KR101009562B1 - 스페이서 자동실장 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 FED(Field Emission Display)의 제조 공정에서 기판의 상면에 스페이서를 실장하는 스페이서 실장장치에 관한 것으로, 특히 다량의 스페이서를 자동으로 정렬하여 기판의 상면에 실장하는 스페이서 자동실장장치에 관한 것이다.

본 발명의 스페이서 자동실장장치에 의하면 FED의 제조에 사용되는 다량의 스페이서가 자동으로 정렬되어 기판에 실장되므로 스페이서를 기판에 실장하는데 소요되는 공정시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명의 스페이서 자동실장장치에 의하면 기존에 사람의 수작업시 발생하는 스페이서의 파손이 방지되고 스페이서의 파손에 의한 파손 조각이 기판에 유입되는 것을 방지할 수 있다.

FED, 스페이서, 실장, 자동정렬, 접착제자동도포

Description

스페이서 자동실장 장치{Apparatus For Mounting Spacer automatically on Substrate}

도 1은 FED에 사용되는 스페이서와 이를 정렬한 FED기판의 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 스페이서 자동실장장치의 사시도.

도 3은 도 2의 스페이서공급부의 평면도.

도 4는 도 3의 라인피더부의 B-B 단면도.

도 5는 도 3의 곡선낙하레일과 포켓지그부의 C-C 단면도.

도 6은 그리퍼의 단면도.

도 7은 그리퍼와 스페이서가 결합된 상태의 밑면도.

도 8은 접착제공급부의 구성과 작용을 나타낸다.

도 9는 센터링수단의 사시도.

도 10은 얼라인수단과 얼라인카메라의 구성도.

도 11은 스페이서정렬검사부의 구성도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 - 기판 20 - 스페이서

100 - 베이스 200 - 스페이서공급부

300 - 스페이서그립부 400 - 접착제공급부

500 - 스페이서이송부 600 - 기판로딩부

800 - 스페이서실장검사부

본 발명은 FED(Field Emission Display)의 제조 공정에서 기판의 상면에 스페이서를 실장하는 스페이서 실장장치에 관한 것으로, 특히 다량의 스페이서를 자동으로 정렬하여 기판의 상면에 실장되는 스페이서 자동실장장치에 관한 것이다.

평판 디스플레이 장치인 FED는 음극기판과 양극기판이 일정간격을 유지하여 형성되며 음극기판과 양극기판 사이에는 일정 진공압이 형성된다. 따라서 상기 각 기판의 변형을 막기 위하여 기판 사이에는 일정 간격으로 다량의 스페이서를 실장하게 된다.

도 1에서 보는 바와 같이 현재 가장 많이 사용되는 스페이서(20)는 십자기둥형상으로 크기가 1mm 정도로 매우 작으며, 기판(10)상에 일정간격으로 정렬된다. 따라서 FED 하나에는 사용되는 기판(10)의 크기에 따라 수백개에서 수천개의 스페이서(20)가 사용된다. 따라서 스페이서(20)를 일정간격으로 기판(10)에 정렬하는 작업은 중요하며 특히 FED가 대형화되면서 스페이서(20)를 신속하게 정렬하는 방법은 매우 중요하게 되고 있다. 스페이서(20)는 도 1의 십자기둥형 외에도 원통형, 사각기둥형 등이 사용되고 있다.

기존에는 사람이 기판과 스페이서를 카메라로 확대하여 모니터링하면서 스페 이서를 하나씩 클램핑하여 기판에 정렬하는 방법을 사용하여 왔다. 그러나 이러한 수작업은 스페이서의 정렬에 많은 시간이 소요되고, 정렬을 위하여 사람의 힘으로 이송하는 과정에서 스페이서가 파손되는 문제점이 발생하고 있다. 또한 스페이서의 파손된 조각이 기판에 유입되어 기판을 손상시키는 등 이차적인 문제점도 발생하게 된다.

상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 다량의 스페이서를 자동으로 정렬하여 기판의 상면에 실장하는 스페이서 자동실장장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 스페이서가 실장되는 기판이 안착되며 베이스프레임의 상부에 설치되는 베이스와, 상기 베이스프레임의 일측단에 설치되며 다수의 스페이서를 일정 방향으로 정렬하여 공급하는 스페이서공급부와, 상기 스페이서공급부에서 한번에 공급되는 스페이서의 수와 동일한 수로 형성되는 그리퍼를 포함하며 상기 스페이서공급부에 정렬된 스페이서를 집어 들어올리는 스페이서그립부와, 상기 스페이서공급부와 베이스 사이에 설치되어 상기 스페이서의 하면에 도포되는 접착제필름을 형성하는 접착제공급부와, 상기 스페이서그립부와 결합되어 상기 스페이서그립부를 상하로 이송시켜 상기 스페이서의 하면에 상기 접착제공급부의 접착제를 도포시키고 상기 스페이서를 상기 기판의 상면에 실장시키는 z축이송수단과 상기 z축이송수단과 결합되어 z축이송수단을 좌우로 이송시 키며 상기 베이스의 양측부에 걸쳐서 설치되는 y축이송수단을 포함하는 스페이서이송부 및 상기 베이스에 안착되는 기판의 정렬위치를 조정하는 기판정렬부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기 베이스프레임의 일측면에 설치되어 기판을 베이스 상면으로 자동 이송시켜 공급하는 기판로딩부를 더 포함하여 형성될 수 있다.

또한 본 발명은 상기 기판의 상부에서 일정경로로 이동하면서 상기 스페이서의 상면에 빛을 비추는 조명수단과, 상기 조명수단과 소정거리 이격되어 설치되어 상기 스페이서의 상면에서 반사되는 빛을 받아들여 스페이서의 정렬상태에 대한 영상정보를 생성하는 스캔카메라와, 상기 스캔카메라와 상기 조명수단을 지지하여 x축 방향으로 이송시키며 상기 y축이송수단에 지지되어 y축 방향으로 이송되는 x축이송수단 및 상기 스캔카메라의 영상정보를 표시하는 모니터를 포함하는 스페이서실장검사부를 더 포함하여 형성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 스페이서 자동실장장치의 사시도를 나타낸다. 도 3은 도 2의 스페이서공급부의 평면도를 나타낸다. 도 4는 도 3의 라인피더부의 B-B 단면도를 나타낸다. 도 5는 도 3의 곡선낙하레일과 포켓지그부의 C-C 단면도를 나타낸다. 도 6은 그리퍼의 단면도를 나타낸다. 도 7은 그리퍼와 스페이서가 결합된 상태의 밑면도를 나타낸다. 도 8은 접착제공급부의 구성과 작용을 나타낸다. 도 9는 센터링수단의 사시도를 나타낸다. 도 10은 얼라인수단과 얼라인카메라의 구성도를 나타낸다. 도 11은 스페이서실장검사부의 구성도를 나타낸다.

본 발명에 따른 스페이서 자동실장장치는 베이스(100)와 스페이서공급부(200)와 스페이서그립부(300)와 접착제공급부(400)와 스페이서이송부(500)와 기판로딩부(600)와 기판정렬부 및 스페이서실장검사부(800)를 포함하여 구성된다.

상기 베이스(100)는 스페이서(20)가 실장되는 기판(10)이 안착되도록 소정의 크기로 형성되며, 베이스프레임(110)의 중앙부위의 소정위치 설치된다. 베이스프레임(110)의 하부에는 본 스페이서실장장치 설치장소의 바닥진동이 전달되지 않도록 방진고무 등 내진수단(120)이 설치되어 진동에 의하여 스페이서(20)의 정렬이 잘못되는 것을 방지하게된다. 또한 내진수단(120)은 스페이서 실장장치의 작동시 발생하는 자체 진동도 감소시키게 된다.

상기 스페이서공급부(200)는 스페이서를 일정방향으로 정렬하여 방출하는 볼피더부(210)와 볼피더부(210)에 연결되어 정렬된 스페이서(20)를 이송하는 라인피더부(220)와 스페이서(20)를 낙하시켜 공급하는 곡선공급부(230)와 공급된 스페이서(20)를 일정 간격으로 수직으로 정렬시키는 포켓지그부(240)를 포함하여 구성된다.

상기 볼피더부(210)는 볼피더본체(211)와 회전진동원(도면에 표시하지 않음)을 포함하여 구성되며 상기 회전진동원의 진동에 의하여 상기 볼피더본체(211)의 스페이서(20)를 일정한 방향으로 수평 정렬하여 방출하게 된다.

상기 볼피더본체(211)는 도 3에서 보는 바와 같이 내측면에 나선형으로 형성된 나선정렬레일(212)과 나선정렬레일(212) 상면의 중심부에 길이 방향으로 형성되 며 스페이서(20)가 이송되면서 정렬되는 수평정렬홈(213)과 나선정렬레일(212)의 상면으로부터 소정의 높이에 설치되는 정렬에어노즐(215)을 포함하여 구성된다.

상기 나선정렬레일(212)은 볼피더본체(211)의 상부에서 접선방향으로 돌출되어 연장된다.

상기 수평정렬홈(213)은 나선정렬레일(212)의 상면에 공급하고자 하는 스페이서(20)의 형상에 따라 형성되며, 스페이서(20)의 일부가 삽입되어 스페이서(20)가 이송되면서 안착되어 정렬된다. 도 1의 십자기둥형 스페이서(20)를 사용하는 경우에 폭이 넒은 날개보다는 폭이 좁은 날개가 삽입되도록 상기 수평정렬홈(213)의 깊이를 설정한다. 즉 폭이 좁은 날개의 폭의 절반에 해당하는 깊이로 수평정렬홈(213)을 형성하면 폭이 넓은 날개가 삽입되더라도 자세가 불안정하여 이를 정렬에어노즐(215)에 의하여 제거하는 것이 용이하게 된다.

상기 정렬에어노즐(215)은 나선정렬레일(212)의 상면에서 스페이서(20)의 높이보다 높은 위치에 설치되어 수평정렬홈(213)에 삽입되지 않은 스페이서(20)나 폭이 넓은 날개가 삽입되는 경우와 같이 불안하게 삽입된 스페이서(20)를 나선정렬레일(212)의 밖으로 밀어내게 된다.

상기 회전진동원은 볼피더본체(211)의 하부에 위치하며 볼피더본체(211)에 진동을 발생시킨다. 따라서 상기 나선정렬레일(212)의 스페이서(20)는 회전진동원의 진동에 의하여 시계방향 또는 반시계 방향으로 이동한다.

상기 라인피더부(220)는 직선이송레일(221)과 정지수단(222)을 포함하여 구성된다.

상기 직선이송레일(221)은 상면에 나선정렬레일(212)의 수평정렬홈(213)과 동일한 형상으로 이송홈(223)이 길이방향으로 형성된다. 직선이송레일(221)의 일단은 나선정렬레일(212)의 돌출된 연장부에 연결되며 타단은 곡선공급부(230)에 연결되어 나선정렬레일(212)에서 정렬된 스페이서(20)를 공급받아 곡선공급부(230)로 이송한다. 직선이송레일(221)은 상기 나선정렬레일(212)과 일체로 형성될 수 있음은 물론이다.

상기 정지수단(222)은 직선이송레일(221) 타단의 상면에서 소정 높이로 설치되며 이송되는 스페이서(20)를 일시적으로 고정하여 스페이서(20)의 이송을 정지시킨다. 도 4에서 보는 바와 같이 정지수단(222)은 노즐(224)과 진공발생수단(도면에 표시하지 않음)을 포함하여 형성한다. 노즐(224)은 전면에 흡입구(225)가 형성되며 후면에는 공기를 배출하는 배출구(226)가 형성되어 상기 진공발생수단에 연결된다. 진공발생수단은 일반적인 진공펌프가 사용된다. 따라서 노즐(224)의 전면이 스페이서(20)에 접촉한 상태에서 진공발생수단이 작동하면 노즐(224) 내에는 진공압이 형성되고 스페이서(20)를 흡착한다. 스페이서(20)를 흡착하는 힘은 스페이서(20)가 이송되는 힘보다 조금 크도록 형성되면 충분하며 스페이서(20)를 흡착하는 힘이 너무 크면 스페이서(20)를 손상시킬 가능성이 있게 된다.

한편 상기 노즐(224)은 진공흡착에 의하여 스페이서를 고정하는 방법 외에도 공압을 사용하여 스페이서를 고정하는 방법을 사용하는 것도 가능하다. 즉 진공발생수단을 사용하는 대신에 공압펌프와 같이 공압발생수단을 사용하여 스페이서를 상기 직선이송레일의 상면에 일시 고정시키는 방법을 사용하는 것도 가능하다.

상기 직진진동원(227)은 직선이송레일(221)의 하부에 설치되어 스페이서(20)가 직진이동을 하도록 진동을 발생시킨다. 직진진동원(227)은 판스프링을 이용하는 방법이나 초음파를 이용하는 방법 등을 사용하며 이러한 진동발생 방법은 일반적으로 사용되는 방법이므로 상세한 설명은 생략한다. 한편 회전진동원의 진동에 의하여 직선이송레일(221)에서 스페이서의 이송이 충분한 경우에는 직진진동원(227)은 설치하지 않아도 무방하다.

상기 곡선공급부(230)는 곡선낙하레일(231)과 스토퍼(233)와 공급센서(232) 및 공급에어노즐(234)을 포함하여 구성된다.

상기 곡선낙하레일(231)은 도 5에서 보는 바와 같이 원호형상으로 외면에는 직선이송레일(221)의 상면에 형성된 이송홈(223)과 동일한 형상으로 공급홈(235)이 형성된다. 곡선낙하레일(231)의 일단은 직선이송레일(221)의 타단에 연결되며, 곡선낙하레일(231)의 타단은 포켓지그부(240)의 상부로 연장되어 스페이서(20)를 낙하시켜 포켓지그부(240)에 공급하게 되다.

상기 스토퍼(233)는 핀 형상으로 상기 곡선낙하레일(231) 일단 상면에서 상기 정지수단(222)과의 사이에 스페이서(20) 하나가 이송될 수 있는 공간을 형성할 수 있는 위치에 설치된다. 스토퍼(233)는 스페이서(20)의 낙하를 일시적으로 막아 스페이서(20)의 공급을 조절하게 된다.

상기 공급센서(232)는 정지수단(222)과 스토퍼(233) 사이의 소정위치에서 곡선낙하레일(231)의 상면의 소정 높이에 설치되어 스페이서(20)가 공급되었는지 여부를 확인한다. 공급센서(232)는 스페이서(20)가 공급되지 않은 상태에서는 스페이서(20)가 이송될 때까지 스토퍼(233)의 작동을 중지시킨다.

상기 공급에어노즐(234)은 정지수단(222)과 스토퍼(233) 사이에 위치하며 스페이서(20)가 원활하게 낙하할 수 있도록 스페이서(20)에 에어를 공급하게 된다. 따라서 공급에어노즐(234)은 스페이서(20)의 이동방향인 상기 스토퍼(233)방향으로 편향되어 설치된다. 공급에어노즐(234)에서 공급되는 에어의 압력이 너무 크면 스페이서(20)가 상기 곡선낙하레일(231)을 이탈하게 되므로 적정한 압력으로 조정한다.

상기 포켓지그부(240)는 도 5에서 보는 바와 같이 수직정렬지그(241)와 충진센서(242)와 방출봉(243) 및 이송수단(244)을 포함하여 구성된다.

상기 수직정렬지그(241)는 판 또는 막대형상으로 형성되며, 수직으로 관통하는 다수의 수직정렬홈(245)과 수직정렬홈(245)을 수평으로 관통하는 센싱구(246)가 형성된다. 수직정렬지그(241)는 곡선낙하레일(231)의 하부에 설치되어 공급되는 스페이서(20)를 일정간격으로 충진하게 된다.

상기 수직정렬홈(245)은 사용되는 스페이서(20)의 단면과 유사한 형상으로 형성되며, 스페이서(20)가 실장되는 FED의 기판(10)의 행 또는 열에서 요구되는 수량 및 간격과 동일한 조건으로 형성된다.

상기 센싱구(246)는 수직정렬지그(241)의 측면에서 수직정렬홈(245)의 중심을 수직으로 관통하여 형성된다.

상기 충진센서(242)는 수직정렬지그(241)의 센싱구(246)에 설치되며 수직정렬홈(245)에 스페이서(20)가 충진되었는지 여부를 확인하게 된다. 상기 충진센서(242)는 바람직하게는 상기 공급센서(232)와 동일한 사양의 센서를 사용한다.

상기 방출봉(243)은 수직정렬홈(245)의 하부에 설치되어 수직정렬홈(245)에 충진된 스페이서(20)를 수직으로 상승시켜 수직정렬지그(241)의 상면에 스페이서(20)의 일부를 노출시킨다. 방출봉(243)의 하부에는 공압실린더와 같은 상승하강수단(도면에 표시하지 않음)이 연결되어 방출봉(243)을 상승 또는 하강시키게 된다.

상기 이송수단(244)은 수직정렬지그(241)의 하부에 연결되어 수직정렬지그(241)를 수직정렬홈(245)의 간격만큼씩 이동시키게 된다. 수직정렬홈(245)이 비어 있으면 충진센서(242)에서 일정 신호를 발생하고 스토퍼(233)가 작동되어 스페이서(20)가 공급된다. 다시 충진센서(242)에서 스페이서(20)의 공급이 확인되면 일정신호를 발생하게 되고 이송수단(244)이 수직정렬지그(241)를 이동시켜 다음 수직정렬홈(245)이 곡선낙하레일(231)의 하부에 위치하도록 한다.

상기 이송수단(244)은 물체의 정밀한 수평이송이 가능한 이송수단이 사용되며 모터와 리니어가이드를 사용한 수단 또는 모터와 기어를 사용한 수단 등이 사용될 수 있다.

상기 스페이서그립부(300)는 스페이서를 집는 다수의 그리퍼(gripper)(310)와 그리퍼(310)를 지지하는 지지부재(도면에 표시하지 않음)를 포함하여 구성되며, 지지부재에 의하여 상기 스페이서이송부(500)에 결합되어 이송된다.

상기 그리퍼(310)는 도 6을 참조하여 보면 원통형상의 그리퍼본체(320)와 하단부에서 외부로 일부 돌출되어 결합되는 죠(jaw)(330)와 죠(330)의 상단부에 결합되는 복원스프링(340)과 그리퍼본체(320)의 상단부에 형성되는 공압공급구(350)를 포함하며, 상기 포켓지그부(240)에서 수직으로 정렬하는 스페이서(20)의 수와 동일한 수로 형성된다.

상기 죠(330)는 사용되는 스페이서의 형상에 따라 다양하게 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 스페이서는 십자형이므로 죠(330)는 4개의 단위죠가 결합되어 형성된다. 스페이서가 사각기둥이거나 원기둥인 경우에는 2개의 죠를 사용하여도 무방하게 된다. 도 7에서 보는 바와 같이 죠(330)를 구성하는 단위죠 사이에 스페이서(20)가 위치되어 그리퍼(310)에 스페이서(20)가 결합된다. 그리퍼(310)의 공압공급구(350)로 공압이 공급되면 죠(330)는 하부로 돌출되면서 단위죠의 간격이 벌어지게 된다. 그리퍼(310)가 하강되어 죠(330)의 벌어진 사이로 스페이서(20)의 상부가 삽입된 상태에서 공압의 공급이 중단되면 죠(330)의 상부에 결합된 복원스프링(340)의 복원력에 의하여 죠(330)는 그리퍼본체(320) 내부로 이동하게 된다. 따라서 죠(330)사이에 스페이서(20)가 결합되어 상승하게 된다.

상기 접착제공급부(400)는 도 8을 참조하여 보면 접착제(440)가 일정두께로 도포되는 접착제필름판(410)과 접착제필름판(410)에 공급된 접착제(440)를 밀어 일정한 두께의 필름으로 형성하는 브레이드(420) 및 접착제필름판(410)에 접착제(440)를 공급하는 접착제공급수단(430)을 포함하여 구성되며, 스페이서공급부(200)와 베이스(100) 사이에 설치된다.

상기 접착제공급수단(430)이 상기 접착제필름판(410)에 소정량의 접착제를 공급하면 상기 브레이드(420)가 별도의 이송수단(도면에 표시하지 않음)에 의하여 접착제필름판(410) 상면과 소정간격 떨어져 이동되면서 접착제필름판(410)상면에 일정두께의 접착제필름(450)을 형성시킨다. 접착제(440)는 스페이서(20)가 기판(10)에 실장될 때 넘어지지 않도록 스페이서(20)의 밑면에는 필름형태로 소량 도포된다. 따라서 접착제필름판(410)에 형성되는 접착제필름(450)의 두께는 스페이서의 하면에 접착제가 적당한 두께의 필름형태로 도포되도록 결정된다. 접착제필름판(410)에 형성되는 접착제필름(450)이 너무 두꺼우면 접착제가 스페이서(20)의 하면에 필요이상으로 도포되어 스페이서(20)가 실장되는 기판(10)을 오염시키게된다. 한편 접착제필름(450)이 너무 얇으면 스페이서(20)의 하면에 접착제가 소량으로 도포되어 스페이서(20)를 고정하는데 문제가 있게 된다. 따라서 바람직하게는 접착제필름판(410)에 형성되는 접착제필름(450)은 10 ∼20 ㎛로 형성되도록 한다. 또한 접착제공급수단(430)은 접착제필름판(410)에 일정한 두께의 접착제필름(450)이 형성되도록 일정량의 접착제(440)가 접착제필름판에 공급되도록 한다.

상기 접착제필름판(410)은 상기 스페이서그립부(300)에 일시 고정된 스페이서(20)의 수에 따라서 적정한 길이로 형성되며, 접착제필름판(410)에 형성된 접착제필름(450)으로 일정 횟수 이상 스페이서(20)의 하면에 접착제가 도포될 수 있도록 적당한 면적을 갖도록 형성된다.

상기 스페이서이송부(500)는 상기 스페이서그립부(300)를 지지하여 수직방향으로 이송시키는 z축이송수단(510)과 z축이송수단(510)을 지지하여 좌우로 이송시 키는 y축이송수단(520)을 포함하여 형성된다.

상기 y축이송수단(520)과 z축이송수단(510)은 정밀이송제어가 가능하도록 모터와 볼스크류와 리니어가이드를 포함하여 형성되며 모터는 스테핑모터 또는 서보모터가 사용된다. y축이송수단(520)은 베이스(100)의 양측부의 소정위치에 설치되며, z축이송수단은 y축이송수단에 지지되어 이송되도록 설치된다.

상기 z축이송수단(510)에는 상기 스페이서그립부(300)가 고정되어 상하로 이송된다. z축이송수단(510)은 포켓지그부(240)의 상부에서 스페이서그립부(300)를 하강시켜 포켓지그부(40)에 정렬된 다수의 스페이서(20)와 결합되도록 하여 스페이서가 이송되도록 한다. 또한 z축이송수단(510)은 접착제필름판(410)의 상부에서 스페이서그립부(300)를 하강시켜 스페이서(20)의 하면에 접착제가 도포되도록 한다. 또한 z축이송수단(510)은 기판(10)의 상면에서 스페이서그립(300)부를 하강시켜 스페이서(20)가 기판(10)의 상면에 실장되도록 한다.

상기 기판로딩부(600)는 도 2를 참고하여 보면 다수의 롤러(610)와 롤러를 지지하는 롤러지지부재(620)와 롤러(610)를 회전시키는 벨트(630)와 벨트(630)를 구동하는 벨트구동모터(도면에 표시하지 않음)를 포함하여 형성되며, 다수의 롤러(610)는 베이스프레임(110)의 일측면에서 베이스(100)에 이르도록 롤러지지부재(620)에 의하여 설치되어 롤러(610)가 회전되면서 기판(10)을 베이스프레임(110)의 일측면에서 베이스(100)로 이송시키게 된다.

상기 기판정렬부는 도 9와 도 10을 참고하며 보면 센터링수단(710)과 얼라인카메라(720) 및 얼라인수단(730)을 포함하여 형성되며, 기판로딩부(600)에 의하여 베이스(100)에 로딩된 기판(10)이 항상 일정한 위치에 위치되도록 조정하게 된다.

상기 센터링수단(710)은 도 9를 참조하여 보면 모터(712)와 모터(712)에 의하여 전후진하는 실린더(714)로 형성되며 베이스(100)의 각 측면에 위치되도록 베이스프레임(110)의 소정위치에 설치된다. 센터링수단(710)은 베이스(100)에 로딩된 기판(10)의 각 측면과 접촉되어 기판(10)을 일정한 위치로 이송시켜 1차로 기판(10)의 위치를 조정하게 된다.

상기 얼라인카메라(720)는 얼라인마크가 형성된 렌즈가 포함되어 형성되며 기판(10)의 상부에 위치하여 렌즈의 얼라인마크와 기판에 형성된 얼라인마크가 일치되는지 여부로부터 기판의 얼라인상태가 확인될 수 있도록 하여준다. 얼라인카메라(720)는 기판이 베이스(100)에 로딩된 후 기판의 상부로 이송되며 기판의 얼라인이 종료된 후에는 베이스(100)의 일측면으로 이송된다. 따라서 기판의 얼라인을 정밀하게 하기 위해서는 얼라인카메라(720)가 기판위로 이송될 때 항상 일정한 위치에 위치되도록 한다.

상기 얼라인수단(730)은 모터와 실린더를 포함하여 형성되며, 베이스(100)하부에 설치되어 베이스(100)를 x축 또는 y축 방향으로 정밀하게 이송시키거나 베이스(100)를 회전시키게 된다. 얼라인수단(730)은 베이스(100)의 이동모드에 따라 적정한 수량으로 설치된다. 얼라인카메라(720)에 의하여 기판의 얼라인 상태를 확인하여 기판의 얼라인상태가 정확하지 않으면 얼라인수단(730)의 작동에 의하여 베이스(100)가 이동되어 기판의 얼라인을 정확하게 조정하게 된다.

상기 스페이서실장검사부(800)는 도 11을 참조하여 보면 조명수단(810)과 스캔카메라(820)와 리뷰카메라(830)와 모니터(840)와 x축이송수단(850)을 포함하여 형성된다.

상기 조명수단(810)은 조명등(812)과 조명등(812)을 상하로 이송시키는 상하이송수단(814)으로 구성되며, 상하이송수단(814)은 상기 x축이송수단(850)에 고정되어 기판(10)의 상부에서 x축 방향으로 이송되도록 설치된다. 조명등(812)은 상하이송수단(814)에 지지되며 기판(10)의 소정높이로 하강되어 기판(10)에 정렬된 스페이서(20)의 상면에 조명을 비추어 스페이서(20)의 상면에서 빛이 반사되도록 한다. 조명등(812)은 상하이송수단(814)에 상하로 회전이 가능하게 지지되어 기판(10)에 빛을 비추는 각도가 조정될 수 있도록 할 수 있다. 바람직하게는 상기 조명등(812)으로는 할로겐램프가 사용되고, 상기 상하이송수단(814)으로는 공압실린더가 사용된다.

상기 스캔카메라(820)는 영상을 촬영할 수 있는 카메라가 사용되며, 상기 조명수단(810)에 의하여 스페이서(20)의 상면에 조사되어 반사되는 빛을 받아들이도록 상기 x축이송수단(850)에 지지되어 설치된다. 스캔카메라(820)는 조명수단(810)의 조명에 의하여 기판(10) 위에 정렬된 스페이서(20)의 상면에서 반사되는 빛의 간격과 밝기를 촬영하여 생성한 영상정보를 생성하게 된다. 스페이서(20)는 유리재질로 형성되므로 상면에 빛이 조사되면 반사시키게 되며 기판(10)에 일정한 간격으로 정렬되므로 영상정보에서 일정한 간격으로 나타나는 빛은 스페이서(20)의 정렬상태를 나타내게 된다. 따라서 일정간격으로 형성되는 빛이 특정위치에서 누락되면 그 위치에는 스페이서(20)가 없는 것으로 스페이서(20) 정렬에 결함이 있는 위치로 파악된다.

상기 스캔카메라(820)는 x축이송수단(850)에 의하여 x축 방향으로 상기 일정속도로 이송되면서 스페이서(20)의 정렬상태를 스캔하게 된다. 또한 x축이송수단(850)은 상기 스페이서이송부(500)의 y축이송수단(520)에 연결되어 y축 방향으로 이송되므로 스캔카메라(820)는 기판(10) 전체에 대하여 일정한 순서로 스캔하게 된다.

상기 스캔카메라(820)는 x축이송수단(850)과 y축이송수단(80)에 의하여 기판(10)의 특정 기준점부터 시작하여 x축과 y축 방향으로 일정간격으로 스캔하게되므로 영상정보와 함께 영상정보에 대응되는 기판(10)의 위치를 표시하는 위치정보가 함께 별도의 제어부(도면에 표시하지 않음)에 기록될 수 있다. 상기 위치정보는 기준점을 기준으로 x축이송수단(850)과 y축이송수단(520)의 이동거리가 되며 (x좌표, y좌표)로 표시된다. 따라서 작업자는 영상정보와 함께 표시되는 위치정보로부터 스페이서(20) 정렬에 결함이 있는 기판(10)의 위치를 쉽게 파악하여 재검사할 수 있게 된다. 또한 위치정보에는 스페이서(20)의 정렬상태에 결함이 있는 위치정보만을 결함위치정보가 별도로 저장되어, 작업자가 전체 검사가 종료된 후에 스페이서(20)의 정렬에 결함이 있는 위치를 용이하게 파악하여 재검사할 수 있도록 할 수 있다.

상기 스캔카메라(820)는 일반적인 카메라 또는 현미경으로 구성되며 바람직하게는 소정배율의 줌기능이 있는 카메라 또는 현미경으로 구성된다.

상기 리뷰스캔카메라(830)는 x축이송수단(850)에 상기 스캔카메라(820)와 소정거리 이격되어 지지되며, 스캔카메라(820)에서 생성된 영상정보로부터 결함위치로 파악된 스페이서(20)의 실장위치로 이동하여 스페이서(20) 정렬상태를 확대한 확대영상을 모니터(840)로 전송하게된다. 따라서 작업자는 스페이서(20)의 정렬의 결함상태를 재확인하고 스페이서(20)를 다시 공급하는 등 필요한 조치를 취할 수 있게된다.

상기 스캔카메라(830)는 상기 결함위치정보를 이용하여 결함위치로 자동으로 이송되도록 형성될 수 있다. 따라서 작업자는 빠른 시간에 결함위치에 대한 재확인과 조치를 취하도록 할 수 있다.

상기 스캔카메라(830)에는 기판(10)의 결함위치를 비추기 위한 별도의 조명등이 추가로 포함될 수 있다.

상기 모니터(840)는 영상정보를 표시하는 브라운관모니터 또는 액정모니터로 구성되며, 스캔카메라(820) 또는 스캔카메라(830)에서 전송되는 영상을 표시하게 된다. 모니터(840)는 스캔카메라(820)와 스캔카메라(830)에 각각 연결되어 각 카메라에서 전송되는 영상을 표시하도록 구성될 수 있음은 물론이다.

상기 x축이송수단(850)은 스페이서이송부(500)의 y축이송수단(520)에 결합되어 이송되며, 스캔카메라(820)와 스캔카메라(830) 및 조명수단(810)을 지지하여 x축 방향으로 이송하게 된다. x축이송수단(850)은 모터에 의하여 구동되는 볼스크류와 볼스크류의 회전에 의하여 직선으로 이동하는 리니어가이드가 포함되어 구성된다.

다음은 본 발명에 따른 스페이서 자동실장장치의 작용에 대하여 설명한다.

FED에 사용되는 스페이서(20)를 볼피더부(210)의 나선정렬레일(212)의 상면의 시작부분의 임의의 위치에 공급한다. 회전진동원의 진동에 의하여 나선정렬레일(212)의 수평정렬홈(213)에 안착되어 시계방향으로 이송된다. 나선정렬레일(212)의 상면에 있는 스페이서(20)중 수평정렬홈(213)에 정상적으로 안착되지 못한 스페이서(20)는 나선정렬레일(212)의 상부에 설치된 정렬에어노즐(215)에서 공급되는 에어(air)에 의하여 바닥으로 떨어지게 된다. 따라서 상기 나선정렬레일(212)의 말단에는 수평정렬홈(213)에 정렬된 스페이서(20)만 이송되며 정렬된 스페이서(20)는 라인피더부(220)로 이송된다.

상기 볼피더부(210)에서 정렬된 스페이서(20)는 직선이송레일(221)의 이송홈(223)로 공급되며 직진진동원(227)의 진동에 의하여 직선으로 이송된다. 이송되는 스페이서(20)는 곡선낙하레일(231)로 공급되며 스토퍼(233)의 위치에서 공급을 대기하게 된다.

상기 직선이송레일(221)로 이송된 스페이서(20)중 정지수단(222)의 하부에 있는 스페이서(20)는 정지수단(222)의 작용에 의하여 일시 정지된다. 따라서 정지수단(222)과 스토퍼(233) 사이에 있는 하나의 스페이서(20)만이 위치된다.

상기 포켓지그부(240)의 수직정렬지그(241)가 곡선낙하레일(231)의 하부에 위치하면 충진센서(242)에서 수직정렬지그(241)의 수직정렬홈(245)이 비어있음을 확인하게 된다. 상기 충진센서(242)의 신호에 의하여 스토퍼(233)가 들어올려지고 공급에어노즐(234)에서 공기가 공급되면 스페이서(20)는 낙하되어 수직정렬지그(241)의 수직정렬홈(245)에 충진된다. 충진센서(242)에 의하여 상기 수직정렬홈(245)에 스페이서(20)가 충진된 것이 확인되면 이송수단(244)이 상기 수직정렬지그(241)를 수평으로 이송시켜 다음 비어있는 수직정렬홈(245)을 곡선낙하레일(231)의 하부에 위치시킨다.

상기 정지수단(222)에 의하여 일시 정지된 스페이서(20)는 다시 전진하여 스토퍼(233)가 있는 자리까지 이송된다. 스페이서(20)가 스토퍼(233)까지 이송되고 공급센서(32)에 의하여 스페이서(20)의 이송이 확인되면 정지수단(222)은 정지수단(222)의 하부에 이송된 스페이서(20)를 일지 정지하게 된다.

상기 스토퍼(233)와 공급에어노즐(234)의 작용에 의하여 수직정렬지그(241)의 비어있는 수직정렬홈(245)에 스페이서(20)가 충진되며, 이러한 일련의 과정을 거쳐 상기 수직정렬지그(241)의 수직정렬홈(245)에 모두 스페이서(20)가 충진된다. 충진이 완료되면 수직정렬지그(241)의 하부에 위치하는 방출봉(243)이 상승수단(244)에 의하여 수직으로 상승되어 충진된 스페이서(20)를 수직정렬지그(241)의 상면으로 일부 노출시킨다.

상기 스페이서그립부(300)가 y축이송수단(520)에 의하여 포켓지그부(240)의 상부로 이송되고, z축이송수단(510)에 의하여 하강되어 수직정렬지그(241)의 상부에 일부 돌출되어 있는 스페이서의 상부에 위치하게 된다. 그리퍼본체(320)로 공압이 공급되면 그리퍼본체(320)의 하단부에서 죠(330)가 돌출되어 벌어지면서 수직정렬지그(241)의 스페이서 상부가 죠(330)사이에 위치하게 된다. 그리퍼본체(320)에 공급되는 공압이 중단되면 죠(330)가 그리퍼본체(320) 내부로 이동되면서 스페이서 를 집게된다. 그리퍼(310)가 z축이송수단(510)에 의하여 상승되면 스페이서는 그리퍼(310)에 결합되어 수직정렬지그(241)에서 빠져나와 상승하게된다.

z축이송수단(510)에 결합된 스페이서그립부(300)가 y축이송수단(520)에 의하여 접착제공급부(400)의 상부로 이송되면, z축이송수단(510)에 의하여 스페이서그립부(300)가 접착제필름판(410) 상면으로 하강하여 접촉하게 된다. 접착제필름판(410)에 얇은 두께의 접착제필름(450)이 형성되어 있으므로 그리퍼(310)에 결합된 스페이서의 하면에 접착제가 도포된다. 스페이서에 접착제가 도포되면 스페이서그립부(300)는 z축이송수단(510)과 y축이송수단(520)에 의하여 스페이서가 실장되는 기판의 상부로 이송된다. 스페이서가 접착제필름판(410)의 소정위치에서 접착제필름과 접촉되면 접촉된 부위의 접착제필름(450)에 있는 접착제가 소실된다. 따라서 스페이서가 접착제필름판(410)의 똑같은 자리에 다시 접촉되면 스페이서에 접착제가 도포되지 않을 수 있다. 이러한 현상을 방지하기 위하여 다음에 스페이서가 접착제필름판에 접촉될 때는 처음 접촉된 위치에서 소정거리 떨어진 위치에서 접촉되도록 y축이송수단(520)에 의하여 접촉위치가 조정된다. 즉 접착제필름판(410)에 접착제필름(450)이 형성되면 스페이서는 접착제필름판(410)의 일측면에서 시작되어 타측면까지 소정거리씩 변하면서 접촉되어 접착제를 도포하게 된다. 그 후에는 다시 접착제필름판(410)에 새로운 접착제필름(450)을 형성하게 된다.

한편 기판은 베이스프레임(110)의 일측면에서 기판로딩부(600)에 의하여 베이스(100)의 상면으로 이송된다. 베이스 상면으로 이송된 기판은 기판정렬부의 작동에 의하여 정확한 위치에 정렬된다. 먼저 센터링수단(710)에 의하여 1차로 기판의 위치가 정렬된다. 베이스(100)의 각 측면에 설치된 센터링수단(710)의 실린더(714)가 기판의 측면에 접촉되어 기판을 필요한 방향의 위치로 이송시키게 된다. 다음으로 얼라인카메라(720)를 통하여 기판의 상부로 이송되어 얼라인카메라의 얼라인마크와 기판의 얼라인마크가 일치하는지 여부를 확인하면서 얼라인수단에 의하여 베이스를 필요한 방향으로 미세하게 이송시키거나 또는 회전시켜 각 얼라인마크가 일치되도록 한다. 기판이 항상 일정한 위치에 정렬되어야 스페이서이송부(500)에 의하여 이송되는 스페이서가 기판의 일정한 위치에 실장될 수 있다.

상기와 같은 과정이 반복되어 기판에 정해진 수량의 스페이서가 실장된다.

기판에 스페이서의 실장이 완료되면 스페이서실장검사부(800)에 의하여 스페이서의 실장상태를 검사하게 된다. 스페이서의 실장상태검사는 먼저 스캔카메라(820)에서 기판을 스캔하여 스페이서의 정렬상태를 1차로 검사한다. 다음으로 리뷰카메라(830)를 사용하여 스페이서의 실장에 문제가 있는 위치를 재검사하게된다.

스페이서실장검사부(800)의 x축이송수단(850)과 스페이서이송부(500)의 y축이송수단(520)에 의하여 스캔카메라(820)와 조명수단(810)을 스캔이 시작되는 기준점으로 이동되고 조명등(810)이 점등되면 스캔이 시작된다. 스캔카메라가 x축이송수단(850)과 y축이송수단(520)에 의하여 기판 전체를 일정방향으로 이동되면서 기판을 스캔하여 영상정보를 생성하게된다. 영상정보에는 해당 영상정보가 생성되는 기판의 위치정보를 포함하게 된다. 스캔카메라(820)의 영상정보에 의하여 스페이서 의 실장에 문제가 있는 위치를 검사하게 되며 이러한 과정을 영상정보를 추가적으로 처리하여 자동으로 수행되도록 할 수 있다. 또한 별도의 제어부를 통하여 스캔과정에서 스캔카메라(820)에서 전송되는 영상정보로부터 스페이서(20)의 정렬에 결함이 있는 결함위치를 결함위치정보로 별도로 저장되도록 할 수 있다.

스캔카메라(820)의 스캔결과로부터 스페이서(20) 정렬에 결함이 있는 결함위치를 재확인할 수 있다. 리뷰카메라(830)를 스페이서(20) 실장의 결함위치로 이송시켜 스페이서(20) 실장상태에 대한 확대영상을 모니터(840)로 전송하여 모니터(840)에 해당위치의 확대영상이 표시되도록 한다. 기판(10)의 스페이서(20) 정렬에 결함이 있는 결함위치가 다수 있으면 상기와 같은 과정을 반복하여 재확인을 하고 필요한 조치를 취할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

본 발명의 스페이서 자동실장장치에 의하면 FED의 제조에 사용되는 다량의 스페이서가 자동으로 정렬되어 기판에 실장되므로 스페이서를 기판에 실장하는데 소요되는 공정시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명의 스페이서 자동실장장치에 의하면 기존에 사람의 수작업시 발 생하는 스페이서의 파손이 방지되고 스페이서의 파손에 의한 파손 조각이 기판에 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또한 본 발명의 스페이서정렬 자동실장장치에 의하면 기판에 실장된 다량의 스페이서의 스페이서 실장상태를 빠른 시간 안에 자동으로 검사할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 스페이서가 실장되는 기판이 안착되며 베이스프레임의 상부에 설치되는 베이스;

   상기 베이스프레임의 일측단에 설치되며 다수의 스페이서를 일정 방향으로 정렬하여 공급하는 스페이서공급부;

   상기 스페이서공급부에서 한번에 공급되는 스페이서의 수와 동일한 수로 형성되는 그리퍼를 포함하며 상기 스페이서공급부에 정렬된 스페이서를 집어 들어올리는 스페이서그립부;

   상기 스페이서공급부와 베이스 사이에 설치되어 상기 스페이서의 하면에 도포되는 접착제필름을 형성하는 접착제공급부;

   상기 스페이서그립부와 결합되어 상기 스페이서그립부를 상하로 이송시켜 상기 스페이서의 하면에 상기 접착제공급부의 접착제를 도포시키고 상기 스페이서를 상기 기판의 상면에 실장시키는 z축이송수단과 상기 z축이송수단과 결합되어 z축이송수단을 좌우로 이송시키며 상기 베이스의 양측부에 걸쳐서 설치되는 y축이송수단을 포함하는 스페이서이송부; 및

   상기 베이스에 안착되는 기판의 정렬위치를 조정하는 기판정렬부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이서 자동실장장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 베이스프레임의 일측면에 설치되어 기판을 베이스 상면으로 자동 이송시켜 공급하는 기판로딩부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이서 자동실장장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 기판의 상부에서 일정경로로 이동하면서 상기 스페이서의 상면에 빛을 비추는 조명수단;

   상기 조명수단과 소정거리 이격되어 설치되어 상기 스페이서의 상면에서 반사되는 빛을 받아들여 스페이서의 정렬상태에 대한 영상정보를 생성하는 스캔카메라;

   상기 스캔카메라와 상기 조명수단을 지지하여 x축 방향으로 이송시키며 상기 y축이송수단에 지지되어 y축 방향으로 이송되는 x축이송수단; 및

   상기 스캔카메라의 영상정보를 표시하는 모니터를 포함하는 스페이서실장검사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이서 자동실장장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 스페이서실장검사부는

   상기 x축이송수단에 지지되어 이송되며 상기 기판의 스페이서실장상태에 대한 확대영상을 상기 모니터로 전송하는 리뷰카메라를 더 포함하는 것을 특징으로 기판의 스페이서 자동실장장치.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 스페이서공급부는

   회전진동원의 진동에 의하여 스페이서를 일정 방향으로 정렬하여 배출하는 볼피더부;

   일단이 상기 볼피더부본체에 연결되고 스페이서가 일정 방향으로 이동되도록 하는 이송홈이 형성된 직선이송레일을 포함하는 라인피더부;

   일단이 상기 라인피더부에 연결되고 스페이서가 일정 방향으로 낙하되도록 하는 공급홈이 형성된 곡선낙하레일과, 상기 곡선낙하레일의 일단의 상부에 설치되는 스토퍼와, 상기 곡선낙하레일의 일단과 상기 스토퍼 사이에 설치되는 공급센서를 포함하는 곡선공급부; 및

   스페이서의 형상에 따라 수직으로 형성되는 다수의 수직정렬홈과 상기 수직정렬홈의 중심을 수평으로 관통하는 센싱구를 포함하며 상기 곡선공급부의 하부에 설치되는 수직정렬지그와, 상기 센싱구의 입구에 설치되어 상기 수직정렬홈의 스페이서 충진 여부를 확인하는 충진센서와, 상기 수직정렬홈 하부에 위치하며 스페이서를 상부로 방출하는 다수의 방출봉과, 상기 수직정렬지그를 수평방향으로 이송시키는 이송수단을 포함하는 포켓지그부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이서 자동실장장치.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 스페이서그립부는

   내부가 중공이며 상단에 공압주입구가 형성되는 그리퍼본체와

   적어도 2개로 구성되고 상기 그리퍼본체의 하단에 돌출가능하게 결합되며, 상기 공압주입구로 공급되는 공압에 의하여 돌출되어 상기 스페이서를 집도록 형성되는 죠와

   상기 그리퍼본체의 내부에서 상기 죠와 결합되어 돌출된 상기 죠를 복원시키는 복원스프링과

   상기 그리퍼본체를 지지하여 상기 z축이송수단에 결합시키는 지지부재를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 스페이서 자동실장장치.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 접착제공급부는

   상기 베이스프레임의 소정위치에 설치되는 접착제필름판과

   상기 접착제필름판에 접착제를 공급하는 접착제공급수단과

   상기 접착제를 상기 접착제필름판 상면에 필름형상으로 도포하는 브레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이서 자동실장장치.
8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 기판정렬부는

   모터와 실린더로 구성되며 상기 베이스의 각 측면에 설치되어 상기 베이스 상면의 기판위치를 조정하는 센터링수단과

   얼라인마크가 형성된 렌즈를 포함하며 상기 베이스상부에 위치하여 상기 기판에 형성된 얼라인마크의 위치와 렌즈의 얼라인마크의 일치여부를 통하여 기판의 정렬상태를 확인하는 얼라인카메라와

   상기 베이스의 하부에 설치되어 상기 얼라인카메라의 확인결과에 따라 상기 베이스를 특정방향으로 이동 또는 회전시키는 얼라인수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이서 자동실장장치.

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