KR102000870B1 - 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자재들의 본딩을 위해 자재들을 정렬하는 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치는, 경사면을 가진 자재에 전자 부품을 용이하게 본딩할 수 있는 효과가 있다.

Description

경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치{Apparatus for Bonding Flexible Part Including Inclined Leads}

본 발명은 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자재들의 본딩을 위해 자재들을 정렬하는 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치에 관한 것이다.

반도체 칩과 같은 전자 부품을 기판과 같은 자재에 본딩하기 위해 다양한 방법이 사용된다. 플립칩 형태로 형성된 반도체 칩을 기판에 플럭스로 가접한 후에 리플로우를 경유하여 전자 부품을 본딩할 수도 있고, 와이어 본딩에 의해 전자 부품을 본딩할 수도 있다.

이와 같은 종래의 본딩 방식은 기판(자재)에 본딩하기 위한 전자 부품 또는 전자 부품의 리드와 기판이 서로 수평하게 마주하도록 배치되는 상태를 전제로 하는 것이 일반적이다.

최근에는 전자 부품의 용도가 다양해지면서 기판과 전자 부품이 서로 기울어진 경우가 발생하게 되었다. 또한, 전자 부품을 기판에 전기적으로 연결하는 리드를 전자 부품 또는 기판의 배치 평면에 대해 경사지게 형성된 경사면에 본딩해야 하는 상황도 발생하게 되었다.

이와 같이 경사 리드를 가진 자재를 기판에 효과적으로 본딩할 수 있는 새로운 자재 정렬 장치가 필요하게 되었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 필요성을 해결하기 위해 위하여 안출된 것으로, 경사를 가진 접합면에 전자 부품을 효과적으로 본딩할 수 있는 구조를 가진 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치는, 제1자재와 제2자재가 서로 마주하는 평면에 대해 기울어지도록 형성된 상기 제1자재의 경사 리드를 상기 경사 리드와 마주하도록 형성된 제2자재의 경사 패드에 본딩하는 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치에 있어서, 베이스; 상기 베이스에 대해 회전 가능하게 설치되는 지지 브라켓; 상기 제1자재를 클램핑하는 제1고정부재; 상기 제2자재를 클램핑하는 제2고정부재; 상기 제2고정부재에 클램핑된 제2자재에 근접시키는 방향으로 상기 지지 브라켓에 대해 상기 제1고정부재를 이송하는 제1이송유닛; 상기 제1고정부재에 클램핑된 제1자재에 대한 상기 제2자재의 위치를 정렬하도록 상기 지지 브라켓에 대해 상기 제2고정부재를 이송하는 제2이송유닛; 상기 제1자재 및 제2자재에 접근하여 상기 제2자재의 경사 패드에 상기 제1자재의 경사 리드를 본딩하는 본딩 헤드; 상기 제1자재의 경사 리드 및 상기 제2자재의 경사 패드가 상기 본딩 헤드와 마주하는 방향이 되도록 상기 베이스에 대해 상기 지지 브라켓을 회전시키는 틸트 유닛; 상기 제1이송유닛과 제2이송유닛에 의해 상기 제1자재의 경사 리드와 상기 제2자재의 경사 패드가 서로 마주하도록 배치된 상태에서 상기 경사 리드와 경사 패드 사이의 간격을 촬영하는 제1카메라; 및 상기 제1카메라에서 촬영된 영상을 이용하여 상기 경사 리드와 경사 패드 사이의 간격을 조절하고 본딩하도록 상기 제1이송유닛과 제2이송유닛과 본딩 헤드와 틸트 유닛을 작동시키는 제어부;를 포함하는 점에 특징이 있다.

본 발명에 의한 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치는, 경사면을 가진 자재에 전자 부품을 용이하게 본딩할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치의 일부분에 대한 사시도이다.
도 3는 도 1에 도시된 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치에 의해 본딩되는 제1자재와 제2자재의 사시도이다.
도 4 내지 도 7은 도 1에 도시된 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치의 일부분에 대한 사시도이다.

먼저, 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치에 사용되는 자재들에 대해 설명한다.

제1자재(10)는 본체(11)와 복수의 경사 리드(12)와 복수의 수평 리드(13)를 구비한다. 제1자재(10)는 본체(11) 측면에 복수의 경사 리드(12)를 구비하고, 본체(11)의 반대쪽 측면에는 복수의 수평 리드(13)를 구비한다. 도 3을 참조하면, 경사 리드(12)는 본체(11)에 대해 기울어지게 형성된다. 수평 리드(13)는 본체(11)와 수평을 이루도록 형성된다. 경사 리드(12)와 수평 리드(13)의 본체(11)에 대한 각도는 정해져 있지만, 제1자재(10)의 제조 과정에서 경사 리드(12)의 실제 각도에는 오차가 있을 수 있다. 특히, 경사 리드(12)와 수평 리드(13)는 연성(flexible)의 금속 재질로 형성되므로 실제 형상과 각도는 제1자재(10)마다 차이가 있을 수 있다. 또한, 제1자재(10)의 복수의 경사 리드(12)와 수평 리드들(13)은 절곡 각도에 따라 조금씩 서로 형상에 차이가 있을 수 있다.

제2자재(20)는 접합부(21)와 복수의 경사 패드(22)와 복수의 수평 패드(23)를 구비한다. 도 3을 참조하면, 제2자재(20)의 접합부(21)는 제1자재(10)의 본체(11)와 마주하도록 평면적으로 형성된 부분이다. 경사 패드(22)는 접합부(21)에 대해 기울어지게 형성된다. 경사 패드(22)가 제2자재(20)와 이루는 각도는 상술한 경사 리드(12)와 제1자재(10)의 본체(11)가 이루는 각도와 일치한다. 수평 패드(23)는 접합부(21)와 수평을 이루도록 형성된다.

도 3을 참조하면, 제1자재(10)의 복수의 경사 리드(12)는 제2자재(20)의 복수의 경사 패드(22)에 각각 본딩된다. 상술한 바와 같은 제1자재(10) 및 제2자재(20)의 구조로 인해 경사 리드(12)와 경사 패드(22)는 각각 제1자재(10)의 본체(11)와 제2자재(20)의 접합부(21)가 서로 마주하는 평면에 대해 기울어진다. 제1자재(10)의 복수의 수평 리드(13)는 제2자재(20)의 복수의 수평 패드(23)에 각각 본딩된다. 수평 리드(13)와 수평 패드(23)는 제1자재(10) 본체(11)와 제2자재(20)의 접합부(21)가 서로 마주하는 평면과 수평하게 형성된다.

본 발명의 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치는 제1자재(10)와 제2자재(20) 사이의 배치 각도를 용이하게 조절할 수 있는 구조에 의해 경사 리드(12)와 경사 패드(22)를 효과적으로 본딩하는 것을 가능하게 한다.

다음으로, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 실시예에 따른 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치의 구성에 대해 설명한다. 이하에서는 지지 브라켓(200)을 기준으로 X 방향, Y 방향 및 Z 방향을 정의하여 설명하고 도시한다. 도 1 내지 도 7에 표시된 좌표축 역시 지지 브라켓(200)을 기준으로 정의된 좌표축이다.

도 1을 참조하면 본 실시예의 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치는 베이스(100)와 지지 브라켓(200)과 틸트 유닛(500)과 제1고정부재(300)와 제2고정부재(400)를 포함한다.

베이스(100)는 본 실시예에 따른 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치를 전체적으로 지지한다. 베이스(100)는 단단한 금속재의 프레임으로 구성된다.

지지 브라켓(200)은 베이스(100)에 설치된다. 지지 브라켓(200)은 베이스(100)에 대하여 회전 가능하게 설치된다.

틸트 유닛(500)은 베이스(100)에 설치된다. 틸트 유닛(500)은 지지 브라켓(200)을 베이스(100)에 대해 X 방향 회전축을 중심으로 회전시켜 지지 브라켓(200)의 각도를 조절한다.

본 실시예에 따른 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치에서 제1고정부재(300)는 X 방향으로 연장되는 모양으로 형성된다. 제1고정부의 한 쪽 말단에는 흡착홀이 형성된다. 제1고정부재(300)는 흡착홀을 통해 제1자재(10)의 본체(11)를 진공 흡착 방식으로 클램핑한다.

제1고정부재(300)는 지지 브라켓(200)에 대하여 Z 방향으로 승강 가능하게 설치된다. 제1이송유닛(310)은 지지 브라켓(200)과 제1고정부(300)의 사이에 설치된다. 제1이송유닛(310)은 지지 브라켓(200)에 대해 제1고정부재(300)를 Z 방향으로 승강시킨다. 제1이송유닛(310)이 제1고정부재(300)를 Z 방향으로 하강시키면 제1고정부재(300)에 클램핑된 제1자재(10)가 제2자재(20)에 접근하게 된다.

제1회전유닛(320)은 제1고정부재(300)와 제1이송유닛(310)의 사이에 설치된다. 제1회전유닛(320)은 제1고정부재(300)를 제1이송유닛(310)에 대해 회전시켜 제1자재(10)의 각도를 조절한다. 본 실시예의 경우, 제1회전유닛(320)은 제1고정부재(300)를 X 방향 회전축에 대해 회전시킨다.

제2고정부재(400)는 제2자재(20)를 클램핑한다. 본 실시예의 경우, 제2자재(20)와 대응하는 형상으로 형성된 홈에 제2자재(20)를 삽입하여 흡착함으로써, 제2고정부재(400)는 제2자재(20)를 고정한다.

제2고정부재(400)는 지지 브라켓(200)에 대하여 이동 가능하게 설치된다. 즉, 제2고정부재(400)는 지지 브라켓(200)을 기준으로 X 방향, Y 방향으로 움직일 수 있고, X 방향 회전축과 Y 방향 회전축에 대해 각각 회전할 수 있도록 지지 브라켓(200)에 설치된다.

제2이송유닛(410)은 지지 브라켓(200)과 제2고정부재(400)의 사이에 설치된다. 제2이송유닛은 지지 브라켓(200)에 대하여 제2고정부재(400)를 X 방향, Y 방향으로 이송한다.

제2이송유닛(410)은 제2고정부재(400)를 지지 브라켓(200)에 대해 X 방향 및 Y 방향으로 이송시켜 제1자재(10)에 대한 제2자재(20)의 위치를 정렬시킨다. 제2이송유닛(410)의 작동에 의해 제2자재(10)의 위치가 조정됨으로써, 제2자재(10)는 제1자재(10)에 대응하는 위치에 배치된다.

제2회전유닛(420)은 제2이송유닛(410)과 제2고정부재(400)의 사이에 설치된다. 제2회전유닛(420)은 제2고정부재(400)를 지지 브라켓(200)에 대하여 X 방향 회전축과 Y 방향 회전축을 중심으로 회전시킨다. 제2회전유닛(420)의 회전 작동에 의해 제2고정부재(400)에 클램핑된 제2자재(20)의 각도가 조절된다. 그에 따라 제2자재(20)의 접합부(21)와 제1자재(10)의 본체(11)가 서로 평행하게 정렬될 수 있다.

본딩 헤드(600)는 제1고정부재(300)와 제2고정부재(400)의 상측에 배치된다. 본 실시예의 경우, 대한민국 특허출원 제10-2016-7008501호(대한민국 특허공개번호 제10-2016-0068756호)에 개시된 것과 같은 구조의 본딩 헤드(600)를 사용한다. 즉, 캐필러리를 경유하는 구형(spherical)의 솔더볼을 순간적으로 녹여서 본딩 지점에 토출시키는 방식으로 자재를 본딩하는 본딩 헤드(600)를 사용한다.

펌프 헤드(700)는 제1고정부재(300)와 제2고정부재(400)의 상측에 배치된다. 본 실시예의 경우, 펌프 헤드(700)는 접착제로서 에폭시를 제2자재(20)에 도포할 수 있는 구조로 구성된다.

도 1을 참조하면, 제2카메라(820)는 제1고정부재(300)와 제2고정부재(400)의 상측에 배치된다. 제2카메라(820)는 제1고정부재(300)에 클램핑된 제1자재(10)와 제2고정부재(400)에 클램핑된 제2자재(20)를 각각 촬영하여 그 영상을 각각 제어부(900)로 전달한다. 제어부(900)는 제2카메라(820)에서 전달 받은 영상을 이용하여 제1자재(10)와 제2자재(20)의 위치와 각도를 각각 파악한다.

도 1을 참조하면, 제1카메라(810)는 제1고정부재(300)와 제2고정부재(400)의 측방향에 배치된다. 제1카메라(810)는 제1자재(10)의 경사 리드(12)와 제2자재(20)의 경사 패드(22)가 서로 마주하도록 배치된 상태에서 경사 리드(12)와 경사 패드(22) 사이의 간격을 촬영한다. 제1이송유닛(310), 제1회전유닛(320), 제2이송유닛(410) 및 제2회전유닛(420)에 의해 제1자재(10)의 경사 리드(12)와 제2자재(20)의 경사 패드(22)가 서로 마주하도록 배치되고, 틸트 유닛(500)에 의해 경사 리드(12)와 경사 패드(22)의 끝부분이 측방향을 향하도록 기울어지면, 제1카메라(810)가 경사 리드(12)와 경사 패드(22)의 끝부분을 촬영할 수 있는 상태가 된다. 이와 같은 상태에서 제1카메라(810)가 경사 리드(12)와 경사 패드(22)를 촬영한다. 제어부(900)는 제1카메라(810)에서 촬영된 이미지를 이용하여 경사 리드(12)와 경사 패드(22) 사이의 간격을 계산한다. 제어부(900)는 제2카메라(820)가 촬영한 영상을 바탕으로 제1이송유닛(310), 제1회전유닛(320), 제2이송유닛(410), 제2회전유닛(420), 틸트 유닛(500)의 작동을 제어하여 제1자재(10)와 제2자재(20)의 상대적 위치와 각도를 조절하고 정렬시킨다.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치의 작동에 대해 설명한다.

제1자재(10)는 별도로 마련된 로딩부(1000)를 통해 공급되어, 제1고정부재(300)의 흡착홀을 통해 클램핑된다. 도 2에 도시된 것과 같이, 제1고정부재(300)는 제1자재(10)의 본체(11)를 흡착하여 고정한다. 제2자재(20)도 로딩부(1000)를 통해 공급되어, 제2고정부재(400)에 고정된다.

이와 같은 상태에서 베이스 이동 장치(110)는 베이스(100)를 제2카메라(820) 하부로 이동시켜, 제1자재(10)의 고정 상태와 형상 및 각도를 제2카메라(820)로 촬영한다.

먼저, 제1자재(10)의 고정 상태를 촬영하기 위해, 제2카메라(820)는 제1자재(10)의 본체(11)가 수평을 이룬 상태에서 제1자재(10)를 촬영하여 그 이미지를 제어부(900)로 전달한다. 제어부(900)는 제2카메라(820)에 의해 촬영된 이미지를 이용하여 제1자재(10)의 위치와 각도를 확인한다. 제1자재(10)의 위치와 각도가 허용 범위를 벗어나는 경우, 제1자재(10)의 고정 상태를 불량으로 판단하고 다른 제1자재(10)를 로딩하여 다시 작업을 시작한다.

다음으로, 제1자재(10)의 경사 리드(12)의 형상 및 각도를 촬영하기 위한 동작을 설명한다. 도 4에 도시한 것과 같이, 제1회전유닛(320)은 제1고정부재(300)를 회전시켜서, 제1자재(10)의 경사 리드들(12)이 상측으로 향하여 연장되는 방향이 되도록 한다. 이와 같은 상태에서 제2카메라(820)는 제1자재(10)를 촬영하여 경사 리드들(12)의 이미지를 제어부(900)로 전달한다. 제어부(900)는 제2카메라(820)에 의해 촬영된 제1자재(10)의 이미지를 이용하여 경사 리드들(12)의 높이를 계산한다. 각각의 경사 리드(12) 사이에 높이 차가 없다면, 제1자재(10)의 경사 리드들(12)이 정상적으로 형성된 것이다. 각각의 경사 리드(12) 사이에 높이 차가 오차 범위를 벗어나는 경우에는 제1자재(10)의 경사 리드(12) 구조에 문제가 있는 것이다. 이 경우에는 제1자재(10)를 불량으로 판단하고 다음 제1자재(10)를 로딩하여 다시 작업을 시작한다.

다음으로, 제1자재(10)의 수평 리드(13)의 형상 및 각도를 촬영하기 위한 동작을 설명한다. 제1회전유닛(320)은 제1고정부재(300)를 회전시켜서, 제1자재(10)의 수평 리드들(13)이 상측으로 향하여 연장되는 방향이 되도록 한다. 이와 같은 상태에서 제2카메라(820)는 제1자재(10)를 촬영하여 수평 리드들(13)의 이미지를 제어부(900)로 전달한다. 제어부(900)는 앞서 경사 리드(12)를 촬영하여 확인한 것과 같은 방법으로 제1자재(10)의 수평 리드들(13)의 위치와 각도를 촬영하고 필요한 경우에는 제1자재(10)의 불량 여부를 판별한다.

또한, 도 4와 같은 상태에서 제1회전유닛(320)에 의해 제1자재(10)를 회전시켜서, 재1자재(10)의 하면을 제2카메라(820)로 촬영한다. 제1자재(10)의 본체(11)를 비롯한 제1자재(10)의 전체적인 형상을 이와 같은 각도에서 촬영할 수 있다.

상술한 바와 같이 몇 가지 각도에서 제1자재(10)를 제2카메라(820)로 촬영함으로써, 제어부(900)는 제1자재(10)의 위치와 각도를 파악할 수 있다. 이와 같이, 제1자재(10)의 촬영이 끝나면, 제2카메라(820)를 이용하여 제2자재(20)를 촬영한다. 틸트 유닛(500)과 제2회전유닛(420)은 제2자재(20)의 접합부(21)가 수평이 되도록 제2고정부재(400)를 회전시켜 제2자재(20)의 각도를 조절한다. 그 결과 제2자재(20)의 접합부(21)가 제2고정부재(400) 상부에 위치한 제2카메라(820)와 마주하게 된다. 제2카메라(820)는 제2자재(20)의 접합부(21)를 촬영하여 그 영상을 제어부(900)에 전송한다. 제어부(900)는 제2자재(20)의 영상을 이용하여, 제2자재(20)의 고정 상태와 형상과 위치 및 각도를 파악한다.

이와 같이, 제2카메라(820)가 제1자재(10)와 제2자재(20)의 위치와 각도를 촬영하여 그 정보를 제어부(900)로 전달하기 때문에, 추후 제어부(900)는 제1자재(10)와 제2자재의 상대적 위치를 정확하게 정렬할 수 있다.

다음으로 베이스 이동 장치(110)는 베이스(100)를 펌프 헤드(700)의 하부로 이동시킨다. 앞서 제2회전유닛(420)이 제2자재(20)의 접합부(21)가 수평이 되도록 제2고정부재(400)를 회전시켰기 때문에, 제2자재(20)의 접합부(21)는 제2고정부재(400) 상부에 위치한 펌프 헤드(700)와 마주하게 된다. 이 상태에서 펌프 헤드(700)가 제2자재(20)의 접합부(21)에 에폭시를 도포한다. 제2자재(20)의 접합부(21)에 도포된 에폭시의 접착력은 추후 제1자재(10)와 제2자재(20)가 안정적으로 본딩되도록 보조하는 역할을 수행한다.

다음으로, 도 5 내지 도 7을 참조하여 제1자재(10)와 제2자재(20)의 정렬을 위한 작동을 설명한다.

먼저, 베이스 이동 장치(110)가 베이스(100)를 본딩 헤드(600)의 하부로 이동시킨다. 제어부(900)는 상술한 제2카메라(820)의 촬영 정보를 바탕으로 제1자재(10)와 제2자재(20)의 위치 차이와 각도 차이를 계산한다.

이와 같이 계산된 위치 차이를 고려하여 제어부(900)는 제2이송유닛(410)에 의해 제2자재(20)의 위치를 조정한다. 또한 위에서 계산된 각도 차이를 고려하여 제어부(900)는 제2회전유닛(420)에 의해 제2자재(20)의 각도를 조정한다.

위와 같은 과정을 통해 제2자재(20)의 접합부(21)는 도 5에 도시된 것과 같이, 제1자재(10)의 본체(11) 하측에 정확한 위치와 방향으로 정렬된다. 본 실시예에 따른 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치에서 제2카메라(820)에 의한 촬영정보를 통해 제어부(900)가 제2이송유닛(410)과 제2회전유닛(420)을 제어하기 때문에 제2자재(20)의 위치를 정확하게 정렬하는 것이 가능하다. 제2이송유닛(410)과 제2회전유닛(420)에 의해 제2자재(20)는 각각 X축, Y축으로 이동하고 X축, Y축에 대해 회전하게 되므로, 제1자재(10)에 대한 제2자재(20)의 위치와 방향은 정확하게 조정될 수 있다.

다음으로, 제어부(900)는 제1이송유닛(310), 제1회전유닛(320), 틸트 유닛(500) 등을 작동시켜, 도 6에 도시한 것과 같은 상태가 되도록 한다.

제어부(900)는 제1이송유닛(310)을 작동시켜 제1자재(10)를 제2자재(20)에 접근시킨다. 이와 같은 상태에서 제어부(900)는 틸트 유닛(500)을 작동시켜 지지 브라켓(200)에 설치된 구성을 전체적으로 X 축을 중심으로 회전시킨다. 이와 같은 방법에 의해 제1자재(10)의 경사 리드들(12)이 도 6에 도시한 것과 같이 수평하게 배치되도록 한다. 이때, 경사 리드(12)와 경사 패드(22)가 서로 본딩될 수 있는 효과적인 각도로 배치되도록 제어부(900)는 제1자재(10)와 제2자재(20) 사이의 각도를 조절할 수 있다. 즉, 도 6에 도시한 것과 같이 제1자재(10)의 본체(11)와 제2자재(20)의 접합부(21)가 서로 평행하지 않고 기울어지도록 제어부(900)는 제2회전유닛(420)에 의해 제2자재(20)를 회전시킬 수도 있다.

이와 같은 상태에서 제1카메라(810)를 이용하여 경사 리드(12)와 경사 패드(22)의 상대적인 위치와 각도를 촬영한다. 제어부(900)는 제1카메라(810)에서 촬영된 이미지를 이용하여 제2이송유닛(410)과 제2회전유닛(420)을 작동시킴으로써 복수의 경사 리드들(12)과 복수의 경사 패드들(22)이 더욱 정확한 위치와 각도로 마주하도록 위치와 각도를 보정한다. 제2카메라(820)에서 촬영된 이미지만 사용하여 제1자재(10)와 제2자재(20) 사이의 위치와 각도를 보정하는 경우, 제1이송유닛(310), 제2이송유닛(410), 제1회전유닛(320), 제2회전유닛(420) 등의 기계적 작동의 오차와 다른 기타 원인으로 인해 본딩하기 직전의 경사 리드들(12)과 경사 패드들(22) 사이의 위치와 각도에 어느 정도 오차가 있을 수 있다. 그러나, 도 6에 도시한 것과 같이 제1카메라(810)를 이용하여 본딩하기 직전의 경사 리드들(12)과 경사 패드들(22)을 촬영하고, 제2이송유닛(410)과 제2회전유닛(420)에 의해 제2자재(20)를 움직여 위치와 각도를 다시 한번 보정한 후 본딩 헤드(600)로 본딩 작업을 수행하면, 전체적인 작업의 정확도와 품질을 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 특히, 마이크로미터 단위의 정밀한 오차범위 내에서 제1자재(10)와 제2자재(20)를 본딩하는 경우와 위와 같은 방법에 의하여 작업 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 연성 소재로 형성된 복수의 경사 리드들(12) 간에 형상과 위치에 오차가 있어서 제1카메라(810)에 의해 촬영된 경사 리드들(12)의 높이가 서로 다른 경우에, 해당 경사 리드들(12)의 높이의 평균값을 이용하여 제2자재(20)의 위치와 각도를 보정하면 경사 리드들(12)을 경사 패드들(22)에 각각 본딩하는 공정의 품질을 향상시킬 수 있다.

본 실시예의 경우, 제1카메라(810)는 수평 방향으로 촬영할 수 있도록 배치되어 본딩 헤드(600)의 솔더 볼이 토출되는 방향과 수직한 방향에서 경사 리드(12)와 경사 패드(22)를 촬영하게 되므로 더욱 정확하게 경사 리드(12)와 경사 패드(22)를 정렬하는 것이 가능하다.

제어부(900)에 의해 작동하는 본딩 헤드(600)는 용융된 솔더 볼을 토출하여 제1자재(10)의 경사 리드(12)와 제2자재(20)의 경사 패드(22)를 본딩시킨다. 제1자재(10)의 복수의 경사 리드(12)와 제2자재(20)의 복수의 경사 패드(22)가 모두 본딩되면, 수평 리드(13)와 수평 패드(23)를 본딩할 수 있도록 제어부(900)는 틸트 유닛(500)과 제1회전유닛(320)과 제1이송유닛(310) 등을 작동시켜 도 7에 도시한 것과 같은 상태가 되도록 한다.

틸트 유닛(500)은 제2자재(20)의 수평 패드들(23)이 수평 방향이 되도록 지지 브라켓(200)과 그 지지 브라켓(200)에 설치된 구성들을 회전시킨다. 제1회전유닛은 제1자재(10)의 수평 리드들(13)이 제2자재(20)의 수평 패드들(23)과 각각 마주하도록 제1자재(10)를 회전시킨다. 결과적으로 제1자재(10)의 본체(11)와 제2자재(20)의 접합부(21)도 서로 평행하게 마주한 상태가 된다. 이때, 제어부(900)는 제1자재(10)의 본체(11)와 제2자재(20)의 접합부(21) 사이의 간격과 수평 리드들(13)과 수평 패드들(23) 사이의 간격이 미리 설정된 간격에 도달하도록 제1이송유닛(310)과 제1회전유닛(320)을 적절히 제어한다. 경사 리드들(12)은 연성의 금속 재질로 형성되어 있으므로, 경사 패드들(22)에 각각 본딩된 경사 리드들(12)은 휘어지면서 제1자재(10)의 회전을 허용하게 된다.

필요한 경우 제어부(900)는 제2이송유닛(410)과 제2회전유닛(420)도 작동시켜서, 제1자재(10)의 회전운동에 동기하여 제2자재(20)가 움직이도록 할 수 있다.

이때, 앞에서 제2자재(20)의 접합부(21)에 도포된 에폭시로 인해, 제1자재(10)와 제2자재(20)는 서로 가접된다. 에폭시가 경화되면서 제1자재(10)와 제2자재(20) 사이의 접착력은 강화된다.

이와 같은 상태에서 본딩 헤드(600)는 용융된 솔더 볼을 토출하여 제1자재(10)의 복수의 수평 리드(13)와 제2자재(20)의 복수의 수평 패드(23)를 각각 본딩시킨다.

솔더 볼과 같이 용융된 상태의 재료를 이용해 두 재료를 접합하는 공정에서, 자재의 접합면이 수평면에 위치하도록 정렬하는 것이 중요하다. 특히, 본 발명의 경우와 같이 제1자재(10) 및 제2자재(20)가 입체적으로 형성되어 경사 리드(12)와 수평 리드(13)가 각각 경사지게 형성되고 경사 패드(22)와 수평 패드(23)도 각각 경사지게 형성된 경우, 상술한 바와 같은 구조에 의해 제1자재(10)와 제2자재(20)를 서로 정확하게 정렬하여 본딩할 수 있는 장점이 있다. 즉, 지지 브라켓(200)을 기준으로 제1자재(10)와 제2자재(20)를 서로 정렬한 상태에서 지지 브라켓(200)과 그 지지 브라켓(200)에 설치된 구성들을 전체적으로 틸트시킴으로써, 본딩 헤드(600)가 본딩 작업을 수행할 수 있는 공간과 방향을 효과적으로 확보할 수 있는 장점이 있다.

제1자재(10)와 제2자재(20)의 본딩이 완료되면, 별도로 마련된 언로딩부(2000)가 서로 본딩된 제1자재와 제2자재를 언로딩한다. 제1이송유닛(310)과 제2이송유닛(410)은 제1고정부재(300)와 제2고정부재(400)를 초기 위치로 이동시킨다. 베이스 이동 장치(110)는 베이스(100)를 로딩부(1000)로 이동시켜 다음 작업을 준비한다.

이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명하고 도시한 형태로 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 앞에서 설명한 제1자재(10)와 제2자재(20)는 하나의 예시에 불과하고 입체적으로 형성된 자재의 경사지게 형성된 접합면에 다른 전자 부품을 본딩하는 경우에 본 발명을 사용할 수 있다. 경사 리드, 경사 패드, 수평 리드, 수평 패드의 개수와 형상도 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 본 발명은 제1자재(10)와 제2자재(20)의 마주하는 평면에 대해 경사지게 형성된 경사 리드(12)와 경사 패드(22)를 서로 본딩할 수 있도록 구성된 점에 주요 특징이 있으므로, 앞에서 설명한 수평 리드(13)와 수평 패드(23)를 구비하지 않는 구조의 제1자재와 제2자재에 대해 본 발명을 적용하는 것도 가능하다.

또한, 앞에서는 베이스(100)가 제2카메라(820), 펌프 헤드(700), 본딩 헤드(600) 하부에서 베이스 이동 장치(110)에 의해 이송되는 것으로 설명하였으나, 베이스(100)와 제2카메라(820), 펌프 헤드(700), 본딩 헤드(600)의 위치는 다양하게 변형될 수 있다. 제1카메라의 위치 역시 제1자재 및 제2자재의 구조와 형상에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

또한, 베이스 이동 장치를 구비하지 않고 베이스가 고정된 구조의 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치를 구성하는 것도 가능하다.

또한, 앞에서는 먼저 제2카메라(820)로 자재들을 촬영하고 에폭시를 디스펜싱한 후 본딩 작업을 하는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 범위가 앞에서 설명한 실시예로 한정되는 것은 아니며 작업 순서는 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 펌프 헤드(700)를 구비하지 않는 구조의 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치를 구성하는 것도 가능하다. 이 경우, 본 발명의 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치는 제2자재에 접착제를 도포하지 않고 본딩 작업만 수행하게 된다. 제1자재와 제2자재 사이에 접착제를 도포하는 공정은 별도의 장치에서 수행될 수도 있고 그와 같은 공정이 필요하지 않은 경우도 있을 수 있다.

또한, 앞에서 제1고정부재(300)는 X 방향으로 연장되는 모양으로 형성되는 것으로 설명하였으나, 제1고정부재의 형태는 다양하게 구성될 수 있다.

또한, 앞에서 제1고정부재(300)는 제1자재(10)를 진공 흡착 방식으로 클램핑하는 것으로 설명하였으나, 제1고정부재(300)가 제1자재(10)를 클램핑하는 방식은 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어 제1자재가 금속재질일 경우에는 자력을 이용해 제1고정부재가 제1자재를 클램핑하는 것도 가능하다.

또한, 앞에서 제2고정부재는 제2자재(20)와 대응하는 형상으로 형성된 홈에 제2자재(20)를 삽입하여 흡착함으로써 제2자재(20)를 고정한다고 설명하였으나, 제2고정부재(400)가 제2자재(20)를 클램핑하는 방식은 진공흡착 방식 및 자력흡착 방식을 포함한 다양한 구성이 사용될 수 있다.

또한, 앞에서 제2이송유닛(410)이 제2고정부재(400)를 X 방향, Y 방향으로 이동시키고, 제2회전유닛(420)이 제2고정부재(400)를 지지 브라켓(200)에 대하여 X 방향 회전축과 Y 방향 회전축에 대해 각각 회전시키는 것으로 설명하였으나, 자재 간의 정렬을 위해 제2이송유닛과 제2회전유닛이 제2고정부재를 이송시키는 방향과 방법은 다양하게 구성될 수 있다.

또한, 앞에서 제1이송유닛(310)은 지지 브라켓(200)에 대하여 승강하여 제1고정부재(300)에 클램핑된 제1자재(10)를 제2자재(20)에 접근시키는 것으로 설명하였으나, 제1자재를 제2자재에 접근시키는 다양한 구성으로 제1이송유닛을 구성할 수 있다.

또한, 앞에서 경사 리드들과 경사 패드들을 서로 마주하도록 배치하고 본딩한 후에, 제1자재를 회전시켜 수평 리드들과 수평 패드들을 서로 마주하도록 배치하고 본딩하는 것으로 설명하였으나, 경사 리드들과 경사 패드들이 미리 정해진 각도록 기울어진 상태로 마주하도록 배치하여 본딩하는 것도 가능하고 처음부터 제1자재의 본체와 제2자재의 접합부를 서로 마주하도록 배치하여 본딩하는 것도 가능하다.

또한, 앞에서 제1회전유닛(320)과 제2회전유닛(420)을 구비하는 구조의 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치를 예로 들어 설명하였으나, 이들 중 어느 하나를 생략하는 것도 가능하고 경우에 따라서는 두 구성 모두 생략하여 본 발명을 구성하는 것도 가능하다.

또한, 앞에서 제1카메라(810)와 제2카메라(820)를 구비하는 것으로 설명하였으나, 더 많은 수의 카메라를 구성하여 자재들을 각각 촬영하는 구성도 가능하다. 즉, 펌프 헤드와 본딩 헤드에 각각 추가로 카메라를 설치하여 실시간으로 제1자재 및 제2자재의 위치와 방향을 확인하면서 각각 접착제 도포작업과 본딩 작업을 수행하도록 본 발명의 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치를 구성하는 것도 가능하다.

또한, 앞에서는 펌프 헤드(700)가 제2자재(20)의 측면에 에폭시를 디스펜싱하는 것으로 설명하였으나, 펌프 헤드가 도포하는 접착제는 에폭시가 아닌 다양한 접착성 물질이 사용될 수 있다.

또한, 본딩 헤드(600)의 구조 역시 앞에서 설명한 구조와 방식 이외에 다른 다양한 구조의 본딩 헤드를 사용하여 경사 리드와 경사 패드 및 수평 리드와 수평 패드를 각각 본딩하도록 본 발명의 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치를 구성하는 것이 가능하다.

10: 제1자재 11: 본체
12: 경사 리드 13: 수평 리드
20: 제2자재 21: 접합부
22: 경사 패드 23: 수평 패드
100: 베이스 110: 베이스 이동 장치
200: 지지 브라켓 300: 제1고정부재
310: 제1이송유닛 320: 제1회전유닛
400: 제2고정부재 410: 제2이송유닛
420: 제2회전유닛 500: 틸트 유닛
600: 본딩 헤드 700: 펌프 헤드
810: 제1카메라 820: 제2카메라
900: 제어부 1000: 로딩부
2000: 언로딩부

Claims (8)

1. 제1자재와 제2자재가 서로 마주하는 평면에 대해 기울어지도록 형성된 상기 제1자재의 경사 리드를 상기 경사 리드와 마주하도록 형성된 제2자재의 경사 패드에 본딩하는 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치에 있어서,
   베이스;
   상기 베이스에 대해 회전 가능하게 설치되는 지지 브라켓;
   상기 제1자재를 클램핑하도록 상기 지지 브라켓에 설치되는 제1고정부재;
   상기 제2자재를 클램핑하도록 상기 지지 브라켓에 설치되는 제2고정부재;
   상기 제2고정부재에 클램핑된 제2자재에 근접시키는 방향으로 상기 지지 브라켓에 대해 상기 제1고정부재를 이송하도록 상기 지지 브라켓에 설치되는 제1이송유닛;
   상기 제1고정부재에 클램핑된 제1자재에 대한 상기 제2자재의 위치를 정렬하도록 상기 지지 브라켓에 대해 상기 제2고정부재를 이송하도록 상기 지지 브라켓에 설치되는 제2이송유닛;
   상기 제1자재 및 제2자재에 접근하여 상기 제2자재의 경사 패드에 상기 제1자재의 경사 리드를 본딩하도록 상기 베이스의 상측에 배치되는 본딩 헤드;
   상기 제1자재의 경사 리드 및 상기 제2자재의 경사 패드가 상기 본딩 헤드와 마주하는 방향이 되도록 상기 베이스에 설치되어 상기 베이스에 대해 상기 지지 브라켓을 회전시키는 틸트 유닛;
   상기 제1이송유닛과 제2이송유닛에 의해 상기 제1자재의 경사 리드와 상기 제2자재의 경사 패드가 서로 마주하도록 배치된 상태에서 상기 경사 리드와 경사 패드 사이의 간격을 촬영하는 제1카메라; 및
   상기 제1카메라에서 촬영된 영상을 이용하여 상기 경사 리드와 경사 패드 사이의 간격을 조절하고 본딩하도록 상기 제1이송유닛과 제2이송유닛과 본딩 헤드와 틸트 유닛을 작동시키는 제어부;를 포함하는 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1고정부재에 클램핑된 제1자재의 각도를 조절하도록 상기 제1이송유닛에 대해 상기 제1고정부재를 회전시키는 제1회전유닛;과
   상기 제2고정부재에 클램핑된 제2자재의 각도를 조절하도록 상기 제2이송유닛에 대해 상기 제2고정부재를 회전시키는 제2회전유닛;을 더 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 제1회전유닛과 제2회전유닛의 작동을 제어하는 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1고정부재에 고정된 상기 제1자재와 상기 제2고정부재에 고정된 상기 제2자재를 각각 촬영하는 제2카메라;을 더 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 제2카메라에 의해 촬영된 영상을 전달 받아 상기 제1자재와 제2자재를 서로 정렬하도록 상기 제1회전유닛과 제2회전유닛과 제1이송유닛과 제2이송유닛과 틸트 유닛을 작동시키는 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1자재는 복수의 경사 리드를 구비하고 상기 제2자재도 복수의 경사 패드를 구비하고,
   상기 제1카메라는, 상기 복수의 경사 리드와 복수의 경사 패드가 서로 마주하면서 상기 본딩 헤드에 의해 본딩될 수 있는 각도로 배치된 상태에서 상기 복수의 경사 리드와 경사 패드 사이의 간격을 촬영하며,
   상기 제어부는, 상기 제1카메라에 의해 촬영된 영상을 이용하여 상기 제2이송유닛과 제2회전유닛의 작동에 의해 상기 복수의 경사 리드와 복수의 경사 패드의 간격을 보정하는 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1자재는, 상기 제1자재와 제2자재가 서로 마주하는 평면에 대해 평행하게 형성된 복수의 수평 리드를 더 구비하고,
   상기 제2자재는, 상기 복수의 수평 리드와 마주하도록 형성된 복수의 수평 패드를 더 구비하며,
   상기 제어부는, 상기 복수의 경사 리드와 복수의 경사 패드를 각각 본딩한 후에, 상기 복수의 수평 리드와 복수의 수평 패드를 본딩할 수 있는 각도로 상기 틸트 유닛에 의해 상기 브라켓을 회전시킨 후, 상기 본딩 헤드로 상기 복수의 수평 리드와 복수의 수평 패드를 각각 본딩하는 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제2카메라에 의해 촬영된 영상을 이용하여 상기 제1자재와 제2자재를 서로 정렬시킨 후에,
   상기 제1카메라에 의해 촬영된 영상을 이용하여 상기 복수의 경사 패드와 복수의 경사 리드의 간격을 보정하고,
   상기 본딩 헤드로 상기 복수의 경사 패드와 복수의 경사 리드를 각각 본딩하는 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1자재가 상기 제2자재에 접착되도록 상기 제2자재에 접착제를 도포하는 펌프 헤드;를 더 포함하는 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치.
8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1고정부재와 제2고정부재는, 각각 진공 흡착 또는 자력 흡착 중 어느 하나의 방식으로 제1자재를 클램핑하는 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치.

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