KR101569180B1

KR101569180B1 - 자재 접착 장치

Info

Publication number: KR101569180B1
Application number: KR1020140032893A
Authority: KR
Inventors: 고윤성; 김재성
Original assignee: 주식회사 프로텍
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2015-11-16
Also published as: CN104934351B; TWI604571B; KR20150111397A; CN104934351A; TW201537694A

Abstract

본 발명은 자재 접착 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 제1자재들에 대해 순차적으로 각각 제2자재를 접착하는 작업을 수행하는 자재 접착 장치에 관한 것이다.
본 발명은 상술한 바와 같은 필요성을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상면에 접착제가 도포된 제1자재에 대해 빠르고 안정적으로 제2자재를 가압하여 접착할 수 있는 자재 접착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자재 접착 장치는, 복수의 제1자재들에 대해 각각 빠르고 안정적으로 제2자재를 가압하여 접착시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 자재 접착 장치는 복수의 제1자재들에 대해 순차적으로 제2자재를 가압하여 접착하는 작업을 효율적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.

Description

자재 접착 장치{Apparatus for Bonding Products}

본 발명은 자재 접착 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 제1자재들에 대해 순차적으로 각각 제2자재를 접착하는 작업을 수행하는 자재 접착 장치에 관한 것이다.

반도체 칩의 상면에 리드(lid)를 접착하거나 반도체 패키지의 상면에 리드를 부착하는 것과 같이 제1자재의 상면에 제2자재를 접착하는 공정은 반도체 공정을 비롯한 다양한 전자 제품의 제조 공정에 사용된다. 최근에는 복수의 반도체 칩 또는 복수의 기판을 적층하여 전자 소자나 전자 부품을 제조하는 공정도 사용되고 있다.

이와 같은 적층 공정에 있어서, 제1자재는 제2자재가 부착될 지점에 접착제가 도포된 상태로 공급된다. 이 경우 제2자재는 접착제가 도포된 제1자재의 한지점 또는 복수의 지점에 각각 배치된 후 가압되어 부착된다.

경우에 따라서는 제1자재의 상면에 제2자재를 부착하는 공정을 수행하기 위하여, 도 1에 도시한 것과 같은 형태의 트레이를 사용하기도 한다. 특히 반도체 분야에서는 국제반도체표준협의기구(JEDEC; Joint Electron Device Engineering Council)의 표준에 의해 규격화된 트레이를 이용하여 자재를 거치하고, 각 공정들 사이에 자재를 전달한다.

이와 같은 트레이는 도 1에 도시한 것과 같이 사각 평판 형태로 형성된다. 트레이(1)는 사각 형상의 몸체부(5)에 그 몸체부(5)를 상하로 관통하는 복수의 관통공(2)이 일정 간격으로 배열되어 있다. 관통공(2) 내측 하부에는 내측으로 돌출되도록 걸림부(3)가 형성된다. 이와 같은 트레이(1)의 관통공(2)에 제1자재(11)가 끼워져 거치된다. 걸림부(3)는 제1자재(11)의 하면을 지지한다.

통상 이와 같은 트레이(1)는 관통공(2)의 내주 크기가 제1자재(11)의 외곽 크기보다 큰 것이 주로 사용된다. 관통공(2)의 내주 크기를 제1자재(11)의 외곽 크기보다 크게 함으로써 제1자재(11)를 트레이(1)의 관통공(2)에 넣거나 빼는 것이 용이해 진다.

이와 같은 트레이(1)의 각 관통공(2)에 거치된 각각 제1자재(11)에 제2자재(12)를 접착하기 위해서 제1자재(11)의 상면에 에폭시와 같은 접착제를 도포한다. 이와 같이 접착제가 도포된 제1자재들(11)이 거치된 트레이(1)가 공급되면, 각각의 제1자재(11) 위에 제2자재(12)를 배치하여 접착하게 된다.

상술한 바와 같이 관통공(2)의 내주 크기는 제1자재(11)의 외주 크기보다 크므로, 관통공(2)의 내벽과 제1자재(11)의 외벽 사이에 공간이 존재한다. 이로 인해 관통공(2)의 내부에서 각 제1자재(11)는 위치와 각도가 각각 다르게 배치될 수밖에 없다. 또한, 걸림부(3)의 높이가 일정하지 않거나 관통공(2)에 제1자재(11)가 배치된 상태가 안정적이지 않은 경우에는, 관통공(2)의 내부에서 제1자재(11)가 수평하게 배치되지 않고 기울어져 있는 경우도 자주 발생한다. 이와 같이 트레이(1)에 제1자재(11)가 각각 거치된 상태와 방향 및 각도를 고려하여 제2자재(12)를 제1자재(11)에 대해 정확한 위치와 방향으로 가압하여 접착할 수 있는 장치가 필요하게 되었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 필요성을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상면에 접착제가 도포된 제1자재에 대해 빠르고 안정적으로 제2자재를 가압하여 접착할 수 있는 자재 접착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명의 자재 접착 장치는, 상면에 접착제가 도포된 상태로 공급되는 제1자재에 제2자재를 본딩하는 자재 접착 장치에 있어서, 상기 접착제가 도포된 상태의 상기 제1자재를 작업 영역으로 이송하는 제1자재 이송 유닛; 상기 제1자재 이송 유닛에 의해 상기 작업 영역에 배치된 상기 제1자재의 하면에 접촉하여 상기 제2자재를 본딩할 지점을 지지할 수 있도록 상기 작업 영역의 하측에 배치되는 워크 블록; 상기 워크 블록을 상기 제1자재 이송 유닛에 의한 상기 제1자재의 이송 방향과 나란한 제1방향(x 방향)으로 이송하는 블록 제1이송부와, 상기 워크 블록을 상기 제1방향에 수직하는 수평 방향(제2방향; y 방향)으로 이송하는 블록 제2이송부와, 상기 워크 블록을 상하로 승강하는 블록 승강부를 구비하는 블록 이송 유닛; 상기 제1자재에 본딩할 제2자재를 클램핑하는 본드 헤드; 및 상기 본드 헤드를 상기 제1방향으로 이송하는 헤드 제1이송부와, 상기 본드 헤드를 상기 제2방향으로 이송하는 헤드 제2이송부와, 상기 본드 헤드를 상하로 승강하는 헤드 승강부를 구비하는 헤드 이송 유닛;을 포함하는 점에 특징이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자재 접착 장치는, 복수의 제1자재들에 대해 각각 빠르고 안정적으로 제2자재를 가압하여 접착시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 자재 접착 장치는 복수의 제1자재들에 대해 순차적으로 제2자재를 가압하여 접착하는 작업을 효율적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 자재를 거치하여 공급하는 트레이의 일례를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자재 접착 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 자재 접착 장치의 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 자재 접착 장치의 상측 일부 구성을 제거한 상태의 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 자재 접착 장치의 일부 구성만을 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 구성의 평면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 구성에 트레이가 장착된 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 도 2에 도시된 자재 접착 장치의 워크 블록과 블록 이송 유닛을 도시한 사시도이다.
도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ선 단면도이다.
도 10 및 도 11은 도 2에 도시된 자재 접착 장치의 본드 헤드와 헤드 이송 유닛 등을 도시한 사시도이다.

이하, 본 발명에 따른 자재 접착 장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자재 접착 장치의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 자재 접착 장치의 평면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 자재 접착 장치의 상측 일부 구성을 제거한 상태의 사시도이다.

본 발명의 자재 접착 장치는 도 1에 도시된 것과 같은 트레이(1)에 거치되어 공급되는 제1자재(11)에 각각 제2자재(12)를 본딩하기 위한 장치이다. 트레이(1)는 사각 평판 형상으로 형성된 몸체부(5)에 일정 간격으로 관통공(2)이 형성되고, 각 관통공(2)에는 걸림부(3)가 구비된다. 관통공(2)은 사각형 형상으로 형성되며 제1자재(11)의 크기보다 조금 더 크게 형성된다. 관통공(2)은 몸체부(5)를 상하로 관통하도록 형성된다. 걸림부(3)는 관통공(2)의 내측에서 관통공(2)의 중심부를 향해 돌출되도록 형성된다. 제1자재(11)는 관통공(2)의 내부에 삽입되고 걸림부(3)에 의해 제1자재(11)의 하면 가장 자리가 지지된다. 상술한 바와 같이 관통공(2)의 크기는 제1자재(11)의 크기보다 조금 더 크게 형성되므로, 제1자재(11)는 관통공(2)에 쉽게 삽입될 수 있다. 이로 인해 트레이(1)에 가해지는 충격이나 트레이(1)의 움직임에 따라 관통공(2) 내부에 수용된 제1자재(11)는 흔들리거나 위치 및 각도가 수시로 변경될 수 있다. 트레이(1)에 거치된 각 제1자재(11)는 상면에 에폭시와 같은 접착제가 도포된 상태로 본 발명의 자재 접착 장치에 공급된다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예의 자재 접착 장치는, 제1자재 이송 유닛(100)과 워크 블록(210)과 블록 이송 유닛(200)과 본드 헤드(301)와 헤드 이송 유닛(300)을 포함하여 이루어진다. 위 구성들은 모두 베이스(101) 위에 설치된다. 본 실시예의 자재 접착 장치는, 도 2에 도시한 것과 같이 각각 2세트의 제1자재 이송 유닛(100)과 워크 블록(210)과 블록 이송 유닛(200)과 본드 헤드(301)와 헤드 이송 유닛(300)을 구비한다. 이와 같은 구조로 인하여 두개의 트레이(1)에 대해 동시에 제1자재(11)와 제2자재(12)의 본딩 작업을 수행하는 것이 가능하다.

제1자재 이송 유닛(100)은 트레이(1)를 공급받아 수평 방향(제1방향; x 방향)으로 이송한다. 이때 트레이(1)는 상면에 접착제가 도포된 제1자재(11)가 각 관통공(2)에 거치된 상태로 제1자재 이송 유닛(100)에 공급된다. 제1자재 이송 유닛(100)에 의해 트레이(1)는 제1자재(11) 위에 제2자재(12)를 부착하는 작업을 수행하기 위한 영역(작업 영역)으로 이송된다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 실시예의 제1자재 이송 유닛(100)은 제1방향으로 서로 나란하게 배치된 한쌍의 가이드 레일(111, 112)을 구비한다. 각 가이드 레일(111, 112)은 컨베이어 벨트(131)와 풀리(132)를 구비한다. 컨베이어 벨트(131)는 제1방향을 따라 연장되도록 배치되고 풀리(132)에 연결되어 움직이도록 설치된다. 트레이(1)의 양측단은 컨베이어 벨트(131)에 의해 지지된다. 컨베이어 벨트(131)의 작동에 의해 트레이(1)는 제1방향으로 이송된다.

한쌍의 가이드 레일(111, 112) 중 어느 하나는 제1방향에 수직하면서 지면에 나란한 수평 방향인 제2방향(y 방향)으로 이동 가능하게 설치된다. 본 실시예의 경우 도 3을 기준으로 좌우측 양단에 설치된 가이드 레일(111)은 고정되고 내측에 설치된 가이드 레일(112)은 제2방향을 따라 이동 가능하게 설치된다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 내측에 설치된 가이드 레일(112)은 레일 이송부(120)에 의해 제2방향으로 위치가 조절된다.

이와 같이 가이드 레일(111, 112) 중 하나를 제2방향을 따라 이동 가능하게 설치함으로써, 다양한 폭을 가진 트레이(1)에 대해 제1자재(11)와 제2자재(12)의 본딩 작업을 수행할 수 있는 장점이 있다.

워크 블록(210)과 블록 이송 유닛(200)은 제1자재 이송 유닛(100)의 하측에 배치된다.

도 8을 참조하면, 워크 블록(210)은 그 상단부가 상하로 연장되는 사각 기둥 형태로 형성된다. 워크 블록(210)의 상단부는 트레이(1)의 관통공(2)을 경유하여 상승할 수 있도록 그 단면 형상이 트레이(1)의 관통공(2) 및 걸림부(3)에 둘러싸이는 영역보다 작게 형성된다. 워크 블록(210)의 상면에는 흡착 구멍이 형성되고 그 흡착 구멍은 펌프와 연결되어 제1자재(11)의 하면을 흡착할 수 있도록 구성된다. 즉, 워크 블록(210)은 흡착하는 방법으로 제1자재(11)를 클램핑한다. 워크 블록(210)은 내부에 열선이 설치되어 있어서 온도 조절이 가능하다. 열선에 의해 워크 블록(210)을 가열함으로써 워크 블록(210)에 흡착된 제1자재(11)에 도포된 접착제를 가경화하거나 경화시킬 수 있다.

도 8을 참조하면, 블록 이송 유닛(200)은 워크 블록(210)을 베이스(101)에 대해 전후 좌우로 이송하고 상하로 승강한다. 블록 이송 유닛(200)은 블록 승강부(230)와 블록 제1이송부(221)와 블록 제2이송부(222)를 구비한다. 블록 제1이송부(221)와 블록 제2이송부(222)는 각각 워크 블록(210)을 제1방향과 제2방향으로 이송한다. 블록 승강부(230)는 워크 블록(210)을 상하로 승강한다. 블록 제1이송부(221)와 블록 제2이송부(222)의 작동에 의해 워크 블록(210)은 트레이(1)의 관통공(2)들 중 어느 하나의 하측에 배치된다. 이와 같은 상태에서 블록 승강부(230)가 워크 블록(210)을 상승시키면 워크 블록(210)은 바로 위의 관통공(2)에 배치된 제1자재(11)를 흡착하여 트레이(1) 위로 들어 올리게 된다. 동시에 열선에서 발생하는 열에 의해 제1자재(11)를 가열하게 된다.

도 9를 참조하면, 블록 이송 유닛(200)의 블록 승강부(230)는 승강 캠(232)과 승강 모터(231)와 캠 팔로우(233)를 구비한다. 승강 모터(231)와 승강 캠(232)은 블록 제2이송부(222)에 설치된다. 승강 모터(231)는 승강 캠(232)을 회전시킨다. 승강 캠(232)은 회전 중심에 대한 반경이 그 승강 캠(232)의 각도 변위에 따라 증감하도록 형성된다. 캠 팔로우(233)는 워크 블록(210)에 설치되고 승강 캠(232)에 연결된다. 캠 팔로우(233)는 승강 캠(232)의 회전 각도에 따라 승강 캠(232)에 연동하여 워크 블록(210)을 들어 올리거나 하강시킨다.

본드 헤드(301)와 헤드 이송 유닛(300)은 제1자재 이송 유닛(100)의 상측에 배치된다.

본드 헤드(301)는 제2자재(12)의 상면을 흡착할 수 있도록 구성된다. 즉, 본드 헤드(301)는 흡착하는 방법으로 제2자재(12)를 클램핑하게 된다.

도 2, 도 10 및 도 11을 참조하면, 헤드 이송 유닛(300)은 본드 헤드(301)를 베이스(101)에 대해 전후 좌우로 이송하고 상하로 승강한다. 헤드 이송 유닛(300)은 헤드 승강부(330)와 헤드 제1이송부(310)와 헤드 제2이송부(320)를 구비한다. 헤드 제1이송부(310)와 헤드 제2이송부(320)는 각각 본드 헤드(301)를 제1방향과 제2방향으로 이송한다. 헤드 승강부(330)는 본드 헤드(301)를 상하로 승강한다. 블록 제1이송부(221)와 블록 제2이송부(222)의 작동에 의해 본드 헤드(301)는 제2자재(12)를 흡착한 상태에서 워크 블록(210)에 의해 상승된 제1자재(11)의 상측에 배치된다. 이와 같은 상태에서 헤드 승강부(330)가 본드 헤드(301)를 하강시키면 본드 헤드(301)는 제2자재(12)를 제1자재(11)에 대해 가압할 수 있는 위치까지 하강한다.

본 실시예의 자재 접착 장치의 경우 제2자재(12)를 제1자재(11)에 대해 가압하는 역할을 헤드 가압 유닛(350)이 담당한다. 헤드 가압 유닛(350)은 헤드 이송 유닛(300)에 설치된다. 헤드 가압 유닛(350)은 로드 셀과 공압 액튜에이터를 구비한다. 공압 액튜에이터에 의해 헤드 승강부(330) 및 본드 헤드(301)를 하측으로 가압한다. 로드 셀은 하측으로 가해지는 압력을 측정한다. 즉, 로드셀에 의해 하측으로 가해지는 힘을 측정하면서 공압 액튜에이터에 가해지는 공압을 조절하여 본드 헤드(301)가 제2자재(12)를 제1자재(11)에 대해 누르는 힘이 사용자가 미리 설정한 힘으로 일정하게 유지되도록 한다.

상술한 바와 같이 제1자재(11)의 상면에는 접착제가 도포되어 있으므로 제2자재(12)는 제1자재(11)의 상면에 쉽게 본딩된다. 헤드 가압 유닛(350)이 본드 헤드(301)를 누르는 힘을 제거하고 본드 헤드(301)가 제2자재(12)를 흡착하는 진공을 해제하면, 워크 블록(210)은 서로 본딩된 제1자재(11)와 제2자재(12)를 흡착한 상태로 하강하여 트레이(1)의 관통공(2)에 제1자재(11)와 제2자재(12)의 조립체를 적재시킨다. 헤드 이송 유닛(300)은 본드 헤드(301)를 상승시키고 다음 제2자재(12)를 공급 받는 위치로 본드 헤드(301)를 수평 이동시킨다.

한편, 본 실시예의 자재 접착 장치는 제1카메라(410)와 제2카메라(420)를 구비한다. 도 2 내지 도 4에 도시한 것과 같이, 제2카메라(420)는 베이스(101)에 상측을 향하도록 설치된다. 본드 헤드(301)가 제2자재(12)를 흡착한 상태로 헤드 이송 유닛(300)이 본드 헤드(301)를 제2카메라(420)의 상측으로 이송하면, 제2카메라(420)는 본드 헤드(301)에 흡착된 제2자재(12)를 촬영한다. 제2카메라(420)는 제2자재(12)를 촬영하여 제2자재(12)의 위치와 각도를 파악한다. 도 11에 도시한 것과 같이, 제1카메라(410)는 하측을 향하도록 배치되어 헤드 이송 유닛(300)에 설치된다. 제1카메라(410)는 헤드 이송 유닛(300)에 의해 본드 헤드(301)와 함께 움직이면서 워크 블록(210)에 의해 흡착되어 상승한 제1자재(11)를 촬영한다. 제1카메라(410)는 제1자재(11)를 촬영하여 제1자재(11)의 위치와 각도를 파악한다. 제어부는 제1카메라(410)와 제2카메라(420)를 통해 각각 파악된 제1자재(11) 및 제2자재(12)의 위치를 이용하여 헤드 이송 유닛(300)을 제어함으로써 제2자재(12)를 제1자재(11)에 대해 정확한 위치로 이송한다.

한편, 상술한 바와 같은 헤드 이송 유닛(300)은, 본드 헤드(301)를 상하 방향 중심축(z 방향 축)에 대해 회전시키는 헤드 회전부(340)를 더 구비한다. 도 10을 참조하면 헤드 회전부(340)는 서보 모터로 구성되고 제어부의 신호에 따라 본드 헤드(301)를 회전시킨다. 제1카메라(410)와 제2카메라(420)에 의해 파악된 제1자재(11) 및 제2자재(12)의 각도를 이용하여 제어부는 헤드 회전부(340)를 제어함으로써 제1자재(11)에 대한 제2자재(12)의 각도를 정렬한다. 즉, 헤드 회전부(340)에 의해 제2자재(12)가 제1자재(1)에 정확한 각도로 부착될 수 있다.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 자재 접착 장치의 작동에 대해 설명한다.

먼저, 도 1에 도시된 것과 같은 트레이(1)의 각 관통공(2)에 제1자재(11)가 거치되어 제1자재 이송 유닛(100)으로 공급된다. 이때 상술한 바와 같이 제1자재(11)의 상면에는 접착제가 도포되어 있는 상태이다. 제1자재 이송 유닛(100)의 가이드 레일(111, 112) 중 하나(112)는 앞서 설명한 바와 같이 레일 이송부(120)에 의해 제2방향 위치가 조정된 상태이다. 레일 이송부(120)에 의해 한쌍의 가이드 레일(111, 112) 사이의 거리는 트레이(1)의 폭에 맞도록 조정된 상태이다.

본 실시예의 제1자재 이송 유닛(100)은 상술한 바와 같이 풀리(132)를 회전시켜 컨베이어 벨트(131)를 작동시킴으로써 트레이(1)를 제1방향을 따라 이송한다. 하측에는 워크 블록(210)이 배치되고 상측에는 본드 헤드(301)가 배치된 작업 영역에 트레이(1)가 도달하면 제1자재 이송 유닛(100)은 트레이(1)를 정지시킨다.

이와 같은 상태에서 블록 이송 유닛(200)이 작동하여 워크 블록(210)을 트레이(1)의 관통공(2)들 중 어느 하나의 하측에 배치시킨다. 블록 이송 유닛(200)의 블록 제1이송부(221)와 블록 제2이송부(222)가 각각 워크 블록(210)을 제1방향과 제2방향으로 이송하여 트레이(1)의 관통공(2)들 중의 하나의 하측에 배치한다. 이때, 워크 블록(210)은 내부에 설치된 열선에 의해 미리 설정된 온도로 가열된 상태이다. 이와 같은 상태에서 블록 이송 유닛(200)의 블록 승강부(230)는 워크 블록(210)을 상승시킨다. 도 9를 참조하면, 승강 모터(231)가 승강 캠(232)을 회전시키면 캠 팔로우(233)가 승강 캠(232)에 연동하여 워크 블록(210)을 들어 올리게 된다. 워크 블록(210)은 트레이(1)의 관통공(2)을 경유하여 제1자재(11)의 하면에 접촉하게 된다. 워크 블록(210)은 제1자재(11)를 흡착하여 고정한 상태에서 제1자재(11)를 트레이(1)의 상측으로 들어 올리게 된다. 이와 같은 상태에서 제1자재(11)는 그 상면에 제2자재(12)가 접착되도록 워크 블록(210) 위에서 대기하게 된다.

블록 이송 유닛(200)과 워크 블록(210)이 트레이(1)의 제1자재(11)들 중 하나를 들어 올리는 동안에 헤드 이송 유닛(300)과 본드 헤드(301)는 제2자재(12)가 공급되는 위치에서 제2자재(12)를 공급받아 흡착하게 된다. 제2자재(12)가 본드 헤드(301)에 흡착되면 헤드 승강부(330)는 본드 헤드(301)를 상승시킨다. 본 실시예의 도 10 및 도 11에 도시된 것과 같이 헤드 승강부(330)는 서보 모터와 볼 스크류로 구성되어 헤드 본드 헤드(301)를 상승시킨다. 다음으로 헤드 제1이송부(310)와 헤드 제2이송부(320)가 작동하여 본드 헤드(301)를 제2카메라(420)의 상측으로 이송한다. 제2카메라(420)는 제2자재(12)를 촬영하여 본드 헤드(301)에 흡착된 제2자재(12)의 위치와 방향을 파악할 수 있도록 한다. 다음으로 헤드 이송 유닛(300)의 헤드 제1이송부(310)와 헤드 제2이송부(320)가 본드 헤드(301) 및 제1카메라(410)를 워크 블록(210)의 상측으로 이송한다. 이때 제1카메라(410)는 워크 블록(210)이 흡착하고 있는 제1자재(11)를 촬영하여 제1자재(11)의 위치와 방향을 파악할 수 있도록 한다. 제어부는 각각 제1카메라(410)와 제2카메라(420)에서 얻은 영상을 분석하여 제1자재(11)와 제2자재(12) 사이의 상대 변위와 상대 각도를 계산한다. 그 계산 결과를 바탕으로 제어부는 헤드 회전부(340)를 작동시켜 제1자재(11)에 대한 제2자재(12)의 각도를 조정한다. 다음으로 제어부는 헤드 제1이송부(310)와 헤드 제2이송부(320)를 작동시켜 제1자재(11)에 접착될 정확한 위치로 제2자재(12)를 이송한다. 상술한 바와 같이 제1카메라(410)와 제2카메라(420) 및 헤드 이송 유닛(300)에 의해 제2자재(12)의 위치와 방향을 정확하게 조절할 수 있는 장점이 있다.

이와 같은 상태에서 헤드 승강부(330)가 작동하여 제2자재(12)를 흡착하고 있는 본드 헤드(301)를 하강시킨다. 헤드 승강부(330)에 의해 제1자재(11)에 접촉하거나 접촉하기 직전의 위치로 본드 헤드(301)를 하강시키면, 헤드 가압 유닛(350)이 본드 헤드(301)를 하강시켜 제2자재(12)를 제1자재(11)에 대해 누르게 된다. 제어부는 헤드 가압 유닛(350)의 로드셀을 통해 감지된 힘의 크기를 파악하면서 미리 설정한 힘으로 제2자재(12)를 가압할 수 있도록 헤드 가압 유닛(350)의 공압 액튜에이터를 제어한다. 한편, 도 9를 참고하면, 블록 승강부(230)는 상술한 바와 같이 승강 캠(232)과 캠 팔로우(233) 구조에 의해 워크 블록(210)을 상승시키므로 헤드 가압 유닛(350)에 의해 전달되는 힘에도 불구하고 워크 블록(210)을 안정적으로 지지할 수 있다. 승강 모터(231)는 승강 캠(232)을 회전시켜서 워크 블록(210)을 들어 올린다. 워크 블록(210)을 가압하는 힘은 캠 팔로우(233)를 통해 승강 캠(232)에만 전달되고 승강 모터(231)에는 전달되지 않는다. 이와 같은 구조로 인해 헤드 가압 유닛(350)이 강한 힘으로 워크 블록(210)을 가압하더라도 승강 캠(232)이 헤드 가압 유닛(350)의 힘을 지지하므로 승강 모터(231)는 손상되거나 파손되지 않는다. 워크 블록(210)도 헤드 가압 유닛(350)의 힘에 의해 하강하지 않는 장점이 있다.

헤드 가압 유닛(350)이 본드 헤드(301)를 가압하는 힘과 워크 블록(210)에서 전달되는 열에 의해, 제2자재(12)는 제1자재(11)에 접착된다. 미리 제어부에 설정된 시간 동안 본드 헤드(301)가 제2자재(12)를 가압한 후에는, 본드 헤드(301)는 제2자재(12)에 대한 흡착을 해제하고 헤드 승강부(330)는 본드 헤드(301)를 상승시킨다. 헤드 이송 유닛(300)은 다음 제2자재(12)를 공급 받기 위한 위치로 본드 헤드(301)를 이송한다.

블록 승강부(230)는 워크 블록(210)을 하강시키고 제2자재(12)가 접착된 제1자재(11)가 트레이(1)의 관통공(2)에 거치되면 워크 블록(210)은 제1자재(11)에 대한 흡착을 해제하고 계속하여 하강한다.

블록 이송 유닛(200)은 워크 블록(210)을 트레이(1)의 다음 제1자재(11)를 들어 올릴 수 있는 위치로 이송한다.

트레이(1)에 거치된 모든 제1자재(11)에 대해서 상술한 바와 같은 과정을 반복하여 제2자재(12)를 접착하게 된다.

트레이(1)의 모든 제1자재(11)에 제2자재(12)를 접착하는 공정이 완료되면, 제1자재 이송 유닛(100)은 트레이(1)를 공급하였던 위치로 반송하여 적재되도록 하거나, 트레이(1)가 공급되는 방향과 동일 방향으로 계속 이송하여 대기하고 있는 언로더에 트레이(1)가 적재되도록 한다.

상술한 바와 같이 본 실시예의 자재 접착 장치는 2세트의 자재 접착 장치가 하나의 베이스(101) 위에 설치되는 구조로 되어 있으므로, 각 세트의 자재 접착 장치에서는 각각 개별적으로 동시에 상술한 바와 같은 순서로 트레이(1)의 제1자재(11)에 대해 제2자재(12)를 접착하게 된다.

본 실시예의 자재 접착 장치는 상술한 바와 같이 트레이(1)에 적재된 다수의 제1자재(11)에 대해 각각 개별적으로 제2자재(12)의 변위와 각도를 조절하여 접착시키므로, 제1자재(11)와 제2자재(12)의 접착 공정을 매우 높은 정확도로 수행할 수 있는 장점이 있다.

또한, 트레이(1)에 적재된 제1자재(11)를 동시에 가열하는 것이 아니라 워크 블록(210)이 하나씩 제1자재(11)를 순차적으로 들어 올려 가열하므로, 제1자재(11)에 도포된 접착제의 경화가 미리 진행되지 않고 제2자재(12)와 접촉한 상태에서만 경화가 진행되는 장점이 있다. 이로 인해 제1자재(11)와 제2자재(12)의 접착 품질이 매우 우수하고 접착력도 매우 강하게 장기간 유지할 수 있는 장점이 있다. 또한, 제1자재(11)와 제2자재(12)의 접착이 완료된 후에도 제1자재(11)에 대한 제2자재(12)의 위치와 각도가 변경되지 않고 계속하여 유지되는 장점이 있다.

이상, 본 발명의 자재 접착 장치에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위가 앞에서 설명하고 도시한 형태로 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 앞에서 워크 블록(210)의 내부에서는 열선이 설치되어 제1자재(11)를 가열하는 것으로 설명하였으나, 경우에 따라서는 워크 블록의 내부에 열선이 설치되었더라도 열선을 작동시키지 않아 제1자재를 가열하지 않을 수도 있다. 또한 경우에 따라서는 워크 블록 내부에 열선이 설치되지 않은 구조의 자재 접착 장치를 구성하는 것도 가능하다.

또한, 앞에서 2세트의 자재 접착 장치가 하나의 베이스(101)에 설치되는 구조를 예로 들어 설명하였으나 1세트의 자재 접착 장치를 하나의 베이스에 설치하는 구조로 자재 접착 장치를 구성하는 것도 가능하다.

또한, 앞에서 설명한 실시예의 자재 접착 장치는 헤드 가압 유닛(350)을 구비하는 것으로 설명하였으나, 별도로 헤드 가압 유닛(350)을 구비하지 않고 헤드 이송 유닛의 헤드 승강부로 본드 헤드를 하강시키는 기능과 본드 헤드를 가압하는 기능을 모두 수행하도록 구성하는 것도 가능하다.

또한, 앞에서 블록 승강부(230)는 승강 모터(231)와 승강 캠(232) 및 캠 팔로우(233)로 구성되는 것으로 설명하였으나, 블록 승강부는 워크 블록을 승강시킬 수 있는 구성이면 다른 다양한 기계 요소가 사용될 수 있다. 예를 들어, 실린더, 볼스크류, 랙-피니언 및 벨트 기구 등을 이용하여 블록 승강부를 구성하는 것도 가능하다.

또한, 앞에서 한쌍의 가이드 레일(111, 112) 중 하나는 제2방향으로 위치 조절이 가능하게 설치되는 것으로 설명하였으나 한쌍의 가이드 레일을 모두 베이스 위에 고정하는 방법으로 설치하는 것도 가능하다. 제1자재 이송 유닛(100)이 트레이(1)를 이송하는 메커니즘도 상술한 바와 같이 컨베이어 벨트(131)를 사용하지 않고 가이드 레일을 따라 움직이는 그리퍼(gripper)를 사용하는 것도 가능하다.

또한, 앞에서 제1자재(11)와 제2자재(12) 사이의 각도를 조절하기 위해서 헤드 회전부(340)를 사용하는 것으로 설명하였으나, 경우에 따라서는 본드 헤드를 회전시키지 않고 워크 블록을 회전시키는 구조의 자재 접착 장치를 구성하는 것도 가능하다.

또한, 워크 블록(210)과 본드 헤드(301)가 각각 제1자재(11) 및 제2자재(12)를 클램핑하는 방법 역시 흡착하는 방법 이외에 다른 다양한 방법을 사용하는 것이 가능하다.

또한, 앞에서 제1자재(11)는 트레이(1)에 거치되어 공급되는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 경우에 따라서는 트레이(1)를 사용하지 않고 트레이와 유사하게 사각판 형으로 형성되거나 기판 형태로 형성된 제1자재가 하나씩 공급되는 경우에도 도 2 내지 도 11을 참조하여 설명한 실시예의 자재 접착 장치를 사용하여 제2자재를 접착하는 공정을 수행하는 것이 가능하다. 이 경우 자재 이송 유닛(100)은 제1자재의 양측단을 지지하여 제1자재를 작업 영역으로 공급한다. 제1카메라(410)와 제2카메라(420)는 각각 제1자재 및 제2자재를 촬영하고, 블록 이송 유닛(200)은 제1자재에 제2자재를 부착할 지점의 하부로 워크 블록(210)을 이송한 후 워크 블록(210)을 상승시켜 제1자재의 하면에 접촉하면서 제1자재를 지지하도록 한다. 이 경우 워크 블록(210)은 제1자재를 들어 올리지는 않고 제1자재의 하면에 접촉하여 지지하기만 한다. 이와 같은 상태에서 워크 블록(210)이 제1자재를 흡착하면, 헤드 이송 유닛(300)이 제2자재를 이송하여 제1자재에 대해 접촉시키고 헤드 가압 유닛(350)이 제1자재를 제2자재에 대해 가압한다. 워크 블록(210)이 제1자재에 도포된 접착제를 간접적으로 가열함으로써 제2자재가 제1자재에 접착되도록 한다. 제1자재에 여러 종류의 제2자재를 접착하는 경우에는 각 지점마다 위와 같은 과정을 반복하여 각각 제2자재를 접착시킨다. 이 경우 제1자재에 도포된 접착제를 제2자재가 접착될 지점마다 각각 개별적으로 경화시키면서 제2자재를 접착시킬 수 있는 장점이 있다. 복수의 제1자재들에 대해 각각 위와 같은 과정을 반복함으로써 순차적으로 제2자재를 제1자재에 접착하는 공정을 수행할 수 있다.

1: 트레이 2: 관통공
3: 걸림부 5: 몸체부
11: 제1자재
12: 제2자재 101: 베이스
100: 제1자재 이송 유닛 111, 112: 가이드 레일
120: 레일 이송부 131: 컨베이어 벨트
132: 풀리 210: 워크 블록
200: 블록 이송 유닛 230: 블록 승강부
231: 승강 모터 232: 승강 캠
233: 캠 팔로우 221: 블록 제1이송부
222: 블록 제2이송부 301: 본드 헤드
300: 헤드 이송 유닛 330: 헤드 승강부
310: 헤드 제1이송부 320: 헤드 제2이송부
340: 헤드 회전부 350: 헤드 가압 유닛
410: 제1카메라 420: 제2카메라

Claims

상면에 접착제가 도포된 상태로 공급되는 제1자재에 제2자재를 본딩하는 자재 접착 장치에 있어서,
상기 접착제가 도포된 상태의 상기 제1자재를 작업 영역으로 이송하는 제1자재 이송 유닛;
상기 제1자재 이송 유닛에 의해 상기 작업 영역에 배치된 상기 제1자재의 하면에 접촉하여 상기 제2자재를 본딩할 지점을 지지할 수 있도록 상기 작업 영역의 하측에 배치되는 워크 블록;
상기 워크 블록을 상기 제1자재 이송 유닛에 의한 상기 제1자재의 이송 방향과 나란한 제1방향(x 방향)으로 이송하는 블록 제1이송부와, 상기 워크 블록을 상기 제1방향에 수직하는 수평 방향(제2방향; y 방향)으로 이송하는 블록 제2이송부와, 상기 워크 블록을 상하로 승강하는 블록 승강부를 구비하는 블록 이송 유닛;
상기 제1자재에 본딩할 제2자재를 클램핑하는 본드 헤드; 및
상기 본드 헤드를 상기 제1방향으로 이송하는 헤드 제1이송부와, 상기 본드 헤드를 상기 제2방향으로 이송하는 헤드 제2이송부와, 상기 본드 헤드를 상하로 승강하는 헤드 승강부를 구비하는 헤드 이송 유닛;을 포함하고,
상기 본드 헤드는 상기 제2자재를 흡착하는 방법으로 클램핑하는 것을 특징으로 하는 자재 접착 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 워크 블록은, 상기 제2자재를 본딩할 지점의 상기 제1자재의 하면을 흡착하여 지지하는 것을 특징으로 하는 자재 접착 장치.
제1항에 있어서,
상기 본드 헤드가 상기 제2자재를 상기 제1자재에 대해 가압할 수 있도록 상기 헤드 이송 유닛에 설치되어 상기 본드 헤드를 하측으로 가압하는 헤드 가압 유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자재 접착 장치.
제1항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 워크 블록에 의해 클램핑된 상기 제1자재의 위치를 파악할 수 있도록 상기 본드 헤드에 설치되어 상기 제1자재를 촬영하는 제1카메라; 및
상기 본드 헤드에 의해 클램핑된 상기 제2자재의 위치를 파악할 수 있도록 상기 제2자재를 촬영하는 제2카메라;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자재 접착 장치.
제1항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1자재 이송 유닛은, 상기 제1방향에 나란하게 배치되어 상기 제1자재의 양측단을 지지하는 한쌍의 가이드 레일을 구비하는 것을 특징으로 하는 자재 접착 장치.
제6항에 있어서,
상기 제1자재 이송 유닛의 상기 한쌍의 가이드 레일 중 어느 하나는 제2방향으로 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 자재 접착 장치.
제6항에 있어서,
상기 제1자재 이송 유닛의 한쌍의 가이드 레일은 각각 상기 제1자재를 지지하면서 이송하는 컨베이어 벨트와 상기 컨베이어 벨트에 연결되어 회전하는 풀리를 구비하는 것을 특징으로 하는 자재 접착 장치.
제1항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 블록 이송 유닛의 블록 승강부는, 승강 캠과, 상기 승강 캠을 회전시키는 승강 모터 및 상기 승강 캠의 회전 각도에 따라 그 승강 캠에 연동하여 승강할 수 있도록 상기 워크 블록에 설치되는 캠 팔로우를 구비하는 것을 특징으로 하는 자재 접착 장치.
제1항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 워크 블록은, 클램핑된 상기 제1자재에 도포된 상기 접착제를 가열할 수 있도록 열선에 의해 온도 조절이 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 자재 접착 장치.
제5항에 있어서,
상기 헤드 이송 유닛은, 상기 제1카메라와 제2카메라에 의해 각각 파악된 상기 제1자재와 제2자재의 방향을 고려하여 상기 본드 헤드를 회전시키는 헤드 회전부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자재 접착 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1자재는, 사각 형상의 몸체부에 상기 몸체부를 상하로 관통하는 복수의 관통공이 일정 간격으로 배열되고 상기 각 관통공의 내측 하부에는 상기 관통공의 내측을 향해 돌출되도록 형성된 걸림부를 구비하는 트레이의 상기 각 관통공에 각각 상기 제1자재가 각각 하나씩 거치되어 공급되고,
상기 제1자재 이송 유닛은, 상기 트레이를 상기 작업 영역으로 이송하는 방법으로 상기 제1자재를 이송하고,
상기 블록 이송 유닛은, 상기 작업 영역에 배치된 트레이의 각 관통공을 경유하여 상기 워크 블록이 상기 제1자재를 들어 올릴 수 있도록 상기 워크 블록을 제1방향 및 제2방향으로 이송하여 승강하고,
상기 워크 블록은, 상기 블록 이송 유닛에 의해 상승하는 제1자재를 클램핑하고,
상기 헤드 이송 유닛은, 상기 워크 블록에 의해 상승된 제1자재에 상기 본드 헤드에 클램핑된 제2자재를 가압하여 본딩할 수 있도록 상기 본드 헤드를 이송하는 것을 특징으로 하는 자재 접착 장치.
제12항에 있어서,
상기 워크 블록과 본드 헤드는 각각 상기 제1자재와 제2자재를 흡착하는 방법으로 클램핑하는 것을 특징으로 하는 자재 접착 장치.
제12항에 있어서,
상기 본드 헤드가 상기 제2자재를 상기 제1자재에 대해 가압할 수 있도록 상기 헤드 이송 유닛에 설치되어 상기 본드 헤드를 하측으로 가압하는 헤드 가압 유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자재 접착 장치.
제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 워크 블록에 의해 클램핑된 상기 제1자재의 위치를 파악할 수 있도록 상기 본드 헤드에 설치되어 상기 제1자재를 촬영하는 제1카메라; 및
상기 본드 헤드에 의해 클램핑된 상기 제2자재의 위치를 파악할 수 있도록 상기 제2자재를 촬영하는 제2카메라;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자재 접착 장치.
제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1자재 이송 유닛은, 상기 제1방향에 나란하게 배치되어 상기 트레이의 양측단을 지지하는 한쌍의 가이드 레일을 구비하는 것을 특징으로 하는 자재 접착 장치.
제16항에 있어서,
상기 제1자재 이송 유닛의 상기 한쌍의 가이드 레일 중 어느 하나는 제2방향으로 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 자재 접착 장치.
제16항에 있어서,
상기 제1자재 이송 유닛의 한쌍의 가이드 레일은 각각 상기 제1자재를 지지하면서 이송하는 컨베이어 벨트와 상기 컨베이어 벨트에 연결되어 회전하는 풀리를 구비하는 것을 특징으로 하는 자재 접착 장치.
제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 블록 이송 유닛의 블록 승강부는, 승강 캠과, 상기 승강 캠을 회전시키는 승강 모터 및 상기 승강 캠의 회전 각도에 따라 그 승강 캠에 연동하여 승강할 수 있도록 상기 워크 블록에 설치되는 캠 팔로우를 구비하는 것을 특징으로 하는 자재 접착 장치.
제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 워크 블록은, 클램핑된 상기 제1자재에 도포된 상기 접착제를 가열할 수 있도록 열선에 의해 온도 조절이 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 자재 접착 장치.
제15항에 있어서,
상기 헤드 이송 유닛은, 상기 제1카메라와 제2카메라에 의해 각각 파악된 상기 제1자재와 제2자재의 방향을 고려하여 상기 본드 헤드를 회전시키는 헤드 회전부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자재 접착 장치.