KR101307768B1 - 부품 배치 유닛 및 이를 포함하는 부품 배치 장치 - Google Patents

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요셉 루이스 호리존
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아셈블레온 엔. 브이.
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Abstract

본 발명은 기판상에 부품을 배치시키기 위한 부품 배치 유닛에 관한 것이다. 상기 부품 배치 유닛은 중심 축선을 중심으로 회전가능한 하나 이상의 노즐을 포함하며, 상기 노즐에 의해 부품이 집어 올려지고 기판상에 배치될 수 있다. 상기 부품 배치 유닛은 상기 노즐에 관한 상기 부품의 배향을 결정하기 위한 하나 이상의 센서를 추가로 포함한다. 상기 센서와 상기 노즐 사이에 하나 이상의 광학 소자가 배치된다. 상기 광학 소자의 제 1 초점면은 상기 노즐의 중심 축선과 적어도 실질적으로 일치하는 한편, 제 2 초점면은 상기 센서와 실질적으로 일치하며, 상기 센서에 의해 생성된 이미지가 상기 부품의 외형 이미지이다.
부품 배치 유닛, 노즐, 기판, 센서, 광학 소자, 초점면

Description

부품 배치 유닛 및 이를 포함하는 부품 배치 장치 {A COMPONENT PLACEMENT UNIT AS WELL AS A COMPONENT PLACEMENT DEVICE COMPRISING SUCH A COMPONENT PLACEMENT UNIT}
도 1은 본 발명에 따른 부품 배치 장치의 일부분의 사시도.
도 2는 도 1의 부품 배치 장치 내에 사용되는 본 발명에 따른 부품 배치 유닛의 측면도.
도 3은 도 2에 도시된 부품 배치 유닛의 광학 경로의 전개된 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 부품 배치 유닛의 대안의 실시예의 광학 경로의 전개된 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 부품 배치 유닛의 다른 대안의 실시예의 광학 경로의 전개된 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 부품 배치 유닛의 또 다른 대안의 실시예의 광학 경로의 전개된 평면도.
도 7은 본 발명에 따른 또 다른 대안의 실시예의 광학 경로의 측면도.
도 8은 도 1에 도시된 부품 배치 장치 내에 사용될 수 있는, 본 발명에 따른 부품 배치 유닛의 다른 실시예의 측면도.
도 9는 도 8에 도시된 부품 배치 유닛의 광학 경로의 전개된 평면도.
도 10은 도 8에 도시된 본 발명에 따른 부품 배치 유닛 내에 사용되는 동심 확대 광학계의 다른 실시예의 사시도.
도 11은 본 발명에 따른 부품 배치 유닛의 다른 실시예의 측면도.
도 12는 본 발명에 따른 부품 배치 유닛의 또 다른 실시예의 평면도.
이들 도면에서 동일 또는 유사 부재에 대해 동일한 도면 부호가 사용된다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1: 부품 배치 장치 2: 기판 공급/배출 장치
3: 부품 배치 유닛 4: 긴 U자형 프레임
5: 제 1 슬라이드 6: 제 2 슬라이드
8: 중심 축선 9: 이미지 장치
11: 센서 12,13: 렌즈
14: 편향 거울 15: 광원
16: 제 1 초점면 18: 제 2 초점면
본 발명은 기판상에 부품을 배치시키기 위한 부품 배치 유닛에 관한 것이며, 이러한 부품 배치 유닛은 중심 축선을 중심으로 회전가능한 하나 이상의 노즐을 포함하며, 이러한 노즐에 의해 부품이 집어 올려지고 기판상에 배치될 수 있으며, 이 부품 배치 유닛은 상기 노즐에 관한 상기 부품의 배향을 결정하기 위한 하나 이상 의 센서, 및 상기 센서와 상기 노즐 사이에 배치되는 하나 이상의 광학 소자를 포함하며, 광학 소자의 제 1 초점면은 노즐의 중심 축선과 적어도 실질적으로 일치하는 한편, 제 2 초점면은 센서와 실질적으로 일치하며, 센서에 의해 생성된 이미지가 부품의 외형 이미지이다.
본 발명은 또한 하나 이상의 기판 공급/배출 장치, 하나 이상의 부품 공급기, 및 하나 이상의 부품 배치 유닛을 포함하는 부품 배치 장치에 관한 것이다.
미국특허공보 제 5,559,727호에 개시된 부품 배치 유닛은 노즐에 의해 집어 올려져서 기판 위로 원하는 위치에 부품이 이동되는 부품 배치 장치에 사용된다. 부품이 이동되는 동안, 노즐에 관한 부품의 배향은 센서에 의해 결정된다. 이때, 기판상의 원하는 위치에 부품이 위치된다. 노즐에 관한 부품의 배향의 결정은 부품 배치 유닛이 부품 공급기로부터 기판으로 이동되는 동안 실시되므로, 부품을 집어 올리고 배치시키는데 최소량의 시간이 필요하다. 알려진 부품 배치의 단점은 부품이 기판상에 배치될 수 있는 정확한 위치에 대한 정보를 얻기 위해 분리 수단이 사용되어야만 한다는 것이다.
본 발명의 목적은 노즐에 관한 부품의 배향과 기판상의 부품의 원하는 위치가 정확하고, 신속하며 신뢰가능한 방법으로 결정될 수 있게 하는 부품 배치 유닛을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 기판의 적어도 일부분의 이미지가 마찬가지로 센서에 의해 생성될 수 있고 제 1 초점면의 일부분이 노즐의 중심 축선과 적어도 부분적으로 일치하고 제 1 초점면의 일부분이 기판과 적어도 부분적으로 일치한다는 점에서, 본 발명에 따른 부품 배치 유닛에 의해 달성된다.
이러한 방법으로, 부품의 이미지들은 기판의 적어도 일부분의 이미지들과 함께 노즐에 관한 부품의 배향을 결정하기 위해 센서에 의해 생성될 수 있다. 상기 일부분은 부품이 그 위에 위치되는 기판의 일부분인 것이 바람직하다. 기판의 이미지를 생성시킴으로써, 기판에 관한 노즐의 배향을 간단한 방법으로 결정할 수 있다. 노즐에 관한 부품의 위치의 결정을 자주 "부품 정렬(component alignment; CA)"라고 하는 한편, 기판에 관한 노즐의 위치의 결정을 또한 "보오드 정렬(board alignment; BA)"이라 한다.
센서에 의해 부품 정렬과 보오드 정렬을 실행할 수 있으므로, 보오드 정렬을 위해 개별의 센서를 사용할 필요가 없다. 이것은 추가의 센서에 대한 비용을 절감시켜줄 뿐만 아니라, 추가로 부품 정렬 및 보오드 정렬 모두에 대해 하나의 센서를 사용하는 것은 특히 2개의 센서를 상호 보정하는 것을 필요로 하지 않으므로 상당히 보다 정확한 결과를 얻게 한다.
노즐 및 기판 모두의 중심 축선이 제 1 초점면 내에 위치하므로, 부품 및 기판 모두의 보다 선명한 이미지가 센서상에 얻어진다. 광학 소자와 중심 축선 사이에 편향 소자가 배치되며, 예컨대, 광학 축선은 기판에 대해 가로로 연장한다. 이것은 부품과 기판의 이미지가 이동식 부재의 사용없이 생성될 수 있게 한다.
영국특허출원 제 2,183,820호에 개시된 부품 배치 유닛에서는 노즐에 위해 집어 올려진 부품이 중심 축선을 중심으로 회전하는 한편, 다수의 광원에 의해 광선이 부품이 방사된다. 광원에 의해 방사된 광선은 검출기에 의해 수용된다. 상기 광선은 부품에 의해 방해되어, 부품에 의해 검출기에 그림자가 투사된다. 이들 그림자 이미지와 컴퓨터 내에 저장된 연관된 노즐의 회전 위치로부터, 노즐에 관한 부품의 배향이 제각기 공지된 방법으로 결정될 수 있다.
이러한 공지된 부품 배치 유닛의 단점은 검출기상에 가능한 부품의 명확한 그림자를 생성시키기 위해 광원에 대해 비교적 높은 요구가 존재한다는 점이다. 부품 배치 유닛은 주변 빛에 대해 비교적 민감한데, 그 이유는 이러한 주변 빛도 역시 그림자 효과를 야기시킬 수 있기 때문이다. 또한, 센서는 특히 부품에 대한 먼지 입자에 민감하다. 또한, 센서에 의해 부품의 단일 섹션에 대한 외부 치수만이 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 부품 배치 유닛에 의해 센서상에 부품의 외형(contour)이 직접 이미지화되므로, 노즐에 대한 부품의 위치는 생성된 이미지로부터 직접 유도될 수 있다. 그림자를 사용하지 않기 때문에, 본 발명에 따른 부품 배치 유닛은 주변의 빛에 대해 보다 덜 민감하다. 또한, 센서는 부품 및/또는 광학 소자상의 먼지에 대해 보다 덜 민감하다.
본 발명에 따른 부품 배치 유닛의 일 실시예에서, 광학 소자의 광학 축선은 노즐의 중심 축선과 평행하게 연장하며, 광학 소자와 중심 축선 사이에 편향 소자가 배치되며, 노즐에 의해 집어 올려지는 부품의 하나 이상의 외형이 편향 소자에 의해 센서상에 이미지화될 수 있는 것을 특징으로 한다.
2개의 초점면 사이의 간격이 광학 축선에 대해 가로 방향으로 광학 소자와 센서의 치수와 비교해서 상대적으로 크기 때문에, 서로 평행하게 연장하는 중심 축 선 및 광학 축선을 가짐으로써 비교적 콤팩트한 부품 배치 유닛이 얻어진다.
본 발명에 따른 부품 배치 유닛의 다른 실시예에서, 광학 소자는 텔레센트릭(telecentric)인 것을 특징으로 한다.
광학 소자가 텔레센트릭이기 때문에, 광학 축선과 평행한 광선만이 이미지를 생성하기 위해 사용되며, 이로써 사선 효과의 발생을 최소화한다. 이 결과, 다른 것들 중에서도 센서상의 외형 위치는 광학 소자의 초점면 내에 부품이 위치되지 않는 경우에 영향을 받지 않는다.
본 발명에 따른 부품 배치 유닛의 또 다른 실시예에서, 광학 소자에 텔레센트릭 확대 광학계(telecentric enlarging optics)가 제공되는 것을 특징으로 한다.
이러한 텔레센트릭 확대 광학계를 사용함으로써 비교적 작은 부품과 비교적 큰 부품 모두의 이미지를 생성할 수 있다. 확대 광학계의 확대 정도는 부품 배치 유닛의 구성에서 부품 배치 유닛에 의해 배치되는 가장 큰 부품들의 크기에 맞추어 조정될 수 있다.
본 발명에 따른 부품 배치 유닛의 또 다른 실시예에서, 텔레센트릭 확대 광학계는 원통형 렌즈 및/또는 구형 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 원통형 렌즈 및 구형 렌즈는 유리 또는 플라스틱으로 제조하는 것이 비교적 용이하다. 구형 렌즈를 사용하는 장점은 서로에 대해 가로로 연장하는 2개 방향으로의 초점 맞추기가 원통형 렌즈가 사용되는 상황보다 용이하다는 점인데, 이것은 또한 예컨대 z축 방향의 이동을 필요하지 않으면서 z축 방향으로 부품 또는 노즐 측정을 가능하게 한다.
원통형 렌즈의 장점은 위치 허용오차가 비교적 보다 덜 정밀할 수 있는 한편 그럼에도 불구하고 양호한 이미지가 생성될 수 있다는 점이다. 또한, 이러한 원통형 렌즈는 제조가 비교적 용이하므로, 이러한 원통형 렌즈들은 비교적 저렴하다.
본 발명에 따른 부품 배치 유닛의 또 다른 실시예에서, 부품의 2차원 이미지는 센서에 의해 생성될 수 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 센서에 의해 부품의 전체 외형의 이미지를 얻을 수 있어서, 노즐에 대한 부품의 위치를 보다 양호한 정밀도로 결정할 수 있다. 게다가 기판의 이미지가 그와 함께 동시에 생성된다면, 이미지들을 생성시키는데 필요한 시간이 감소되며 결국 측정 속도가 향상된다. 또한, 상이한 부분 높이에서의 측정을 실시할 수 있다. 하나의 센서를 사용하는 경우, 이것은 강건성을 향상시킨다.
본 발명에 따른 부품 배치 유닛의 또 다른 실시예에서, 이 부품 배치 유닛이 센서로부터 멀리 떨어진 초점면의 일측상에 위치하는 광원을 포함하는 것을 특징으로 한다.
광원은 센서상의 부품의 외형의 선명한 이미지를 얻기 위해 모든 가시적 위치에서 실질적으로 균일한 방법으로 그리고 충분한 정도로 부품에 조사하는 실질적인 임의의 광원일 수 있다. 부품의 균일한 조사를 얻기 위해, 광원에는 광원으로부터 전송 또는 반사에서 센서의 방향으로 확산시키는 확산기가 제공된다.
본 발명에 따른 부품 배치 유닛의 또 다른 실시예에서, 광학 축선 및 중심 축선이 교차(intersect)하는 것을 특징으로 한다.
노즐로부터 집어 올려진 부품은 이 경우 실질적으로 동일한 거리에 걸쳐 실질적으로 광학 축선의 어느 한 측면상으로 연장할 것이다. 광학 축선의 어느 한 측면상의 차이들은 노즐의 중심 축선에 관한 부품의 중심의 편향을 결정한다. 이러한 중심 축선에 관한 광학 축선의 배향은 비교적 작은 부품과 함께 사용하기에 특히 적합하며, 부품의 전체 외형이 광학 소자에 의해 센서상에 이미지화될 수 있다.
비교적 큰 부품의 외형을 결정하고자 한다면, 광학 축선과 중심 축선이 크로스하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 중심 축선의 일측상에 위치되는 부품의 외형들의 이미지들만이 센서에 의해 생성된다. 중심 축선을 중심으로 부품을 회전시키고 다수의 이미지들을 생성시킴으로써, 그럼에도 불구하고 부품의 전체 외형의 이미지가 얻어진다.
이제, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 부품 배치 장치(1)의 일부분의 사시도를 도시하며, 이러한 부품 배치 장치(1)는 기판 공급/배출 장치(2) 및 3개의 부품 배치 유닛(3)을 포함한다. 각각의 부품 배치 유닛(3)은 긴 U자형 프레임(4), 제 1 슬라이드(5) 및 제 2 슬라이드(6)를 포함하며, 제 1 슬라이드(5)는 긴 U자형 프레임(4)에 대해 이중 화살표(Y)로 나타낸 방향으로 이동가능하며, 제 2 슬라이드(6)는 제 1 슬라이드(5)에 대해 이중 화살표(X)로 나타낸 방향으로 이동가능하다. 제 2 슬라이드(6)에는 제 2 슬라이드(6)에 대해 이중 화살표(Z)로 나타낸 방향으로 이동가능한 노즐(7)이 제공된다. 도 2에 명확하게 도시된 바와 같이, 노즐(7)은 z-방향과 평행하게 연장하는 중심 축선(8)을 중심으로 이중 화살표(φ)로 나타낸 방향으로 회전가능하다. 제 2 슬라이드(6)에는 이미지 장치(9)와, 중심 축선(8)과 평행하게 연장하는 광학 축선(10)이 추가로 제공된다. 이미지 장치(9)는 센서(11), 전방에 배치되는 렌즈(12, 13), 렌즈(13)의 전방에 부분적으로 배열되는 편향 거울(14), 및 광원(15)을 포함한다. 편향 거울(14)은 광학 축선(10)과 45°의 각도를 갖는다. 렌즈(12, 13)는 노즐(7)의 중심 축선(8)과 일치하는 텔레센트릭 광학 소자(telecentric optical element)인 제 1 초점면(16)을 형성한다. 제 1 초점면(16)은 기판 공급/배출 장치(2)에 의해 지지되는 기판(17)과 또한 일치한다. 렌즈(12, 13)에 의해 형성된 광학 소자의 제 2 초점면(18)은 센서(11)와 일치한다.
광원(15)은 제 1 초점면(16)으로부터 멀리 떨어진 광학 소자(12, 13)의 일측상에 위치되며, 예컨대 진공의 적용을 통하여 예컨대 노즐(7)에 의해 집어 올려진 부품(19)의 확산 조명을 제공한다.
이 부품(19)은 부품 공급 위치(20)로부터 노즐(7)에 의해 집어 올려졌다. 이러한 노즐(7)은 그 단부가 제각기 공지된 방법으로 화살표(X 및 Y)로 표시된 방향으로 이동되었다.
부품(19)이 부품 공급 위치(20)로부터 기판(17)상의 원하는 위치(21)로 이동되는 동안, 부품(19)이 부착된 노즐(7)은 중심 축선(8)을 중심으로 이중 화살표(φ)로 나타낸 방향으로 회전된다. 이렇게 회전하는 동안, 미리 알려진 다수의 회전 위치에서 제 1 초점면(16) 내에 존재하는 부품(19)의 외형의 이미지들이 센서(11)에 의해 생성된다. 이러한 부품(9)의 외형의 이미지로부터, 노즐(7)에 대한 부품(19)의 위치 및 배향이 계산 유닛에 의해 결정될 수 있다. 또한, 기판(17)상의 원하는 위치(21)의 하나 이상의 이미지들이 센서(11)에 의해 생성된다. 계산 유닛 내에 저장되는 긴 U자형 프레임(4)에 대한 제 2 슬라이드(6)의 위치에 생성되었던 이러한 이미지들로부터, 노즐(7)에 대한 원하는 위치(21)의 위치선정과 이에 따른 원하는 위치(21)에 대한 부품(19)의 위치선정이 결정될 수 있다. 결국, 부품(19)은 원하는 위치(21)에 정밀하게 배치될 수 있다.
즉, 렌즈(12, 13)가 중심 축선(8) 옆에 위치되므로, 부품(19)은 이미지 장치(19)의 부재들을 이동시킬 필요없이 기판(17)상에 위치될 수 있다. 이러한 방법으로, 부품 배치 유닛의 여러 소자들이 서로에 관해 정확하게 위치된 채로 유지되는 것을 보장한다.
부품(19)의 외형이 센서(11)에 의해 감지되므로, 노즐(7)에 대한 부품(19)의 위치 및 배향을 비교적 간단한 방법으로 결정할 수 있다. 광학 소자가 텔레센트릭(telecentric; 다중 복합 영상) 특성을 가지므로, 부품(19)의 선명한 이미지가 얻어진다.
도 3에 도시된 위치에서, 중심 축선(8)은 광학 축선(10)과 교차(intersect)한다. 이러한 중심 축선(8)의 위치는 특히 센서(11)상에 그 전체 외형이 이미지화될 수 있는 비교적 작은 부품(19)에 적합하다. 보다 큰 부품(19)의 경우에, 중심 축선(8)을 광학 축선(10)으로부터 약간의 거리만큼 떨어지게 위치시키고 중심 축선(8)을 제 1 초점면(16) 내에 여전히 놓여지게 하는 것이 바람직하다. 이러한 위치에서, 광학 축선(10) 근처에 위치한 부품(19)의 일측만이 센서(11)에 의해 이미지화될 것이다. 그러나, 중심 축선(8)을 중심으로 부품(19)을 회전시킴으로써, 부품(19)이 그 전체 회전을 완료한 후에 그리고 부품(19)의 외형의 다수의 이미지들 이 생성된 후에, 이에도 불구하고 중심 축선(8)에 대한 부품(19)의 위치가 결정될 수 있다.
2개의 이미지 장치(9)를 갖춘 슬라이드(6)를 제공할 수도 있는데, 하나의 이미지 장치(9)는 부품(19)의 이미지들을 생성시키기 위한 것이며, 다른 하나의 이미지 장치(9)는 기판(21)의 이미지들을 생성시키기 위한 것이다. 이러한 대안의 실시예들이 도 4 내지 도 8에 도시된다.
도 4는 대안의 광학 경로(optical path)를 나타내는데, 중심 축선(8)과 광학 축선(10)이 크로스(cross)하며 거리(d) 만큼 서로 이격된다. 이러한 중심 축선의 위치는 특히 화살표(φ)에 의해 나타낸 방향으로 부품(19)을 회전시킴으로써 그럼에도 불구하고 센서(11)상에 그 전체 외형이 이미지화될 수 있는 비교적 큰 부품(19)에 적합하다.
도 5는 렌즈(12, 13)와 중심 축선(8) 사이에 2개의 프리즘 요소(22, 23)가 배열되며, 이 결과 광학 축선이 중심 축선(8)과 교차(intersect)가 아닌 크로스(cross)하게 된다는 점에서 도 3에 도시된 실시예와 상이한 대안의 실시예를 도시한다. 이러한 방법으로, 역시, 센서(11)상에 부품(19)의 일측만을 이미지화할 수 있는 한편, 이에 불구하고 중심 축선(8)을 중심으로 화살표(φ)으로 나타낸 방향으로 부품(19)을 회전시킴으로써 부품(19)의 전체 외형에 관한 정보가 얻어진다.
도 6은 단지 하나의 프리즘(22)이 사용된다는 점에서 도 5에 도시된 실시예와 상이한 다른 대안의 실시예를 나타낸다. 본 실시예에서, 제 1 초점면(16)은 센서(11)와 렌즈(13) 사이로 광학 축선에 대해 가로로 연장하지 않지만, 그와 함께 둔각을 포함한다. 이러한 실시예에서도, 광학 축선은 중심 축선(8)과 크로스하지 않으며, 부품(19)의 일측의 이미지를 생성시킬 수 있다.
도 7은 슬라이드(26)를 포함한 부품 위치 장치의 대안의 실시예를 도시한다. 이 슬라이드(26)는 편향 거울(14)과 노즐(7) 사이에 비임 시프터(beam shifter; 27)가 배치된다는 점에서 도 2에 도시된 슬라이드(6)와 상이하다. 이러한 비임 시프터(27)는 도 5에 도시된 프리즘(22, 23), 또는 도 6에 도시된 프리즘(22)을 포함한다.
비교적 작은 부품(19)의 외형들을 결정하고자 한다면, 이 부품(19)은 노즐(7)에 의해 광학 경로(28) 내에 배치되며 부품(19)과 렌즈(13) 사이에 단지 편향 거울(14)이 배치된다. 비교적 큰 부품(19)이 위치된다면, 이 부품(19)은 노즐(7)에 의해 Z-방향으로 위로 이동되며 부품(19)이 광학 경로(29) 내에 위치된다. 이 경우에, 부품(19)과 렌즈(13) 사이에 편향 거울(14) 뿐만 아니라 비임 시프터(27)도 배치된다. 이러한 방법으로, 배치되는 부품(19)의 크기에 따라, 센서(11)상에 직접 부품의 전체 외형을 이미지화할 수도 있고 부품(19)의 일측의 외형을 이미지화할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 전체 부품에 대한 정보는 부품을 회전시키고 다수의 이미지를 생성시킴으로써 얻어진다.
도 8은 슬라이드(46)를 포함하는 본 발명에 따른 부품 배치 장치의 또 다른 실시예를 도시한다. 이러한 슬라이드(46)는 광학 소자(47)가 렌즈(12, 13)에 추가로 텔레센트릭 확대 광학계(48)를 포함한다는 점에서 도 2에 도시된 슬라이드(6)와 상이하다. 또한 도 2 내지 도 8에 명확히 도시된 바와 같이, 렌즈(12, 13) 사이에 정지 플레이트(stop plate; 49)가 배치되며, 이러한 정지 플레이트(49)에는 비교적 작은 통로(50)가 제공된다.
도 9에 보다 명확히 도시된 바와 같이, 텔레센트릭 확대 광학계(48)는 2개의 구형 렌즈(51, 52)를 포함한다. 이들 구형 렌즈(51, 52) 사이에 편향 거울(14)이 배치된다. 텔레센트릭 확대 광학계(48)는 노즐(7)에 의해 비교적 큰 부품(19)을 집어 올릴 수 있게 하며, 이러한 부품(19)의 하나 이상의 측면이 센서(11)상에 이미지화될 수 있다. 본 실시예에서, 부품(19)은 예컨대 도 4에 도시된 실시예에서보다 상당히 클 수도 있다. 비교적 작은 부품(19)이 노즐(7)에 의해 집어 올려질 수 있다면, 전체 부품(19)은 도 8 및 도 9에 도시된 실시예에 의해 센서(11)상에 이미지화될 것이다.
도 10은 2개의 원통형 렌즈(59, 60)를 포함하는 텔레센트릭 확대 광학계(58)의 대안의 실시예를 나타낸다. 원통형 렌즈(59)는 바닥측에 45°의 각도로 접지되었으며, 이 결과 편향 거울로서 기능하는 평면(61)이 얻어졌다. 이러한 편향 거울의 장점은 텔레센트릭 확대 광학계(58)가 노출된 광학면이 보다 적기 때문에 먼지에 대해 보다 덜 민감하다는 것이다.
렌즈(12, 13) 뿐만 아니라 렌즈(51, 52, 59, 60)는 플라스틱 또는 유리로 이루어질 수 있다.
구형 렌즈(51, 52)의 장점은 부품(19)의 이미지들이 서로에 대해 가로로 연장하는 모든 방향으로 초점이 맞춰져서, z-방향으로 부품(19)을 이동시킬 필요없이 Z-방향으로 노즐(7) 또는 부품(19)에 대한 측정을 실시할 수 있다는 점이다.
렌즈(13)와 제 1 초점면(16) 사이에서의 텔레센트릭 확대 광학계(48, 58)의 확대 인자는 설계자 자신에 의한 간단한 방법으로, 그 중에서도 특히 부품 픽-업 유닛(component pick-up unit)에 의해 집어 올려지고 배치되는 가장 큰 부품(19)에 따라 결정될 수 있다.
텔레센트릭 확대 광학계(48, 58)를 사용하는 경우의 중요한 인자는 그것을 중심으로 화살표(φ)로 나타낸 방향으로 부품(19)이 회전하는 중심 축선(8)이 제 1 초점면(16) 내에 위치된다는 것이다. 이 경우에, 중심 축선은 광학 축선(10)과 일치하지 않아서 센서(11)에 의해 비교적 큰 부품(19) 뿐만 아니라 비교적 작은 부품(19)도 감지할 수 있는 것이 바람직하다. 작은 부품(19)은 부품(19)의 완전한 이미지를 얻기 위해 단지 180°회전될 필요가 있다. 비교적 큰 부품(19)은 바람직하게 부품(19)의 모든 측면을 감지하기 위해 360°회전되어야 한다.
도 8에 도시된 실시예에서, 원하는 위치(21)가 감지되는 광학계는 텔레센트릭 특성을 가질 필요가 없다. 그러나, 부품(19)의 적절한 감지가 가능하기 위해서, 비교적 작은 통로(50)가 제공된 정지 플레이트(49)가 제시될 필요가 있으며, 부품(19)의 이미지화가 텔레센트릭 수단에 의해 실시되어야 한다.
다른 가능성에 의하면, 텔레센트릭 확대 광학계는 렌즈 대신 거울을 포함할 수도 있다.
바람직하게, 슬라이드(46) 내에 존재하는 모든 부품들이 일체화되며, 정밀한 제조 허용오차를 갖는 비교적 작은 슬라이드(46)를 실현할 수 있다. 또한, 이와 관련해서, 센서(11)로부터 얻은 정보를 처리하는데 필요한 전자 부품과 여러 부품 들을 제어하는데 필요한 전자 부품을 일체화시킬 수 있다. 이러한 방법으로 비용의 추가 감소가 실현된다.
도 11은 z', z" 방향과 평행하게 연장하는 중심 축선(8', 8")을 중심으로 이중 화살표(4', 4")로 나타낸 방향들로 회전가능한 광학 축선(10)의 양측에 배치된 노즐(7', 7")을 포함한다는 점에서 도 8의 부품 배치 유닛과 상이한, 본 발명에 따른 부품 배치 유닛(71)의 측면도를 나타낸다. 이 부품 배치 유닛(71)은 노즐(7', 7")에 의해 집어 올려진 부품(19', 19")을 각각 조사하는 2개의 광원(15', 15")을 추가로 포함한다. 이 부품 배치 유닛(71)은 센서(11), 그 전방에 배치된 렌즈(12, 13), 센서(11)와 렌즈(12, 13) 사이에 배치된 정지 플레이트(49), 및 렌즈(13)와 각자의 광원(15') 사이에 배치된 텔레센트릭 확대 광학계(48', 48")를 포함한다. 텔레센트릭 확대 광학계(48)와 마찬가지로, 텔레센트릭 확대 광학계(48', 48")에는 렌즈(51', 52', 51", 52"), 및 이들 렌즈 사이에 배치되는 편향 거울(14', 14")이 제공된다. 이 부품 배치 유닛(71)에 의해 2개의 부품을 동시에 또는 순차적으로 집어 올리고 배치시킬 수 있는 한편, 센서(11)에 의해 부품들(19', 19")을 동시에 감지할 수 있다. 기판(17)의 원하는 위치(21)의 이미지는 상기 부품(19', 19")의 상기 감지와 동시에 생성될 수 있다. 광학 축선(10', 10")은 중심 축선(8', 8")과 교차 또는 크로스할 수도 있다.
도 12는 노즐(7) 및 연관된 광원(15) 및 텔레센트릭 확대 광학계(48)를 2개가 아닌 4개를 포함한다는 점에서 부품 배치 유닛(71)과 상이한 부품 배치 유닛(81)의 평면도이다. 도 12에서, 4개의 유닛의 여러 성분들을 ', ", "' 및 ""으로 각각 나타낸다. 부품 배치 유닛(81)은 4개의 부품(19)의 이미지와 기판(17)상의 위치(21)의 이미지를 동시에 생성시킬 수 있게 한다. 도 12에 도시된 부품 배치 유닛(81)에서, 광학 축선(10', 10", 10"', 10"")은 중심 축선(8', 8", 8"', 8"")과 교차한다.
물론, 광학 축선(10)은 도 8의 실시예에서의 경우와 마찬가지로 중심 축선(8)과 크로스될 수도 있다. 물론, 광학 축선(10)은 예컨대, 특정 노즐(7)에 의해 비교적 작은 부품들만이 집어 올려지게 되는 경우에 4개의 위치 중 하나 이상의 위치에서 텔레센트릭 확대 광학계(41)를 생략할 수도 있다.
본 발명에 따른 부품 배치 유닛에 의하면, 센서상에 부품의 외형이 직접 이미지화되므로 노즐에 대한 부품의 위치가 생성된 이미지로부터 직접 유도될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 부품 배치 유닛은 그림자를 사용하지 않기 때문에 주변의 빛에 대해 보다 덜 민감하다. 또한, 센서는 부품 및/또는 광학 소자상의 먼지에 대해 보다 덜 민감하다.

Claims (10)

  1. 기판(17)상에 부품(19)을 배치시키기 위한 부품 배치 유닛(1)으로서,
    부품(19)을 집어 올리고 기판(17)상에 배치시킬 수 있는 중심 축선(8)을 중심으로 회전가능한 하나 이상의 노즐(7)과, 상기 노즐(7)에 관한 상기 부품(19)의 배향을 결정하기 위한 하나 이상의 센서(11)로서, 상기 중심 축선(8)에 대하여 고정된 위치를 갖는 상기 하나 이상의 센서(11), 및 상기 센서(11)와 상기 노즐(7) 사이에서 광학 빛 경로(optical light path)내에 배치되는 하나 이상의 광학 소자(element)를 포함하며,
    상기 광학 소자의 제 1 초점면(16)이 상기 노즐(7)의 중심 축선(8)과 일치하는 한편, 제 2 초점면(18)이 상기 센서(11)와 일치하며, 상기 센서(11)에 의해 생성된 이미지가 상기 부품(19)의 외형(contour) 이미지이고,
    상기 기판(17)의 상기 부품이 위치할 부분의 이미지가 또한 상기 센서(11)에 의해 생성될 수 있으며, 상기 제 1 초점면의 일부분이 상기 노즐(7)의 중심 축선(8)과 일치하고 상기 제 1 초점면의 일부분이 상기 기판(17)과 일치하며, 상기 기판(17)이 상기 중심 축선(8)에 대해 가로로(transversely) 연장하며,
    사용되는 상기 광학 소자가 상기 기판(17) 상에서 상기 부품 (19)의 배치를 방해하지 않도록, 상기 광학 소자는 상기 중심 축선으로부터 떨어진 고정된 거리에 위치하는 것을 특징으로 하는, 부품 배치 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 소자의 광학 축선(10)은 상기 노즐(7)의 중심 축선(8)과 평행하게 연장하며, 상기 광학 소자와 상기 중심 축선(8) 사이에 편향 소자가 배치되며, 상기 노즐(7)에 의해 집어 올려지는 상기 부품(19)의 하나 이상의 외형(contour)이 상기 편향 소자에 의해 상기 센서(11)상에 이미지화되는 것을 특징으로 하는 부품 배치 유닛.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광학 소자는 텔레센트릭(telecentric)인 것을 특징으로 하는 부품 배치 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 광학 소자에 텔레센트릭 확대 광학계가 제공되는 것을 특징으로 하는 부품 배치 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 텔레센트릭 확대 광학계는 원통형 렌즈(12) 및/또는 구형 렌즈(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 배치 유닛.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 부품(19)의 2차원 이미지는 상기 센서(11)에 의해 생성될 수 있는 것을 특징으로 하는 부품 배치 유닛.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 부품 배치 유닛(1)은 상기 센서(11)로부터 멀리 떨어진 상기 초점면의 일측상에 위치하는 광원(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 배치 유닛.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광학 축선(10)과 상기 중심 축선(8)이 인터섹트(intersect)하는 것을 특징으로 하는 부품 배치 유닛.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광학 축선(10)과 상기 중심 축선(8)이 크로스(cross)하는 것을 특징으로 하는 부품 배치 유닛.
  10. 하나 이상의 기판(17) 공급/배출 장치(feed-in/feed-out device), 하나 이상의 부품 공급기, 및 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 하나 이상의 부품 배치 유닛(1)을 포함하는 부품 배치 장치.
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