하여, 다수개의 미소칩을 사선방향으로 순차적으로 검사할 있다.
상기 센서헤드는 복수개로 구성되어, 상기 센서헤드에 설치된 발광부 및 수광부에 의해 크기가 서로 다른 2종류 이상의 미소칩을 감지할 수 있다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 센서헤드가 노즐장치에 설치된 것을 보인 도면, 도 4a 및 4b는 미소칩에 대한 감지순서를 보인 도면, 도 5는 센서헤드가 베이스프레임에 설치된 것을 보인 도면, 도 6a 및 6b는 미소칩에 대한 감지순서를 보인 도면, 도 7은 복수개의 센서헤드가 베이스프레임에 설치된 것을 보인 도면, 도 8은 복수개의 센서헤드의 사시도, 도 9a 및 9b는 서로 높이가 다른 센서헤드가 설치된 노즐장치를 보인 도면, 도 10은 복수개의 센서헤드가 설치된 노즐장치를 보인 도면, 도 11은 미소칩 파지상태에 따른 빛의 밝기를 나타낸 그래프이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 미소칩 감지 시스템은, 표면실장기(1)의 베이스프레임(11)의 상부에 복수개의 X-Y갠트리(2)가 서로 직교하여 설치되고, 상기 X-Y갠트리(2)에 대해 이동되는 모듈헤드(4)에 장착된 노즐장치(470)는 그 하부에 설치된 다수개의 노즐 유닛(480)을 이용하여 다수개의 실장부품(101)을 파지하여 이송장치(3)에 이송되는 인쇄회로기판(7)에 실장하게 된다.
상기 실장부품(101)은 부품공급장치(5)에서 공급되고, 다수개의 노즐 유닛(480)은 파지하는 실장부품(101)의 종류에 따라 노즐교환장치(6)에서 교체할 수 있다.
노즐장치(470)의 양측에는 센서헤드(50,70)가 설치되어 있고, 상기 센서헤드는 발광부 센서헤드(50,70)와, 상기 발광부 센서헤드(50,70)에 대해 대응되는 수광 부 센서헤드(60,80)로 이루어져 있다.
상기 노즐장치(470)는 복수개가 구비되어 있으므로, 하나의 노즐장치(470)에는 발광부 센서헤드(50)와, 수광부 센서헤드(60)가 서로 마주하여 설치되어 있고, 다른 하나의 노즐장치(470)에는 발광부 센서헤드(70)와, 수광부 센서헤드(80)가 서로 마주하여 설치되어 있다.
상기 발광부 센서헤드(50,70)와 수광부 센서헤드(60,80)는 센서 고정부에 의해 베이스프레임(11)의 소정부위에 센서 고정부에 의해 고정된다.
상기 센서 고정부는 발광부 센서 브라켓(51,71)과 수광부 센서 브라켓(61,81)으로 이루어져 있다.
상기 발광부 센서헤드(50,70)에는 빛을 발생시키는 발광부(52,72)가 설치되어 있고, 상기 수광부 센서헤드(60,80)에는 상기 발광부(52,72)로부터 발생되는 빛을 수광할 수 있는 수광부(62,82)가 설치되어 있다.
상기 발광부(52,72)에서 공급되는 광원(L)은 레이져(Laser)와 적외선 중 어느 하나를 선택적으로 사용할 수 있다.
상기 발광부 센서헤드(50,70)와 수광부 센서헤드(60,80)에 상호 연결된 센서앰프 및 컨트롤러(C)는 상기 발광부 센서헤드(50,70)와 수광부 센서헤드(60,80)를 제어하여 빛을 발광 및 수광할 수 있다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 노즐장치(470)의 다수개의 노즐 유닛(480)에 흡착된 다수개의 실장부품(101)은 상기 노즐장치(470)의 양측에 설치된 발광부(52,72)와 수광부(62,82)에서 주고받는 광원(L)에 의해 실장부품(101)의 파지상태는 감지된다.
상기 발광부(52,72)와 수광부(62,82)의 사이에 위치된 다수개의 실장부품(101)을 파지한 다수개의 노즐 유닛(480)은 순차적으로 승/하강하게 되고, 이에 의해 상기 다수개의 노즐 유닛(480)에 파지된 다수개의 실장부품(101) 역시 함께 승/하강하게 되어, 상기 발광부(52,72)와 수광부(62,82)에 의해 순차적으로 감지되게 된다.
이때, 상기 발광부(52,72)와 수광부(62,82)에 의해 감지된 다수개의 실장부품(101)의 파지상태를 상기 발광부(52,72)와 수광부(62,82)에 연결되어 설치된 센서앰프 및 컨트롤러(C)에 전달되게 된다.
상기 센서앰프 및 컨트롤러(C)에 실장부품(101)의 파지상태가 전달되면 이에 의해 상기 노즐 유닛(480)은 실장부품(101)을 인쇄회로기판(7)에 실장오류 없이 실장할 수 있게 된다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 표면실장기(1)의 베이스프레임(11)의 상부에 설치된 발광부 센서헤드(50,70)와 수광부 센서헤드(60,80)는 이송장치(3)의 양측에 설치되어 있어, 상기 이송장치(3)에 이송되는 인쇄회로기판(7)에 실장하기 전의 상기 노즐장치(470)의 노즐 유닛(480)에 파지된 실장부품(101)의 파지상태를 감지하게 되어 있다.
상기와 같이, 인쇄회로기판(7)에 실장부품(101)를 실장하는 경로 상에 발광부 센서헤드(50,70)와 수광부 센서헤드(60,80)가 설치되어 있으므로, 실장부품(101)를 감지하는 시간이 적게 소요될 수 있다.
그리고, 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 노즐장치(470)의 다수개의 노즐 유닛(480)에 흡착된 다수개의 실장부품(101)은 상기 표면실장기(1)의 베이스프레임(11)의 소정부위에 소정의 간격으로 설치된 발광부(52,72)와 수광부(62,82)에서 주고받는 광원(L)에 의해 실장부품(101)의 파지상태는 감지된다.
상기 발광부(52,72)와 수광부(62,82)의 사이에 위치된 다수개의 실장부품(101)을 파지한 다수개의 노즐 유닛(480)은 순차적으로 승/하강하게 되고, 이에 의해 상기 다수개의 노즐 유닛(480)에 파지된 다수개의 실장부품(101) 역시 함께 승/하강하게 되어, 상기 발광부(52,72)와 수광부(62,82)에 의해 순차적으로 감지되게 된다.
이때, 상기 발광부(52,72)와 수광부(62,82)에 의해 감지된 다수개의 실장부품(101)의 파지상태를 상기 발광부(52,72)와 수광부(62,82)에 연결되어 설치된 센서앰프 및 컨트롤러(C)에 전달되게 된다.
상기 센서앰프 및 컨트롤러(C)에 실장부품(101)의 파지상태가 전달되면 이에 의해 상기 노즐 유닛(480)은 실장부품(101)을 인쇄회로기판(7)에 실장오류 없이 실장할 수 있게 된다.
그리고, 도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 표면실장기(1)의 베이스프레임(11)의 상부에 설치된 발광부 센서헤드(50,70)와 수광부 센서헤드(60,80)는 서로 직교하여 설치되어 있으므로, 상기 노즐 유닛(480)에 파지된 실장부품(101)은 X,Y방향에서 발생되는 광원(L)에 의해 상기 실장부품(101)의 파지상태를 감지하게 된다.
상기와 같이, 베이스프레임(11)의 상부에 설치된 발광부 센서헤드(50,70)와 수광부 센서헤드(60,80)가 서로 직교하여 설치된 상태로 광원(L)을 주사하게 되므로, 상기 실장부품(101)의 파지상태는 정밀하게 감지될 수 있다.
상기 발광부 센서헤드(50,70)와 수광부 센서헤드(60,80)의 사이에서 실장부품(101)을 파지한 노즐 유닛(480)이 순차적으로 승/하강하여 실장부품(101)의 파지상태가 감지된다.
또한, 도 9a 및 9b에 도시된 바와 같이, 베이스프레임(11)의 일측에는 발광부 센서헤드(50,70)와 수광부 센서헤드(60,80)가 각각의 높이가 서로 다르게 설치되어 있다.
이때, 다수개의 실장부품(101)를 파지한 노즐장치(470)가 상승하면, 그 높이가 서로 다르게 설치된 발광부 센서헤드(50,70)와 수광부 센서헤드(60,80)에 의해 상기 실장부품(101) 감지되게 된다.
상기 노즐장치(470)가 상승함과 동시에 다수개의 노즐 유닛(480)이 순차적으로 상승하게 되고, 이때 높이가 다른 발광부 센서헤드(50,70)와 수광부 센서헤드(60,80)에 의해 상기 다수개의 노즐 유닛(480)에 파지된 다수개의 실장부품(101)은 순차적으로 감지되게 된다.
상기 노즐장치(470)가 상승함과 동시에 다수개의 노즐 유닛(480)이 순차적으로 상승하면서 다수개의 실장부품(101)가 감지되므로, 상기 실장부품(101)에 대한 감지 시간이 단축되는 효과가 있다.
그리고, 도 10에 도시된 바와 같이, 노즐장치(470)의 양측에는 상기 다수개의 노즐 유닛(480)이 파지한 다수개의 실장부품(101)을 감지할 수 있는 복수개의 발광부 센서헤드(50,70)와 수광부 센서헤드(60,80)가 설치되어 있다.
상기 복수개의 발광부 센서헤드(50,70)와 수광부 센서헤드(60,80)는 크기가 작은 실장부품(101)을 감지할 수 있도록 각각의 높이가 낮은 발광부 센서헤드(50,70)와 수광부 센서헤드(60,80)가 설치되어 있고, 그 일측에는 크기가 큰 실장부품(101)을 감지할 수 있도록 각각의 높이가 높은 발광부 센서헤드(50,70)와 수광부 센서헤드(60,80)가 설치되어 있다.
상기 노즐장치(470)의 양측에 설치된 복수개의 발광부 센서헤드(50,70)와 수광부 센서헤드(60,80)는 종류가 서로 다른 2종류의 실장부품(101)을 동시에 감지할 수 있게 된다.
상기와 같이 각각의 높이가 서로 다르게 설치된 복수개의 발광부 센서헤드(50,70)와 수광부 센서헤드(60,80)에 의해 종류가 서로 다른 2종류의 실장부품(101)에 대한 감지 시간이 단축되는 효과가 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 노즐 유닛(480)에 실장부품(101)의 파지여부를 감지하는 것으로, 도면에 도시된 Z[mm]는 노즐 유닛(480)의 승/하강하는 거리를 나타내는 것이고, Mu[%]는 발광부 센서헤드(50,70)에서 발광되는 빛을 수광부 센서헤드(60,80)에서 감지하는 빛의 밝기를 나타내는 것이며, 그래프 n은 실장부품(101)을 파지하지 않은 상태의 빛의 밝기를 나타낸 것이고, 그래프 y는 실장부품(101)을 파지한 상태의 빛의 밝기를 나타낸 그래프이다.
상기 그래프 n,y는 그 빛의 밝기의 차이(d)를 나타내고 있으므로, 상기 빛의 밝기의 차이(d)에 의해 실장부품(101)의 파지여부를 감지할 수 있는 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명은, 발광부 센서헤드(50,70)와 수광부 센서헤드(60,80)에서 주고받는 광원(L)에 의해 실장부품은 실시간으로 감지될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 미소칩을 실시간으로 감지할 수 있으므로, 노즐장치의 픽 앤드 플레이스(Pick and place)시에 발생되는 에러를 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 실장부품을 플레이싱한 후 실장부품이 노즐에 재차 부착될 시 미소칩 감지 시스템을 적용하게 되면 노즐에 실장부품이 부착 유/무를 확인할 수 있으므로, 이에 의해 발생되는 에러를 줄일 수 있는 이점이 있다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 마운터의 베이스 프레임의 소정부위에 설치되며, 발광부 및 수광부로 이루어지는 적어도 한개 이상의 센서헤드와;
    상기 센서헤드의 발광부에 공급되는 광원과;
    상기 센서헤드에 상호 연결되고, 상기 센서헤드를 제어하기 위한 센서 앰프 및 컨트롤러로 구성되며,
    상기 센서헤드의 발광부 및 수광부는 그 높이를 서로 다르게 설치하며, 다수개의 미소칩을 사선방향으로 순차적으로 검사할 수 있는 것을 특징으로 하는 미소칩 감지 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광원은 레이저인 것을 특징으로 하는 미소칩 감지 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 광원은 적외선인 것을 특징으로 하는 미소칩 감지 시스템.
  7. 삭제
  8. 마운터의 베이스 프레임의 소정부위에 설치되며, 발광부 및 수광부로 이루어지는 적어도 한개 이상의 센서헤드와;
    상기 센서헤드의 발광부에 공급되는 광원과;
    상기 센서헤드에 상호 연결되고, 상기 센서헤드를 제어하기 위한 센서 앰프 및 컨트롤러로 구성되며,
    상기 센서헤드는 복수개로 구성되어, 상기 센서헤드에 설치된 발광부 및 수광부에 의해 크기가 서로 다른 2종류 이상의 미소칩을 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 미소칩 감지 시스템.
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