이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 체적 감지형 디스펜서 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 도 1에 도시한 체적 감지형 디스펜서 제어 방법을 수행하기 위한 디스펜서의 개략도이다.
먼저, 발명의 체적 감지형 디스펜서 제어 방법을 실시하기 위한 디스펜서(100)의 일례를 도 2를 참조하여 설명한다. 디스펜서(100)는 베이스(10)와 로더(20)와 언로더(30)와 펌프(40)와 광스캐너(50)를 구비한다.
로더(20)는 복수의 제품(80)이 실장되어 있는 기판 또는 리드 프레임(L1, L2)을 베이스(10)에 공급한다. 이하 리드 프레임(L1, L2)을 공급하는 경우를 예로 들어 설명한다. 리드 프레임(L1, L2)에는 다수의 제품(80)이 실장된 상태로 로더(20)에 의해 공급되고, 디스펜싱 작업이 완료된 리드 프레임(L1, L2)은 언로더(30)로 전달되어 저장된다.
베이스(10)에는 로더(20)에서 공급받은 리드 프레임(L1, L2)을 언로더(30)를 향하여 이송 또는 반송할 수 있는 제품 이송장치(미도시)가 설치되어 있다. 베이스(10)에는 펌프(40)와 광스캐너(50)가 설치되어 제품 이송장치의 상측에 설치된 다. 이와 같이 펌프(40)와 광스캐너(50)는 인라인 상태로 순차적으로 설치되고, 제품 이송장치가 펌프(40)와 광스캐너(50) 사이에서 제품(80)을 이송하면서 이후 작업을 보조하게 된다.
펌프(40)는 베이스(10)에 대하여 전후방향, 좌우방향, 상하방향으로 각각 이동할 수 있도록 베이스(10)에 설치되는 것이 일반적이다. 펌프(40)는 제품(80)에 실리콘(84)이나 에폭시와 같은 레진을 디스펜싱한다. 이하에서는 레진의 일례로 실리콘(84)을 디스펜싱하는 경우를 예로 들어 설명한다. 펌프(40)의 하류쪽에는 광스캐너(50)가 배치된다.
광스캐너(50)는 광원(51)과 수광부(52)를 구비한다. 광원(51)에서 발생된 레이저 또는 가시광선은 광원(51)의 아래쪽을 지나는 제품(80)에 반사되어 수광부(52)로 수신된다. 광스캐너(50)는 수광부(52)에서 감지된 가시광선 또는 레이저를 분석하여 제품(80) 표면의 높이를 계산하게 된다.
광스캐너(50)를 거친 리드 프레임(L1, L2)은 제품 이송장치에 의해 언로더(30)로 전달되고, 언로더(30)는 작업이 완료된 리드 프레임(L1, L2)을 저장한다.
펌프(40)와 광스캐너(50)는 각각 제어부(60)에 연결되어 그 작동이 제어된다. 제어부(60)에는 저장부(61)가 연결되며, 디스펜싱 작업을 수행하는데 필요한 정보가 저장부(61)에 저장된다.
이하, 상술한 바와 같은 디스펜서(100)를 이용하여 도 3 내지 도 5에 도시한 LED(Light Emitting Diode) 소자에 형광물질을 포함한 실리콘(84)을 디스펜싱하는 경우를 예로 들어 제1실시예의 체적 감지형 디스펜서 제어 방법에 대해 설명한다.
먼저, 디스펜싱 정보 저장 단계(S130)를 수행한다. 리드 프레임(L1, L2)에 실장된 각 LED 소자(80)의 LED 칩(83)마다 특성이 다를 수 있다. 이 경우 각 LED 칩(83)의 특성에 맞추어 실리콘(84)을 디스펜싱하는 양이 달라지게 된다. 이와 같이 리드 프레임(L1, L2)에 실장된 각 LED 칩(83)마다 각각 별도로 설정된 실리콘(84)의 디스펜싱 양을 디스펜싱 정보라고 칭하기로 한다. 이와 같은 디스펜싱 정보를 제품 공급자로부터 전달 받아 저장부(61)에 저장한다.
다음으로 사전 스캔 단계(S110)를 수행한다. 로더(20)에 의해 공급된 리드 프레임(L1, L2)을 광스캐너(50)의 아래쪽으로 지나도록 하여 리드 프레임(L1, L2)에 실장된 각 LED 소자(80)의 3차원 형상을 광스캐너(50)로 측정한다. 이때 LED 칩(83)은 도 3에 도시한 것과 같은 상태이다. 패키지 내부에 LED 칩(83)이 접착되고 패키지의 전극에 LED 칩(83)이 와이어(82) 본딩되어 있는 상태이다. 광스캐너(50)는 도 3에 도시한 것과 같이 실리콘(84)이 디스펜싱되기 전 상태의 LED 소자(80)의 3차원 형상을 스캐닝하게 된다.
광스캐너(50)는 물체의 외곽 형상을 스캐닝하는 일반적인 광스캐너(50)를 사용하게 된다. 광스캐너(50)에는 레이저를 사용하는 경우와 가시광선을 사용하는 경우가 있는데, 가시광선을 이용하여 물체의 외곽 형상을 스캐닝하는 경우에는 물체의 이미지 정보도 함께 얻을 수 있는 장점이 있다.
이와 같이 가시광선을 이용하여 LED 소자(80)의 외곽형상을 스캐닝하는 경우에는 제어부(60)에서 이미지 프로세싱 방법에 의하여 LED 소자(80)의 와이어(82)가 끊어졌는지 여부 등 제품(80)의 불량 여부를 판단하는 불량 감지 단계(S120)를 수행하게 된다. 불량 감지 단계(S120)에서 불량으로 판단된 LED 소자(80)는 이후 공정에서 디스펜싱을 하지 않도록 함으로써, 공정의 손실을 방지할 수 있고 작업 속도로 향상시킬 수 있다.
한편, 가시광선이 아닌 레이저를 광원(51)으로 이용하는 광스캐너(50)를 사용하는 경우에는 별도의 카메라를 이용하여 이미지를 획득함으로써 불량 감지 단계(S120)를 수행할 수도 있다. 또한, 상술한 바와 같이 별도의 카메라를 구비하지 않고 레이저 광원(51)의 광스캐너(50)를 사용하는 경우에는 불량 감지 단계(S120)를 생략하고 다음 단계를 진행하면 된다.
다음으로 펌프(40)를 이용하여 LED 소자(80)에 실리콘(84)을 디스펜싱하는 사전 디스펜싱 단계(S140)를 수행한다. 도 4에 도시한 바와 같이 LED 소자(80)에 실리콘(84)을 디스펜싱하게 된다. 이때, 앞서 디스펜싱 정보 저장 단계(S130)에서 저장된 디스펜싱 정보를 이용하여 각 LED 소자(80)에 미리 지정되어 있는 디스펜싱할 실리콘(84)의 양보다 조금 적은 양의 실리콘(84)을 디스펜싱하게 된다. 이와 같은 방법으로 리드 프레임(L1, L2)에 실장되어 있는 모든 LED 소자(80)들에 대하여 일괄적으로 실리콘(84)을 디스펜싱한 다음 체적 측정 단계(S150)를 수행한다.
사전 디스펜싱 단계(S140)가 완료된 리드 프레임(L1, L2)을 제품 이송장치가 광스캐너(50)로 이송하면 광스캐너(50)는 광원(51)과 수광부(52)를 이용하여 각 LED 소자(80)들의 3차원 형상을 스캐닝하는 방법으로 체적 측정 단계(S150)를 수행한다. 체적 측정 단계(S150)에서 측정된 LED 소자(80)의 체적과 사전 스캔 단계(S110)에서 측정된 LED 소자(80)의 체적 차이를 계산하는 방법으로 디스펜싱된 실리콘(84)의 체적을 측정하게 된다.
다음으로 상기 광스캐너(50)에 의해 측정된 이미지를 이용하여 디스펜싱된 실리콘(84)에 포함된 기포를 감지하는 기포 감지 단계(S160)를 수행한다. 광스캐너(50)에서 가시광선을 광원(51)으로 사용하는 경우에는 스캐닝된 이미지를 사용하고, 레이저를 광원(51)으로 사용하는 경우에는 별도의 카메라를 이용하여 획득된 이미지를 사용하여 디스펜싱된 실리콘(84)에 기포가 포함되어 있는지 여부를 판단한다. LED 소자(80)와 같은 제품은 디스펜싱된 실리콘(84)의 내부에 기포가 포함되면 불량품으로 판정되므로 이를 미리 체크하여 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 기포가 포함된 LED 소자(80)에 대해서는 이후 작업을 수행하지 않음으로써 공정상의 손실을 방지하고 작업 속도를 향상시킬 수 있다.
다음으로 보정 체적 산정 단계(S170)를 수행한다. 제어부(60)는 저장부(61)에서 수신한 디스펜싱 정보에 의한 실리콘(84)의 디스펜싱 양과 체적 측정 단계(S150)에서 측정된 실리콘(84)의 체적의 차이를 계산하는 방법으로 추가로 디스펜싱해야 할 실리콘(84)의 양을 계산하게 된다. 리드 프레임(L1, L2)에 실장된 각 LED 소자(80)별로 실리콘(84)의 보정양을 계산하여 저장부(61)에 저장한 다음, 제품 이송장치는 다시 리드 프레임(L1, L2)을 펌프(40)가 위치한 곳을 이송한다.
이와 같은 상태에서 제어부(60)는 펌프(40)를 제어하여 보정 디스펜싱 단계(S180)를 수행한다. 펌프(40)는 리드 프레임(L1, L2)에 실장된 각 LED 소자(80)들에 대하여 도 5에 도시한 것과 같이, 미리 계산된 보정양 만큼의 실리콘(84)을 추가로 디스펜싱하게 된다. 젯(jet) 방식의 펌프(40)를 사용하는 경우에는 제팅 회 수를 계산하여 계산된 회수만큼 실리콘(84)의 액적(droplet)을 토출하는 방법으로 보정 디스펜싱 단계(S180)를 수행할 수 있다. 스크류 방식의 펌프(40)를 사용하는 경우에는 스크류를 계산된 각도만큼 회전시키는 방법으로 보정 디스펜싱 단계(S180)를 수행하게 된다. 보정 디스펜싱 단계(S180)가 완료된 리드 프레임(L1, L2)은 제품 이송장치에 의해 언로더(30)로 전달되어 작업을 완료하게 된다.
종래에 저울을 이용하여 레진의 디스펜싱 양을 제어하는 경우 저울의 정확도 한계로 인하여 디스펜싱 양을 더욱 정확하게 제어하는 데 한계가 있으나, 광스캐너(50)를 사용하는 경우 디스펜싱 정확도를 비약적으로 향상시킬 수 있다. 광스캐너(50)의 분해능은 일반적으로 수㎛ 미만이기 때문에 저울을 이용하여 디스펜싱 양을 제어하는 경우에 비해 매우 높은 정확도를 확보할 수 있다. 또한, 저울을 이용하여 디스펜싱 양을 측정하는 경우에 비해, 광스캐너(50)를 이용하여 디스펜싱 양을 측정하는 경우의 속도가 훨씬 빠르기 때문에 디스펜싱 작업의 생산성을 비약적으로 향상시킬 수 있다.
다음으로, 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 제2실시예의 체적 감지형 디스펜서 제어 방법에 대해 설명한다.
제2실시예의 체적 감지형 디스펜서 제어 방법은 도 2에 도시한 바와 같은 디스펜서(100)를 이용하여 디스펜싱 작업을 수행한다. 제1실시예의 체적 감지형 디스펜서 제어 방법은 각 LED 소자(80)마다 디스펜싱할 실리콘(84)의 양이 각각 다른 경우에 실시할 수 있고, 제2실시예의 체적 감지형 디스펜서 제어 방법은 각 LED 소자(80) 마다 디스펜싱할 실리콘(84)의 양이 동일한 경우에 실시하는 점에서 차이가 있다.
먼저, 도 3과 같은 상태에서 LED 소자(80)의 3차원 형상을 스캔하는 사전 스캔 단계(S210)를 수행하여 실리콘(84)을 디스펜싱하기 전의 체적을 계산한다.
다음으로, 도 4와 같이 적정양보다 조금 적은 양의 실리콘(84)을 LED 소자(80)에 디스펜싱하는 사전 디스펜싱 단계(S220)를 수행하여 도 4와 같은 상태가 되도록 한다.
이와 같은 상태에서 광스캐너(50)에 의해 체적 측정 단계(S230)를 수행하여 디스펜싱된 실리콘(84)의 양을 측정하고, 그로부터 부족한 실리콘(84)의 양을 계산하는 보정 체적 산정 단계(S240)를 수행한다.
이와 같이 계산된 보정 체적을 이용하여 제어부(60)는 펌프(40)에서 디스펜싱할 정확한 실리콘(84)의 양을 저장하고, 이후 이와 같이 보정된 값으로 LED 소자(80)에 대해 디스펜싱 작업을 수행하도록 펌프(40)를 제어한다. 상술한 바와 같이 디스펜싱할 실리콘(84)의 양을 광스캐너(50)를 이용하여 보정한 상태에서 그 값을 기준으로 일괄적으로 리드 프레임(L1, L2)의 모든 LED 소자(80)에 대해 실리콘(84)을 디스펜싱하는 단계를 보정 디스펜싱 단계(S250)라고 한다. 제1실시예의 보정 디스펜싱 단계(S180)는 도 4와 같이 일부가 채워진 LED 소자(80)에 대해 부족한 실리콘(84)을 보충하는 단계임에 반해, 제2실시예의 보정 디스펜싱 단계(S250)는 전체적으로 디스펜싱할 실리콘(84)의 양을 보정하여 저장한 후에 그 값대로 리드 프레임(L1, L2)의 모든 LED 소자(80)에 대해 일괄적으로 디스펜싱 작업을 수행하는 점에서 차이가 있다. 따라서, 도 6과 같이, 각 LED 소자(80)마다 보정 디스펜 싱 단계(S250)를 수행한 후 리드 프레임(L1, L2)의 모든 LED 소자(80)에 대해 작업을 완료했는지 확인(S260)하고 작업을 완료할 때까지 보정 디스펜싱 단계(S250)를 반복하여 수행하게 된다.
즉, 제2실시예의 체적 감지형 디스펜서 제어 방법은 몇 개의 LED 소자(80)에 대해 보정 체적을 산정하여 펌프(40)의 디스펜싱 양을 보정하는 것이 완료된 후에는, 별도로 디스펜싱 양의 보정을 하지 않고 보정된 값에 따라 각 LED 소자(80)에 대해 한번에 디스펜싱 작업을 하게 되는 것이다. 리드 프레임(L1, L2)의 LED 소자(80)들에 대해 각가가 디스펜싱 해야 할 실리콘(84)의 양이 동일한 경우에는 더욱 빠른 속도로 디스펜싱 작업을 수행할 수 있는 장점이 있다.
이상, 본 발명에 대해 바람직한 실시예들을 들어 설명하였으나, 본 발명이 앞에서 설명하고 도시된 범위로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 제1실시예에서 불량 감지 단계(S120)와 기포 감지 단계(S160)를 수행하는 것으로 설명하였으나, 제품의 특성에 따라서는 이와 같은 단계를 생략할 수도 있다.
또한, 제1실시예와 제2실시예에서 사전 스캔 단계(S110, S210)를 수행하는 것으로 설명하였으나, 사전 스캔 단계(S110, S210)를 생략할 수 있다. 광스캐너(50)를 이용하여 디스펜싱 작업 전의 제품의 3차원 형상을 스캐닝하지 않고 별도의 방법으로 측정, 계산, 설계된 제품의 외곽 형상을 미리 제어부(60)에 제공하고, 그 값을 이용하여 보정 체적 산정 단계(S240)에서 보정할 실리콘의 디스펜싱양을 계산할 수도 있다.
또한, 앞에서 3차원 스캔 방법에 의해 제품 또는 실리콘의 체적을 계산하는 것으로 설명하였으나, 패키치의 내측 상단과 실리콘의 외곽선의 높이를 측정하는 방법으로 실리콘의 체적을 계산할 수도 있다.
또한, 앞에서 LED 소자(80)를 제품의 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 LED 소자(80)뿐만 아니라 언더필과 같은 다양한 분야의 전자 푸품 생산 공정에 적용될 수 있다.