KR101189781B1 - 부품 실장 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

부품 실장 장치 및 방법이 제공된다. 본 발명에 따른 부품 실장 장치는 소정의 평면 상에서 이동 가능한 헤드부와, 상기 헤드부에 상하로 이동가능하게 형성되어 피더로부터 공급된 부품을 흡착하여 기판에 상기 부품을 공급하는 복수의 스핀들을 포함하되, 상기 복수의 스핀들 중 일부는 상기 헤드부 상에서 일축 상으로 일렬 배열되고, 상기 복수의 스핀들 사이의 상기 일축 상의 간격은 가변된다.

Description

부품 실장 장치 및 방법{APPARATUS FOR MOUNTING COMPONENT AND METHOD FOR MOUNTING COMPONENT}

본 발명은 부품 실장 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 부품을 원하는 배치대로 기판 상에 실장할 수 있는 부품 실장 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 부품 실장 장치는 인쇄회로기판과 같은 기판상에 집적회로, 고밀도 집적회로, 다이오드, 콘덴서, 저항 등의 전자부품(이하, '부품'이라 칭하기로 함)을 실장하는 작업을 수행하는 기기를 말한다.

이와 같은 부품 실장 장치는 기판상에 실장될 부품들을 공급하는 부품공급모듈, 부품공급모듈에서 공급하는 부품들이 실장 될 수 있도록 기판을 운송하는 기판운송모듈, 부품공급모듈로부터 공급되는 부품들을 픽업한 후, 픽업된 부품들을 기판상에 실장할 수 있도록 노즐 스핀들(nozzle spindle)을 구비한 헤드 어셈블리가 부품이 공급되도록 미리 설정된 위치 즉, 부품픽업영역에서 부품들을 픽업한 후 픽업된 부품들을 부품이 실장 되도록 미리 설정된 위치인 부품실장영역에서 실장할 수 있도록 헤드 어셈블리를 X방향, Y방향으로 이동시키는 수평이동모듈을 포함한다.

이와 같은 부품 실장 장치에 공급되는 각각의 부품은 특정한 제조사에 의해 제작되며, 서로 다른 부품의 경우에는 보다 큰 규격 차이를 나타낼 뿐만 아니라, 동일한 사양을 가지는 부품이라고 하더라도 제조사에 따라 미세한 규격 차이를 나타낸다.

또한, 피더로부터 부품을 픽업한 후 기판에 해당 부품을 제공하는 경우에도 부품의 종류에 따라 기판의 여러 위치에 실장되어야 할 필요가 있다.

즉, 헤드 어셈블리에 구비된 스핀들 사이의 간격 및 배치를 동일하게 유지하면서 다양한 부품에 대한 실장 작업을 연속적으로 수행할 경우, 헤드 어셈블리가 부품을 제대로 흡착하지 못하거나 또는 부품을 제대로 흡착하더라도 원하는 기판 상의 위치에 실장하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.

특히, 기판에 다양한 분야에서 적용되는 발광다이오드(LED)를 실장하는 경우, 복수의 발광다이오드를 실장하는 작업은, 기존의 일축을 따라 균일한 간격으로 부품을 실장하는 부품 실장 작업과는 달리, 기판 상에 다양한 형태로 배치되어 패턴 또는 문양을 형성하기 때문에, 기존의 부품 실장 작업에 비해 복잡하며 정밀하게 구현하기 위해서는 실장 작업 시간이 증가된다.

즉, 복수의 발광다이오드로 소정의 형상, 문자 또는 도안을 구성하여, 사용자가 외부로 정보 등을 전달함에 있어서 미려하고 인식률이 뛰어난 표시부를 구성할 수 있다. 예를 들어, 회로 기판에 복수의 발광다이오드를 장착하여 구성된 자동차 계기판의 경우, 다양한 곡선의 형태를 따라 발광다이오드가 실장될 필요가 있다.

이러한 경우, 종래의 부품 실장 장치에 직렬 또는 병렬 형태로 구비된 스핀들에 의해 발광다이오드를 장착하게 되면, 각 스핀들 사이의 간격이 일정하기 때문에 서로 떨어져 있는 부품이나 회전 반경이 큰 부품을 흡착하는데 효과적이지 않을 뿐만 아니라, 기판 상에 곡선 형태로 부품 예를 들어 발광다이오드를 실장할 경우 스핀들이 구비된 헤드 어셈블리가 불필요하게 다수 회를 이동하면서 부품을 실장해야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 점으로부터 착안된 것으로, 본 발명이 해결하려는 과제는 다양한 형태의 부품을 기판 상에 실장함에 있어서 원하는 다양한 패턴 대로 손쉽게 실장할 수 있는 부품 실장 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장 장치는 소정의 평면 상에서 이동 가능한 헤드부와, 상기 헤드부에 상하로 이동가능하게 형성되어 피더로부터 공급된 부품을 흡착하여 기판에 상기 부품을 공급하는 복수의 스핀들을 포함하되, 상기 복수의 스핀들 중 일부는 상기 헤드부 상에서 일축 상으로 일렬 배열되고, 상기 복수의 스핀들 사이의 상기 일축 상의 간격은 가변된다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장 방법은 기판 및 부품을 제공하는 피더를 공급하는 단계와, 상기 부품의 종류 및 공급패턴을 인식하는 단계와, 스핀들에 상기 부품을 흡착하는 단계와, 상기 기판의 실장 위치에 맞게 스핀들의 위치를 조절하는 단계와, 상기 기판에 부품을 실장하는 단계를 포함한다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장 장치를 간략하게 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 부품 실장 장치가 피더(30)로부터 부품(31)을 흡착하는 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장 장치의 스핀들(20) 사이 간격이 가변되는 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 부품 실장 장치가 피더(30)로부터 부품(31)을 흡착하는 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장 장치의 스핀들(20)이 수평축을 따라 배열 위치가 변경되는 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장 장치가 기판(S)에 소정의 패턴을 따라 부품(31a, 31b)을 실장하는 모습을 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 부품 실장 작업이 완료된 기판(S)을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장 방법을 나타내는 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "이루어지다(made of)"는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 구성 요소들 상호 간의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장 장치에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장 장치를 간략하게 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 부품 실장 장치가 피더(30)로부터 부품(31)을 흡착하는 모습을 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장 장치는 소정의 평면 상에서 이동 가능한 헤드부(10)와, 상기 헤드부(10)에 상하로 이동가능하게 형성되어 피더(30)로부터 공급된 부품(31)을 흡착하여 기판(S)에 상기 부품(31)을 공급하는 복수의 스핀들(20)을 포함하되, 상기 복수의 스핀들(20) 중 일부는 상기 헤드부(10) 상에서 일축 상으로 일렬 배열되고, 상기 복수의 스핀들(20) 사이의 상기 일축 상의 간격은 가변된다.

헤드부(10)는 수평 이동기구(미도시)에 의해 소정의 평면 상에서 전후 및/또는 좌우 방향으로 이동할 수 있도록 구비된다. 수평 이동기구는 헤드부(10)를 X축 방향으로 수평 이동시키는 X축 겐트리(미도시)와 Y축 방향으로 수평 이동시키는 Y축 겐트리(미도시)를 구비할 수 있다.

헤드부(10)는 X축 겐트리를 따라서 수평 이동 가능하도록 X축 겐트리에 결합될 수 있으며, 이 경우 상기 X축 겐트리의 양단은 각각 이 X축 겐트리와 직교하여 형성된 Y축 겐트리에 수평 이동 가능하도록 장착될 수 있다.

따라서, 상기 Y축 겐트리를 따라서 X축 겐트리가 이동되면, 상기 X축 겐트리에 장착된 헤드부(10)가 Y축 방향으로 수평 이동하게 된다. 이와 더불어 헤드부(10)가 X축 겐트리를 따라서 X축 방향으로 수평 이동하게 된다.

이와 같이 헤드부(10)는 X축 및 Y축 방향으로 이동하면서, 피더(30)로부터 부품을 흡착하고, 다시 X축 및 Y축 방향으로 이동하여 기판(S) 상의 소정의 위치에 해당 부품을 장착한다.

헤드부(10)에는 복수의 노즐 스핀들(이하 '스핀들')(20)들이 배치된다. 도 2에 도시된 바와 같이 헤드부(10)에 구비된 복수의 스핀들(20)들이 피더(30)로부터 부품(31)을 픽업해서, 컨베이어(미도시) 상에 배치된 기판(S)에 장착시킨다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 헤드부(10)에 구비된 복수의 스핀들(20)들은 독립적으로 하강하여 부품(31)을 흡착 또는 장착할 수 있다.

각각의 스핀들(20)을 상승 또는 하강 시키기 위해, 승강 유닛(미도시)을 별도로 구비할 수 있다.

스핀들(20)이 부품(31)을 흡착 또는 장착하기 위해, 예를 들어, 스핀들(20)은 공기유로(미도시)를 구비하되 상기 공기유로는 부압(負壓) 공기 공급부 및 정압(定壓) 공기 공급부와 연결될 수 있다. 즉, 스핀들(20)을 상하 방향으로 이동시킨 후 스핀들(20)의 공기유로에 부압을 가하여 도 2에 도시된 바와 같이 스핀들(20)이 부품(31)을 흡착할 수 있도록 구성될 수 있다. 흡착된 부품(31)을 기판(S) 상부로 이동시킨 후 해당 부품(31)을 기판(S)에 실장하기 위해서 스핀들(20)의 공기유로에 정압을 가하여 부품(31)이 스핀들(20)로부터 분리되어 기판(S) 상부에 실장된다.

도 1에 도시된 예에서와 같이, 상기 복수의 스핀들(20) 중 일부는 상기 헤드부(10) 상에서 일축 상으로 나란하게 일렬 배열될 수 있다. 도 1에는 헤드부(10) 상에 배치되는 복수의 스핀들(20) 중 일부만이 도시되었으며, 헤드부(10)의 크기 및 스핀들(20)의 개수와 배치가 도 1에 의해 제한되는 것은 아니다.

이어서, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장 장치에 대해 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장 장치의 스핀들(20) 사이 간격이 가변되는 모습을 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 부품 실장 장치가 피더(30)로부터 부품(31)을 흡착하는 모습을 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 헤드부(10)에 구비된 복수의 스핀들(20) 간의 일축 상의 간격은 가변될 수 있다.

도 3의 오른쪽 헤드부(10)에 배치된 복수의 스핀들(20a 내지 20e)은 간격이 변경되기 전을 의미하며, 왼쪽 헤드부(10)에 배치된 복수의 스핀들(20a' 내지 20e')은 간격이 변경된 후의 스핀들 배치를 의미한다.

스핀들(20)은 각각 도 3을 기준으로 상하 방향으로 이동하며, 복수의 스핀들(20)이 모두 이동할 수도 있으며, 도시된 바와 같이 복수의 스핀들 중 일부(20c)는 고정되고 나머지 스핀들(20a, 20b, 20d, 20e)은 소정의 방향으로 이동할 수 있다.

이와 같이 스핀들(20) 사이의 간격이 가변될 수 있기 때문에, 도 4에 도시된 바와 같이, 피더(30)에 의해 공급되는 간격이 넓은 부품(31)도 단시간 내에 정밀하게 흡착하여 기판(S)에 실장할 수 있다.

이어서, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장 장치에 대해 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장 장치의 스핀들(20)이 수평축을 따라 배열 위치가 변경되는 모습을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장 장치가 기판(S)에 소정의 패턴을 따라 부품(31a, 31b)을 실장하는 모습을 도시한 도면이고, 도 7은 도 6의 부품 실장 작업이 완료된 기판(S)을 도시한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 헤드부(10)에 구비된 복수의 스핀들(20)은 상기 일축과 수직한 타축으로 이동 가능하게 구비될 수 있다. 즉, 스핀들(20)은 앞서 살펴본 바와 같이 도 5 상으로 상하 방향을 따라 이동할 수 있을 뿐만 아니라, 좌우 방향을 따라 이동할 수 있다.

이러한 구성으로 인해 다양한 부품(31)을 용이하게 흡착할 수 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이, 한 번의 이동에 의해 기판(S) 상에 원하는 패턴대로 부품(31a, 31b)을 배치할 수 있다.

피더(30)에 의해 공급되는 부품(31)의 종류에는 제한이 없으며, 기판에 실장될 수 있는 다양한 형태의 부품 예를 들어 다이오드, 콘덴서, 저항 등이 포함될 수 있다. 특히, 부품(31)은 발광다이오드(LED)일 수 있다.

부품(31)이 발광다이오드(LED)일 경우, 기판(S) 상에 소정의 패턴을 따라 부착되어 일정한 형상 또는 문양이 표시되도록 할 수 있다. 즉, 발광다이오드(LED)는 소정의 정보를 외부로 표시하기 위한 목적을 가지기 때문에, 상기 소정의 정보에 대응되는 다양한 패턴을 따라 배치될 필요가 있다. 이러한 경우, 직선 형태로 배열되는 종래의 부품들과는 달리, 곡선을 따라 배열되어야 할 경우가 발생한다.

앞서 설명한 바와 같이, 종래의 부품 실장 장치를 통해 상기의 곡선 패턴에 따라 발광다이오드를 실장할 경우, 스핀들은 직선형태로 고정된 상태이기 때문에 스핀들을 포함하는 헤드부가 각 곡선 패턴에 따라 수회 이동하여 부품을 하나씩 실장해야 한다. 따라서, 실장 작업 속도가 저하되어 생산성이 악화될 수 있다.

그러나, 본 실시예에 따른 부품 실장 장치는 헤드부(10)에 구비된 각각의 스핀들(20)이 각각 X축 및/또는 Y축 방향으로 이동할 수 있도록 구비되기 때문에, 기판(S)에 부품(31a, 31b)을 한 번의 작업으로 복잡한 문양이나 형태대로 실장할 수 있다.

예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 기판(S) 상에 복수의 부품(31)을 실장해야 할 경우, 제1 부품(31a)을 먼저 실장하고, 발광다이오드인 제2 부품(31b)을 실장하게 된다.

발광다이오드인 제2 부품(31b)을 기판(S) 상에 실장할 때, 제2 부품(31b)을 흡착한 상태의 각각의 스핀들(20a, 20b, 20c, 20d, 20e)이 소정의 위치로 이동한 후, 스핀들(20)을 부압상태에서 정압상태로 변경함으로써 기판(S) 상부에 알파벳 C의 역상 형태로 부품들(31a, 31b)을 신속하게 배치할 수 있다.

제1 부품(31a) 및 제2 부품(31b)이 배치된 기판(S)은 복수의 배선 및 회로(미도시)가 형성되고, 이에 따라 제2 부품(31b)에 전원이 공급되어 소정의 파장을 가지는 빛을 발광할 수 있다.

다시 도 5를 참고하면, 복수의 스핀들(20a, 20b, 20c, 20d, 20e)이 5개로 구비되어 X축 및 Y축 평면 상에서 이동하는 구성을 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 각 헤드부(10)에 배치되는 스핀들(20)의 개수는 변경될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제1 스핀들(20a)과 제5 스핀들(20e)은 X축 상으로 이동하지 않고, 제2 내지 제4 스핀들(20b, 20c, 20d)은 각각 다른 변위만큼 X축 상으로 이동할 수 있다.

각 스핀들(20)의 X축 및/또는 Y축 상의 변위는 서로 다를 수 있으며, 이와 같은 스핀들(20)의 배치는 공급되는 피더(30)의 형태, 부품(31)의 종류 및 형태에 따라 가변될 수 있다.

이를 위해, 본 실시예에 따른 부품 실장 장치를 통해 공급되는 부품의 정보를 구별할 수 있도록 작업자가 입력부를 통해 부품 실장 장치에 부품 정보를 입력할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 부품 실장 장치는, 별도의 영상획득부 예를 들어 카메라 비젼 유닛을 구비하여 공급되는 부품의 영상정보를 분석하여 부품의 정보를 파악하는 구성을 가질 수 있다.

이하, 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장 방법에 대해 설명한다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장 방법을 나타내는 순서도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장 방법은 기판 및 부품을 제공하는 피더를 공급하는 단계(S11)와, 상기 부품의 종류 및 공급패턴을 인식하는 단계(S12)와, 스핀들에 상기 부품을 흡착하는 단계(S14)와, 상기 기판의 실장 위치에 맞게 스핀들의 위치를 조절하는 단계(S15)와, 상기 기판에 부품을 실장하는 단계(S16)를 포함한다.

먼저, 부품 실장 장치에 기판 및 부품을 제공하는 피더를 공급한다(S11). 본 실시예에 따른 부품 실장 방법은 다양한 부품을 신속하게 흡착하여 기판에 다양한 패턴대로 실장할 수 있다.

이어서, 공급된 부품의 종류 및 공급패턴을 인식한다(S12). 각각의 부품에 맞게 스핀들의 간격 및 배치를 조절하기 위해, 공급된 부품의 종류를 판단한다. 이를 위해 앞서 설명한 바와 같이, 작업자가 수동으로 부품의 종류를 입력하는 방법 또는 영상획득을 위한 카메라 비젼 유닛을 구비하여 획득한 영상정보를 기초로 부품의 종류를 분석하는 방법이 사용될 수 있다.

이어서, 스핀들에 부품을 흡착한다(S13). 스핀들은 복수로 구비될 수 있으며, 각 스핀들 사이의 간격은 가변될 수 있음은 앞서 살펴본 바와 같다. 각각의 스핀들은 앞서 설명한 바와 같이 X축 및/또는 Y축으로 개별 이동하여 흡착하고자 하는 부품에 맞게 변위될 수 있다.

이를 위해, 부품을 흡착하는 단계 전에, 상기 부품에 대응되도록 스핀들의 위치 및 간격을 조절하는 단계(S14)를 더 포함할 수 있다.

이어서, 상기 기판의 실장 위치에 맞게 스핀들의 위치를 조절하고(S15), 상기 기판에 부품을 실장한다(S16). 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 부품 실장 장치는 헤드부에 구비된 각각의 스핀들이 각각 X축 및/또는 Y축 방향으로 이동할 수 있도록 구비되기 때문에, 한 번의 작업으로 부품을 기판에 복잡한 문양이나 소정의 형태대로 실장할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10: 헤드부
20: 스핀들
30: 피더
31: 부품

Claims (6)

1. 소정의 평면 상에서 이동 가능한 헤드부; 및
   상기 헤드부에 상하로 이동가능하게 형성되어 피더로부터 공급된 부품을 흡착하여 기판에 상기 부품을 공급하는 복수의 스핀들을 포함하되,
   상기 복수의 스핀들은 상기 헤드부 상에서 일축 상으로 일렬 배열되고,
   상기 복수의 스핀들 사이의 상기 일축 상의 간격은 가변되는 부품 실장 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 스핀들은 상기 일축과 수직한 타축으로 이동 가능하게 구비되는 부품 실장 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 부품은 발광다이오드인 부품 실장 장치.
4. 기판 및 부품을 제공하는 피더를 공급하는 단계;
   상기 부품의 종류를 인식하는 단계;
   이동 가능한 헤드부에 포함된 스핀들에 상기 부품을 흡착하는 단계;
   상기 헤드부를 이동시켜 상기 기판 상에서 스핀들의 위치를 조절하는 단계; 및
   상기 기판에 부품을 실장하는 단계를 포함하는 부품 실장 방법.
5. 제4항에 있어서,
   부품을 흡착하는 단계 전에,
   상기 부품에 대응되도록 스핀들의 위치 및 간격을 조절하는 단계를 더 포함하는 부품 실장 방법.
6. 제4항에 있어서,
   상기 스핀들은 복수로 구비되며, 각 스핀들 사이의 간격은 가변되는 부품 실장 방법.

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