KR101118858B1 - 접착헤드의 조절작업 수행방법 및 초음파접착기 - Google Patents

접착헤드의 조절작업 수행방법 및 초음파접착기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 접착헤드요소(4, 5)가 기준요소, 특히 초음파기구(3)의 팁에 대하여 위치조절되는 접착헤드(1)의 조절작업을 수행하는데 이용되는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 기준요소, 특히 초음파기구의 팁 주위의 영역이 카메라(8)에 의하여 광학적으로 검출되어 표시장치에 영상으로 표시된다. 위치조절이 용이하게 이루어질 수 있도록 마킹이 표시 영상에 중첩된다. 본 발명은 또한 접착헤드요소(4, 5)의 위치조절을 지원하기 위하여 사용되는 카메라(8)를 포함하는 초음파접착기에 관한 것이다. 상기 카메라는 적어도 기준요소, 특히 초음파기구(3)의 팁 주위의 영역을 광학적으로 검출할 수 있다.
초음파접착기, 접착헤드요소, 카메라

Description

접착헤드의 조절작업 수행방법 및 초음파접착기 {METHOD FOR CARRYING OUT SETTING OPERATIONS ON A BONDING HEAD, AND ULTRASONIC BONDER}
본 발명은, 접착헤드요소가 초음파기구, 특히 초음파기구의 팁과 같은 기준요소에 대해 위치조절되는 접착헤드의 조절작업을 수행하기 위한 접착헤드의 조절작업 수행방법과 장치에 관한 것이다.
예를 들어 와이어접착을 수행하기 위한 초음파기구가 부착된 접착헤드를 갖는 초음파접착기와 관련하여, 여러 접착헤드요소가 초음파기구에 대하여, 특히 초음파기구의 팁에 대하여 위치조절되어야 한다고 알려져 있다.
예를 들어, 초음파기구의 팁에 대한 공급되는 와이어 공급의 정확한 위치조절은, 공급되는 와이어가 초음파기구의 팁의 아래, 예를 들어 V-형 요구 내에 항상 정확하게 배치되는 것을 보증하는데 필요하다. 초음파기구의 팁에 대한 와이어공급의 정확한 위치조절은 완벽한 품질의 와이어 접착을 이룰 수 있도록 하는데 필요하다.
또한, 접착와이어를 절단하거나 원하는 파단점을 얻기 위하여 별도의 블레이드가 사용되는 경우, 이러한 블레이드도 초음파기구에 대하여 정확히 위치조절될 필요가 있다.
이러한 형태의 위치조절작업이 초음파접착기의 사용자에 의하여 수동으로 수행되는 것은 알려져 있다. 경험에 비추어 볼 때 작업자는 이들 요소를 상대측에 대하여 충분히 정확하게 위치조절할 수 있도록 하는 자신의 감각에 의존하므로 이러한 위치조절작업은 상당히 부정확하게 되기 쉽다. 그러나, 대부분의 경우 수동위치조절은 정확성을 기할 수 없고 이에 따라 접착품질이 원하는 수준을 벗어나는 것과 접착결함이 나타날 수 있는 것 중 하나 이상을 할 수 있다.
본 발명의 목적은 예를 들어 초음파기구와 같은 기준요소에 대한 접착헤드요소의 정확한 위치조절이 이루어질 수 있도록 하는 방법과 초음파접착기 중 하나 이상을 제공하는데 있다.
본 발명의 방법에 따르면, 이러한 목적은 기준요소, 특히 초음파기구의 팁 주위의 적어도 한 영역이 카메라에 의하여 광학적으로 포착되어 표시장치에 영상으로 표시되며, 적어도 하나의 마킹이 접착헤드요소의 위치조절을 위한 보조수단으로서 표시 영상에 겹쳐짐으로써 달성된다.
이러한 특징의 본 발명에 따른 방법은 예를 들어 접착헤드요소의 위치조절을 보조하도록 카메라를 가지고 이러한 카메라에 의하여 기준요소, 예를 들어 초음파기구의 팁 주위의 적어도 한 영역이 광학적으로 포착되는 초음파접착기에 의하여 수행될 수 있다. 이러한 형태의 카메라는 직접 초음파기구 상에 제공되거나 별도 장치를 구성함으로써 기존의 초음파접착기가 본 발명에 따른 방법을 수행할 수 있도록 개조될 수 있다.
예컨대 초음파기구의 팁과 같은 기준요소를 둘러싸고 있는 적어도 한 영역의 광학적 포착은, 특히 표시장치에 표시되는 예컨대 초음파기구의 팁과 예컨대 조절되어야 하는 공급와이어와 블레이드와 기타 요소 중 하나 이상과 같은, 팁 주위에 배치된 다른 접착헤드요소의 확대 영상을 제공한다.
기준요소, 특히 초음파기구의 팁 주위의 영역의 영상에 대한 포착 및 표시와, 보조수단으로서의 마킹이 작업자의 작업을 경감케 하여 더 이상 초음파기구를 관찰함에 있어서 자신의 감각에 의존할 필요가 없다. 특히, 확대하여 표시하는 것은 요소들을 상대측에 대하여 위치조절할 때 정확성을 높여주며, 이를 위하여, 본 발명에 따르면 기준요소, 예를 들어 초음파기구에 대한 접착헤드요소의 원하는 위치, 즉 최적의 위치가 영상 내에서 마킹으로 표시되어 작업자가 방향설정을 위하여 이를 이용할 수 있다.
접착헤드요소는 예를 들어 접착헤드요소의 조절포인트가 마킹과 일치되는 것에 의하여 기준요소에 대해 원하는 위치에서 영상으로 나타나도록 조절될 수 있다. 또한 조절될 접착헤드요소의 윤곽을 재현하게 하는 마킹과 이러한 윤곽 내에 배치될 접착헤드요소를 제공할 수 있다.
또한 마킹이 기준요소에 대하여, 특히 초음파기구의 팁에 대하여 영상 내의 허용필드(tolerance field)의 형태로 제공되는 것도 가능한 것이 바람직하다. 허용필드의 표시에 의해 사용자가 조절될 접착헤드요소의 위치가 조절될 수 있도록 하는 영역으로 접근할 수 있도록 한다. 예컨대, 접착헤드요소, 예컨대 그 팁 상의 특정위치가 이러한 허용필드 내에 배치되는 것이 가능하다. 이 경우, 허용필드는 예컨대 서로 평행한 선들로 이루어지는 사각형 표시, 또는 적당한 경우 단 두 개의 서로 평행한 선들, 또는 허용오차가 없는 경우 십자표시(cross)의 형태로 영상 내에 제공될 수 있다.
위치조절에 있어서 특별한 정확성은, 영상 내에서의 허용필드의 위치 또는 기준요소 또는 기준점, 특히 영상 내에서의 초음파기구의 팁의 위치의 함수로서 데이터처리장치에 의하여 결정되는 접착헤드요소의 원하는 위치를 나타내는 임의의 마킹의 위치로부터 달성될 수 있다.
따라서, 조절마킹, 예컨대 허용필드의 위치가 초음파접착기의 내부기준을 이용하는 컴퓨터 지원에 의거하여 결정될 수 있음으로써, 작업자가 수행하여야 하는 것은 단지 적당한 조절수단을 작동시켜 마킹에 대하여 위치조절되어야 할 접착헤드요소를 위치조절하는 것일 뿐이다.
예를 들어 초음파기구의 팁과 같은 기준요소의 위치의 함수로서 예를 들어 허용필드의 조절마킹이 제공될 수 있도록, 기준요소의 위치는 특히 이러한 위치를 영상 내에 표시함으로써 수동으로 결정되는 것이 가능하다. 이를 위하여, 예를 들어 작업자는 마우스 포인트로 초음파기구의 팁 또는 팁의 변부를 클릭함으로써 표시장치에 제공된 영상 내의 기준요소, 예를 들어 기준점의 해당 위치를 표시할 수 있다. 또한 마킹은 표시장치의 터치스크린을 터치하거나 기준요소의 위치를 데이터처리장치로 보내기 위한 다른 적당한 수단에 의하여 생성될 수 있다.
이러한 마킹은 컴퓨터 수단에 의해 초음파기구의 팁의 정확한 위치를 포착하여, 예컨대 초음파기구의 팁의 정확한 위치의 함수로서, 조절마킹, 예컨대 허용필드의 최적 위치를 결정하여 이를 표시장치의 영상 내에 나타내는데 이용될 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기준요소, 예컨대 초음파기구의 팁의 위치가 컴퓨터에 의해 지원되는 영상 인식에 의하여 결정될 수 있도록 하는 것이 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터 프로그램이 인식패턴을 수행하여 포착된 영상에서 초음파기구의 팁과 같은 기준요소를 인식하여 초음파기구의 팁의 위치를 결정하는데 이용될 수 있다. 그리고, 이러한 자동 컴퓨터 지원 위치인식에 기초하여, 조절마킹, 예컨대 영상 내의 허용필드의 최적 위치를 계산하여 허용필드의 최적 위치를 영상 내에 결합하는 것이 가능하다.
예컨대 와이어 가이드 또는 블레이드와 같은 어떠한 접착헤드요소의 위치조절은 최적하게 또는 허용오차 내에서 3차원으로 구현되어야 한다. 만약 적어도 초음파기구의 팁 주위의 영역이 포착되는 경우, 각각의 경우 2차원 영상만이 형성될 수 있고, 그 결과 각각의 경우 상대측에 대한 요소들의 2차원적인 최적위치조절이 어느 한 조절단계에서 이루어질 수 있다.
적어도 초기에 2차원으로 초음파기구와 같은 기준요소에 대한 접착헤드요소의 최적의 위치조절이 이루어질 수 있도록 하기 위하여, 본 발명에 따르면, 카메라가 기준요소, 예컨대 초음파기구의 팁에 대한 적어도 일 측면의 상(view)을 기록하는 것과, 예컨대 초음파기구의 팁의 단부면과 같은 기준요소에 대한 상을 상기 적어도 일측면의 상에 대하여 수직으로 기록하는 것 중 하나 이상을 하는 것이 가능하다. 특히 이들을 선택하는 것이 완료되었을 때, 그 결과는 서로 수직인 방향들로부터 나온 서로 다른 두 개의 상이 얻어지게 되며, 그에 따라 최종적으로는 접착헤드요소는 3개 차원 전부에 대하여 최적하게 위치조절될 수 있다.
서로 다른 방향에서 기준요소, 예를 들어 초음파기구에 대한 상을 얻기 위하여, 카메라와 기준요소 사이의 빔 경로에 반사경이 배치되어 상들의 사이에서 변화가 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 반사경은, 반사경이 사용될 때 카메라와 초음파기구의 팁과 같은 기준요소 사이의 빔 경로가 90°전환되도록 설치되는 것이 바람직하다.
이 경우, 예를 들어 초음파기구의 팁이 카메라의 광축의 높이에 정확히 위치하는 기준요소의 측면의 상으로부터 기준요소, 예컨대 초음파기구의 팁의 단부면에 대한 상으로 변화시키기 위하여, 접착헤드와 기준요소가 Z 방향으로 이동하고 이와 동시에 빔 경로의 길이를 일정하게 유지시키도록 기준요소에 대한 카메라의 광축에 평행하게 이동될 수 있다.
따라서, 접착헤드가 이러한 이동 후 카메라의 상부에 배치되는 전체 구성을 고려할 때, 반사경은 기준요소의 하측, 예를 들어 초음파기구의 팁의 하측으로 45°방향으로 이동할 수 있음으로써 빔 경로가 이에 상응하게 전환되어 초음파기구의 팁의 단부면 및 특히 초음파기구의 요구에 대한 교란되지 않은 상을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 방법과 본 발명에 따른 초음파접착기에 의하여, 와이어 가이드와 블레이드의 양자는 초음파기구의 팁에 대하여 위치가 조절될 수 있게 된다. 그러나, 원칙적으로, 접착헤드 상의 고려할 수 있는 어떤 요소라도 원하는 임의의 기준요소 또는 원하는 임의의 기준점에 대하여 위치조절될 수 있다.
관측될 접착헤드요소 주위의 영역에서 조명 상태가 부적합할 수 있기 때문에, 조절되어야 할 접착헤드요소는 영상의 포착을 위해 인위적으로 조명될 수 있다. 특히, 이를 위하여 카메라의 주위에 배치되는 발광다이오드가 사용될 수 있다.
본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 접착헤드와 초음파기구의 팁을 가시적으로 관찰하기 위한 카메라가 구비된 초음파접착기를 보인 사시도.
도 2는 다른 접착헤드요소와 함께 초음파기구의 팁과 그 부근의, 카메라에 의하여 포착된 측면 영상을 보인 설명도.
도 3은 빔 경로를 전환시키는 반사경을 이용하는 초음파기구의 팁에 대한 카메라의 배치를 보인 사시도.
도 4는 팁의 단부면에 대한 상의 형태로 초음파기구의 팁과 그 부근의, 카메라에 의하여 포착된 영상을 보인 설명도.
도 1은 접착헤드(1)를 가지며 통상 초음파변환기(2)를 포함하고 쐐기부재형태로 된 초음파기구(3)가 고정되어 있는 초음파접착기의 일부를 발췌하여 보인 것이다. 더욱이, 초음파접착기에서, 카메라(8)가 그 홀더 상에 제공되며, 이러한 카메라는 도 1에서 보인 예에서 초음파기구(3)의 팁 또는 팁 주위 영역의 측면 상을 기록한다.
도 2는 카메라의 표시장치, 예를 들어 스크린에서 사용자에 의하여 관측되는 측면 영상을 보인 것이다. 초음파기구(3)의 팁에 와이어(12)를 공급하기 위한 와이어 가이드(4)와, 초음파기구(3)에 대하여 와이어 가이드와 초음파기구의 사이에 배치된 블레이드(5)의 상대적인 배열구성을 명확히 볼 수 있다.
본 발명에 따르면, 팁의 위치를 데이터처리장치로 보내기 위하여, 사용자는 예를 들어 마우스 포인트를 이용하여 초음파기구의 팁의 선단변부(3b)를 마크할 수 있다. 다른 실시형태에 따르면, 이러한 위치는 패턴인식(pattern recognition)에 의하여 자동적으로 결정될 수 있다.
이러한 방식으로 초음파기구의 팁의 위치가 사전에 결정되기 때문에, 데이터처리장치는 내부기준을 고려하여 와이어 가이드와, 이 실시형태에서, 블레이드(5) 팁의 최적한 위치를 계산할 수 있다. 이와 같은 경우에 있어서, 와이어 가이드(4)를 위한 이러한 최적의 위치는 영상 내에서 이에 상응하는 허용필드(6)의 형태로 나타난다. 또한 블레이드(5) 팁의 위치조절을 위한 최적의 위치가 허용필드(7)에 의하여 영상에 겹쳐진다.
그리고 나서 이들 와이어 가이드(4)와 블레이드(5)를 포함하는 접착헤드요소의 최적 위치를 확보하기 위하여, 사용자는 예를 들어 적당한 조절기구(setting mechanisms)를 작동시킴으로써 이 경우 사각형의 형태로 나타나는 허용필드(6)(7)내에 와이어 가이드(4)와 블레이드(5)의 각 팁을 배치할 수 있다.
다른 실시형태에서, 데이터처리장치는 조절기구의 상응하는 제어에 의하여 접착헤드요소의 위치 조절을 자동적으로 실행하는 데이터 처리장치를 제공할 수 있다. 이 경우, 이들 요소의 상대위치조절은 충분히 자동적으로 이루어질 수 있다.
도 1과 도 2에 도시된 실시형태는, 측면 상(side view)으로써, 와이어 가이드(4)와 블레이드(5)의 위치를 2차원, 즉, 도 2에 의거할 때, Y와 Z 방향으로 조절할 수 있을 뿐이다.
또한 X 방향의 나머지 차원과 관련한 최적의 위치조절이 이루어질 수 있도록 하기 위하여, 본 발명에 따르면, 빔 경로가 반사경(10)에 의하여 전환될 수 있도록 할 수 있으며, 이는, 반사경(10)은 접착헤드(1)가 Z 방향으로 이동되어 카메라의 광축에 평행하게 된 다음 고정암(11)에서 빔 경로측으로 45°경사진 반사경을 도입함으로써, 전환된 빔 경로가 카메라에 초음파기구(3)의 팁의 단부면에 대한 상을 제공하는 것이 실행될 수 있다.
따라서, 도 3에서 보인 장치는 도 4의 X-Y 평면에서 보인 영상을 제공하며, 여기에서 초음파기구(3)의 팁 내의 V-형 요구(groove)(3a) 외에 와이어 가이드(4)와 블레이드(5)의 각 팁이 인식될 수 있다. 특히, 이 경우, 와이어 가이드(4)의 요구(groove)(4a)가 인식될 수 있다. 이러한 요구는 초음파기구(3)의 V-형 요구(3a) 하측에서 와이어(12)를 공급하는데 사용된다.
만약 와이어 가이드(4)의 요구(4a)의 진행로(course)가 초음파기구(3)의 V-형 요구(3a)에 정렬되는 경우 최적한 위치조절이 이루어져 와이어(12)가 방해받지 않는 상태로 공급될 수 있다.
이러한 위치를 찾기 위하여, 상기 위치는, 사용자에 의해 수동으로 또는 컴퓨터에 의한 패턴인식에 의하여 초음파기구의 팁, 예를 들어 초음파기구의 팁의 선단변부(3b) 상의 특정 위치에 의거하여 결정될 수 있다. 이러한 위치결정의 함수로서, 예를 들어 이 경우 두 개의 서로 평행한 선들의 형태로 된 마킹(marking) 또는 허용필드(13)가 영상에 중첩되어 와이어 가이드(4)의 요구(4a)의 최적한 위치조절이 이루어질 수 있다. 이러한 위치조절은 요구(4a)의 측벽이 도 4에서 보인 바와 같이 허용필드(13)의 라인과 일치될 때 이루어진다.
따라서, 특히 반사경(10)에 의한 빔 경로의 전환에 의해, 접착헤드요소, 예를 들어 와이어 가이드 및 블레이드의 3개 차원의 전부에서 초음파기구의 팁에 대하여 최적의 위치조절이 이루어질 수 있다.
조명 상태가 적합치 않을 때, 도시된 바와 같이 카메라의 주위에 발광다이오드(9)가 배치되어 초음파기구(3)의 팁 부근을 충분히 조명할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 초음파기구와 같은 기준요소에 대하여 위치조절되는 접착헤드의 조절작업 수행방법 및 초음파접착기를 제공한다.

Claims (11)

  1. 접착헤드의 조절작업의 일부로서 접착헤드요소가 기준요소에 대하여 위치조절되고, 접착헤드요소와 기준요소가 각각 접착헤드 내에 있으면서 접착헤드의 일부를 구성하는 접착헤드의 조절작업 수행방법에 있어서, 기준요소 주위의 적어도 한 영역이 카메라에 의하여 광학적으로 포착되어 표시장치에 영상으로 표시되며, 하나의 마킹이 접착헤드요소의 위치조절의 지원을 위한 보조수단으로서 표시 영상에 겹쳐짐을 특징으로 하는 접착헤드의 조절작업 수행방법.
  2. 제1항에 있어서, 접착헤드요소가, 기준요소에 대하여, 마킹과 일치하는 원하는 위치에서 영상으로 나타나도록 조절됨을 특징으로 하는 접착헤드의 조절작업 수행방법.
  3. 제2항에 있어서, 마킹이 기준요소에 대하여 영상 내의 허용필드의 형태로 제공됨을 특징으로 하는 접착헤드의 조절작업 수행방법.
  4. 제3항에 있어서, 영상 내의 허용필드의 위치가 영상 내에서 기준요소의 위치의 함수로서 데이터처리장치에 의하여 결정됨을 특징으로 하는 접착헤드의 조절작업 수행방법.
  5. 제1항에 있어서, 기준요소의 위치가 수동으로 결정됨을 특징으로 하는 접착헤드의 조절작업 수행방법.
  6. 제1항에 있어서, 접착헤드요소의 위치를 조절하기 위하여, 기준요소에 대한 적어도 하나의 상이 카메라에 의하여 기록됨을 특징으로 하는 접착헤드의 조절작업 수행방법.
  7. 제5항에 있어서, 상들 사이에서 변화가 일어나도록, 반사경이 카메라와 기준요소 사이의 빔 경로에 배치됨을 특징으로 하는 접착헤드의 조절작업 수행방법.
  8. 제6항에 있어서, 기준요소에 대한 상을 기록하기 위하여, 접착헤드가 Z 방향으로 및 카메라의 광축에 평행하게 이동됨을 특징으로 하는 접착헤드의 조절작업 수행방법.
  9. 제1항에 있어서, 접착헤드요소, 와이어 가이드, 및 블레이드 중 적어도 하나가 초음파기구의 팁에 대하여 위치조절됨을 특징으로 하는 접착헤드의 조절작업 수행방법.
  10. 제1항에 있어서, 접착헤드요소가 영상을 포착하기 위하여 인위적으로 조명됨을 특징으로 하는 접착헤드의 조절작업 수행방법.
  11. 초음파기구, 적어도 하나의 위치조절 가능형의 접착헤드요소, 및 접착헤드 내에 있으면서 접착헤드의 일부를 구성하는 기준요소를 포함하는 접착헤드를 갖는 초음파접착기에 있어서, 적어도 하나의 위치조절 가능형의 접착헤드요소의 위치가, 초음파접착기가 기준요소 주위의 적어도 한 영역을 광학적으로 포착하는 카메라를 가지고 있다는 점과, 광학적으로 포착된 영역이 기준요소에 대한 적어도 하나의 위치조절 가능형의 접착헤드요소의 위치조절을 지원하는 표시장치에 표시된다는 점에서, 기준요소에 대해 조절될 수 있음을 특징으로 하는 초음파접착기.
KR1020067003195A 2003-08-21 2004-07-17 접착헤드의 조절작업 수행방법 및 초음파접착기 KR101118858B1 (ko)

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