KR102265894B1 - 진공 블럭을 구비한 픽업 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진공 블럭을 구비한 픽업 장치에 관한 것으로, 특히 피커 몸체부에 진공 유로를 구비한 진공 블럭부를 결합하고, 고정된 진공 블럭부를 통해 픽업 샤프트의 흡입 통로에 진공기압을 가하는 진공 블럭을 구비한 픽업 장치에 관한 것이다.

Description

진공 블럭을 구비한 픽업 장치{PICK-UP APPARATUS HAVING VACCUM BLOCK}
본 발명은 진공 블럭을 구비한 픽업 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피커 몸체부에 진공 유로를 구비한 진공 블럭부를 결합하고, 고정된 진공 블럭부를 통해 픽업 샤프트의 흡입 통로에 진공기압을 가하는 진공 블럭을 구비한 픽업 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 칩과 같은 소자(이하, "소자"라고 칭함)의 제조 및 조립 공정을 수행하기 위해서는, 소자를 픽업(Pick-up)하여 원하는 위치로 이동시켜 위치시키는 픽 앤 플레이스(Pick and place) 공정이 필수적이다.
이러한 픽 앤 플레이스 공정을 수행하기 위해서는 소자를 파지하여 픽업하는 픽업 툴과 픽업 툴을 상하 방향으로 왕복 구동시키는 구동부를 포함하는 픽업 장치를 사용한다.
이때, 소자를 파지하여 픽업하는 픽업 툴은 크게 진공기압에 의해 소자의 표면을 픽업하는 진공 흡착 방식과, 한 쌍의 그립퍼로 소자를 파지하여 픽업하는 그리퍼 방식으로 구분되며, 최근 소자의 집적화 및 소형화로 인해 소자에 대한 손상을 최소화하기 위해 진공 흡착 방식이 주로 사용되고 있다.
또한, 픽업 툴을 상하 방향으로 왕복 구동시키는 구동부는 서로 다른 경로로 유입되는 진공기압에 의해 픽업 툴이 설치된 픽업 샤프트를 구동시키는 공기압 실린더(Pneumatic cylinder)와, 모터 등 전기에 의해 픽업 샤프트를 구동시키는 전기 액츄에이터(Electric actuator)로 구분된다.
그러나, 공기압 실린더는 진공기압을 공급하는 진공 피팅, 진공 공급 라인 등으로 인해 그 구조가 복잡하고, 진공기압의 형성 및 해제 과정에서 픽업 샤프트의 구동이 불안정하며, 원하는 위치로의 신속한 이동이 어렵다는 단점이 있다.
이에, 최근에는 전기 액츄에이터를 이용한 픽업 장치의 개발이 활발히 진행되고 있다. 예컨대, 대한민국등록특허 제10-1932512호는 리니어 모터로 픽업 샤프트를 왕복 이동시켜 픽 앤 플레이스를 가능하게 하는 구성을 제안하고 있다.
즉, 도 1과 같이, 하우징 몸체(110)와 하우징 커버(120)를 포함하는 피커 몸체부(100)에 소자 픽업부(200)를 상하 왕복 이동 가능하게 설치하고, 적층 타입으로 얇게 구성된 리니어 모터(300)로 샤프트 홀더를 승하강시킨다.
도 2와 같이, 구동부인 리니어 모터(300)는 샤프트 홀더에 연결된 이동자(310)를 사이에 두고 그 전후방에 한 쌍의 고정자(320)를 배치함으로써, 전원공급시 이동자(310)가 왕복 이동(승하강)하게 된다.
따라서, 이동자(310)에 연결된 샤프트 홀더(220)가 왕복 이동을 하게 되고, 샤프트 홀더(220)에 삽입 고정된 픽업 샤프트(210) 역시 왕복 이동하며 픽 앤 플레이스 동작을 한다. 반도체 칩 등의 흡착은 피팅(212)에 연결된 공압 호스로부터 가해지는 공기 흡입에 의해 이루어진다.
그러나, 이상과 같은 종래 기술에 의하면 외부 진공 장치에 연결된 공기 호스가 피팅(212)을 통해 직접 픽업 샤프트(210)에 연결되기 때문에, 공기 흡입이나 흡입 중단시 호스의 진동이 픽업 샤프트(210)에 전달되어 흔들림이나 충격이 발생된다. 따라서, 픽 앤 플레이스 오차나 오작동이 발생하는 문제가 있다.
위와 같은 문제점은 도 3과 같이 샤프트 홀더(220)에 함께 설치된 구동 모터(410) 및 동력 전달부재(예: 기어 등)(420)를 이용하여 픽업 샤프트(210)를 왕복 이동 이외에 회전까지 가능하게 하는 타입의 진공식 픽업 장치에서도 마찬가지로 문제가 발생한다.
특히, 도 4와 같이 피커 몸체부(100)에 별도의 피팅을 구비한 외부 블럭(260)을 결합하고 이를 통해 픽업 샤프트(210)에 진공기압을 가하기 위해서는 픽업 샤프트(210)와 외부 블럭(260)을 호스(HO)로 연결하는데, 이 경우에는 다수의 픽업 장치를 배치시 호스(HO) 간 충돌 등 더욱 많은 문제점이 발생한다.
대한민국등록특허 제10-1932512호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 피커 몸체부에 진공 유로를 구비한 진공 블럭부를 결합하고, 고정된 진공 블럭부를 통해 픽업 샤프트의 흡입 통로에 진공기압을 가하는 진공 블럭을 구비한 픽업 장치를 제공하고자 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 진공 블럭을 구비한 픽업 장치는 일면이 개구된 하우징 몸체 및 상기 개구된 일면에 조립되는 하우징 커버를 포함하여 내부에 수용 공간을 제공하는 피커 몸체부와; 상기 피커 몸체부 내부에서 왕복 이동되도록 설치되는 픽업 샤프트를 포함하며, 상기 픽업 샤프트의 일단이 외부로 노출되어 소자를 진공으로 픽업(Pick-up)하는 소자 픽업부와; 상기 소자 픽업부에 연결되어 상기 픽업 샤프트를 왕복 구동시키는 피커 왕복 구동부; 및 상기 피커 몸체부에 결합되되, 일단은 외부 진공 장치에 연결되고 타단은 상기 픽업 샤프트까지 연장 형성된 진공 라인을 구비한 진공 블럭부;를 포함하며, 상기 픽업 샤프트의 타단부가 상기 진공 블럭부의 진공 라인 내에서 왕복 이동되도록 조립되어, 상기 외부 진공 장치가 상기 진공 블럭을 통해 픽업 샤프트에 연결되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 진공 블럭부는 전부 또는 일부가 상기 피커 몸체부의 외부로 노출되는 외부 진공 블럭을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 진공 블럭부는 전부가 상기 피커 몸체부의 내부에 삽입 설치되는 내부 진공 블럭을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 진공 블럭부는 상기 피커 몸체부에 결합되는 블럭 몸체와; 상기 블럭 몸체 내부를 관통하여 형성된 상기 진공 라인; 및 일단은 상기 진공 라인에 연통되고, 타단은 상기 외부 진공 장치에 연결되는 연결구;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 블럭 몸체에 설치된 가이드를 더 포함하되, 상기 가이드에는 상기 픽업 샤프트가 끼워져 왕복 이동되는 안내공이 관통 형성되어 있으며, 상기 안내공은 상기 블럭 몸체의 진공 라인과 동축선상을 따라 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 진공 블럭부의 진공 라인과 연결구는 직접 연결되거나 또는 상기 피커 몸체부 내부에 구비된 연장 라인을 통해 연결되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 피커 몸체부는 일면이 개구되고 타면의 일부가 개구된 제1 개구부가 형성되며 내부에 수용 공간이 형성된 하우징 몸체와, 상기 하우징 몸체의 개구된 일면에 결합되며, 일부가 개구된 제2 개구부가 형성된 하우징 커버를 포함하고, 상기 피커 왕복 구동부는 상기 수용 공간에 설치되고, 상기 소자 픽업부의 왕복 이동 방향을 따라 배열되는 복수의 마그넷(Magnet)으로 이루어진 복수의 제1 고정자; 상기 복수의 제1 고정자 각각으로부터 이격되도록 상기 수용 공간에 설치되고, 상기 복수의 제1 고정자 각각과 서로 대향하도록 배열되는 복수의 마그넷으로 이루어진 복수의 제2 고정자; 상기 복수의 제1 고정자 및 상기 복수의 제2 고정자의 사이에 배치된 상태에서 외부로부터 인가된 전류에 의해 왕복 이동하는 복수의 코일(Coil)로 이루어지고, 상기 소자 픽업부에 연결되어 상기 소자 픽업부를 구동시키는 복수의 이동자; 플레이트 형상을 가지고, 상기 하우징 몸체와 상기 복수의 제1 고정자의 사이에 배치되어 상기 제1 개구부에 삽입 결합된 상태로 상기 복수의 제1 고정자를 상기 하우징 몸체에 고정시키며, 상기 복수의 제1 고정자로부터 발생하는 자성을 차폐하는 적어도 하나 이상의 제1 차폐 부재; 및 플레이트 형상을 가지고, 상기 하우징 커버와 상기 복수의 제2 고정자의 사이에 배치되어 상기 제2 개구부에 삽입 결합된 상태로 상기 복수의 제2 고정자를 상기 하우징 커버에 고정시키며, 상기 복수의 제2 고정자로부터 발생하는 자성을 차폐하는 적어도 하나 이상의 제2 차폐 부재를 포함하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명은 피커 몸체부에 진공 유로를 구비한 진공 블럭부를 결합하고, 고정된 진공 블럭부의 진공 유로 내에서 픽업 샤프트가 왕복 이동하면서 중공의 흡입 통로를 통해 진공기압을 전달받을 수 있게 된다.
따라서, 픽업 샤프트가 호스 등 외부 진공 장치에 대해 독립적으로 움직이므로, 공기 흡입이나 중단시 호스의 진동이 픽업 샤프트에 전달됨에 따른 흔들림이나 충격이 전달되는 것을 방지하고 정확한 픽 앤 플레이스를 가능하게 한다.
또한, 호스의 외부 노출을 최소화하므로 크기가 작은 반도체 칩을 위해 여러대의 픽업 장치를 밀접 배치하는 경우에도 인접한 픽업 장치의 호스들간 충돌을 방지하고 설치 공간 제약을 극복할 수 있게 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 픽업 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 상기 도 1의 분해도이다.
도 3은 상기 도 1의 정면 투시도이다.
도 4는 또 다른 종래 기술에 따른 픽업 장치를 나타낸 정면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진공 블럭을 구비한 픽업 장치를 나타낸 사시도이다.
도 6은 상기 도 5의 분해도이다.
도 7은 상기 도 5의 정단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 진공 블럭을 구비한 픽업 장치를 나타낸 사시도이다.
도 9는 상기 도 8의 정단면도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 진공 블럭을 구비한 픽업 장치를 나타낸 정단면도이다.
도 11은 본 발명에 적용 가능한 마그넷 타입 진공 흡착 패드를 나타낸 사시도이다.
도 12는 상기 도 11의 분해도이다.
도 13은 상기 도 11의 단면도이다.
도 14는 본 발명에 적용 가능한 원터치 타입 진공 흡착 패드를 나타낸 사시도이다.
도 15는 상기 도 14의 분해도이다.
도 16은 상기 도 14의 패드 마운트를 나타낸 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진공 블럭을 구비한 픽업 장치에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 진공 블럭을 구비한 픽업 장치는 픽업 샤프트의 왕복 이동(혹은 승하강)을 통해 반도체 칩 등을 픽 앤 플레이스(Pick and place)하는 각종 픽업 장치에 적용될 수 있다. 특히, 호스 등을 통해 픽업 샤프트의 중공부에 형성된 흡입 통로에 진공기압을 가하는 픽업 장치에 적용된다.
이하에서는, 도 5의 (a) 및 (b)와 같이, 픽업 샤프트(21)를 왕복 구동시키는 피커 왕복 구동부로서 직선 방향으로 추력을 발생시키는 리니어 모터(Linear motor)를 사용함으로써 얇은 함체형으로 제공 가능한 픽업 장치에 적용된 것을 예로 든다.
이러한 본 발명에 의하면 전원 공급에 따라 피커 몸체부(10) 내부에 설치된 리니어 모터(LM: Linear Motor)를 정/역 방향으로 작동시키면 그에 연결된 픽업 샤프트(21)가 함체형상의 피커 몸체부(10) 내에서 왕복 이동(도면 기준 상하로 승하강)된다.
또한, 후술하는 바와 같이 피커 몸체부(10)의 내외에 설치 가능한 진공 블럭부(40)를 통해 공기를 흡입하면 픽업 샤프트(21)의 중공부를 통해 공기를 흡입하는 진공 상태가 되고 그 상태에서 반도체 칩 등을 픽업하게 된다. 반대로 흡인력을 제거하면 반도체 칩을 트레이 등에 놓아두게 된다.
좀더 구체적으로, 도 6과 같이 본 발명에 따른 진공 블럭을 구비한 픽업 장치는 피커 몸체부(10), 소자 픽업부(20), 피커 왕복 구동부(30) 및 진공 블럭부(40)를 포함하며, 진공 블럭부(40)는 외부 진공 장치(도시 생략)에 연결된다.
이때, 피커 몸체부(10)는 일면이 개구된 하우징 몸체(11) 및 상기 개구된 일면에 조립되는 하우징 커버(12)를 포함하여 내부에 수용 공간을 제공하며, 전체적으로 얇은 직육면체 형상으로 구성된다.
구체적으로 하우징 몸체(11)는 그 내부에 수용 공간을 구비하고 소자 픽업부(20)와 피커 왕복 구동부(30)가 상기 수용 공간 내에 설치된 후 하우징 커버(12)로 하우징 몸체(11)의 개구된 일면을 밀폐하도록 하우징 커버(12)를 조립한다.
소자 픽업부(20)는 피커 몸체부(10)의 내부에 왕복 이동 가능하도록 설치되며, 그 중 픽업 샤프트(21)의 일단이 피커 몸체부(10)로부터 외부로 노출되어 왕복 이동하며 반도체 소자 등을 진공으로 픽업(Pick-up)한다.
이를 위해 소자 픽업부(20)는 픽업 샤프트(21) 및 샤프트 홀더(22)를 포함한다. 샤프트 홀더(22)는 피커 왕복 구동부(30)에 연결되어 동력을 전달받고, 픽업 샤프트(21)는 샤프트 홀더(22)에 결합됨에 따라 이와 함께 왕복 이동한다.
픽업 샤프트(21)는 전체적으로 길게 형성된 원통 형상을 가지고, 피커 몸체부(10)의 내부에 왕복 이동 가능하도록 배치된다. 또한, 소자를 픽업할 수 있도록 일단(도면상 하단)이 피커 몸체부(10)의 외부로 연장 및 노출된다.
외부로 노출된 픽업 샤프트(21)의 일단(도면 기준 하단)에는 반도체 칩 등 소자에 접촉하여 진공 흡착이 이루어지는 진공 흡착 패드(60, 70)가 구비되는데, 진공 흡착 패드(60, 70)는 이하에서 도 11 등을 참조하여 상세히 설명한다.
그 반대측인 타단(도면 기준 상단)은 후술하는 진공 블럭부(40) 내부에 배치된다. 특히 픽업 샤프트(21)는 진공 블럭부(40) 내에서 왕복 이동하며 진공기압을 공급받는다.
그 외 소자 픽업부(20)는 픽업 샤프트(21)의 이동을 안내하거나, 충격 흡수 및 설계된 일정 거리 이내의 범위로 제한하기 위해 부시나 베어링과 같은 가이드, 탄성부재 및 스토퍼와 같은 각종 보조 부품 역시 포함할 수 있다.
피커 왕복 구동부(30)는 소자 픽업부(20)에 연결되어 최종적으로는 픽업 샤프트(21)를 왕복 구동시키기 위한 것으로, 제1 고정자(31), 제2 고정자(32) 및 이동자(33)를 포함한다. 즉, 고정자(stator)와 이동자(rotor)를 포함하는 리니어 모터로 구성된다.
이러한 리니어 모터는 함체형의 피커 몸체부(10) 내에 설치될 수 있도록 적층 구조로 이루어지는데, 이동자(33)를 중심으로 그 전후면에 제1 고정자(31)와 제2 고정자(32)가 각각 배치되며, 이동자(33)는 샤프트 홀더(22)의 일측에 연장된 기판(22a)에 연결된다.
좀더 구체적으로, 제1 고정자(31)는 소자 픽업부(20)의 왕복 이동 방향을 따라 배열되는 복수의 마그넷(Magnet)으로 이루어지며, 판 형상의 제1 차폐 부재에 일렬로 구비된다. 제1 차폐 부재는 도 5와 같이 하우징 몸체(11)의 제1 개구부(11a)를 막도록 설치된다.
유사하게, 제2 고정자(32) 역시 소자 픽업부(20)의 왕복 이동 방향을 따라 배열되는 복수의 마그넷으로 이루어지며, 판 형상의 제2 차폐 부재에 일렬로 구비된다. 제2 차폐 부재는 하우징 커버(12)의 제2 개구부(12a)를 막도록 설치된다.
이동자(33)는 제1 고정자(31) 및 제2 고정자(32)의 사이에 배치된다. 이러한 이동자(33)는 도 7의 단면도(혹은 도 2 참조)와 같이 외부로부터 인가된 전류에 의해 왕복 이동하는 복수의 코일(Coil)로 이루어지며, 복수의 코일들은 판 형상의 기판에 일렬로 배치된 구조를 갖는다.
따라서, 복수의 코일에 순차로 전류를 인가하면 그에 자기 결합(magnetic coupling)된 복수의 제1 고정자(31) 및 제2 고정자(32)들에 의해 이동되고, 그에 따라 기판(22a) 및 샤프트 홀더(22)를 통해 연결된 픽업 샤프트(21)를 이동시킨다. 이에 대한 좀더 상세한 설명은 도 2와 같은 대한민국등록특허 제10-1932512호에 개시되어 있다.
한편, 진공 블럭부(40)는 픽업 샤프트(21)의 중공부에 형성된 흡입 통로에 연통되어 공기를 흡인하거나 그를 해제할 수 있도록 하는 것으로, 종래에는 외부 진공 장치의 호스가 픽업 샤프트(21)에 직접 연결되었던 것에 반해, 본 발명은 당해 진공 블럭부(40)를 통해 픽업 샤프트(21)가 연결된다.
도 7과 같이, 진공 블럭부(40)는 피커 몸체부(10)에 결합되어 고정 설치되는 것으로, 일단은 외부 진공 장치에 연결되고 타단은 픽업 샤프트(21)까지 연장 형성된 진공 라인(42)을 구비하여 공기 흡인력(혹은 진공기압)을 공급하는 연결 통로를 제공한다.
더욱 구체적으로, 진공 블럭부(40)는 피커 몸체부(10)에 결합되는 블럭 몸체(41)와, 상기 블럭 몸체(41) 내부를 관통하여 형성된 진공 라인(42) 및 일단은 진공 라인(42)에 연통되고, 타단은 외부 진공 장치에 연결되는 연결구(43)를 포함한다. 연결구(43)는 피팅이나 연결공을 비롯하여 다양한 구성이 적용될 수 있다.
이때, 픽업 샤프트(21)는 그 타단부(도면 기준 상단부)가 진공 블럭부(40)에 형성되어 있는 진공 라인(42) 내에서 왕복 이동되도록 설계 길이를 가진 상태에서 배치됨에 따라 외부 진공 장치는 항상 진공 블럭(40)을 통해 픽업 샤프트(21)에 연결된다.
따라서, 픽업 샤프트(21)는 고정된 진공 블럭부(40) 대비 상대적인 움직임이 가능하여 오직 피커 왕복 구동부(30)에 의해서만 독립적으로 왕복 이동되고, 흡입이 시작되거나 종료시에도 호스 등의 충격이나 흔들림이 픽업 샤프트(21)에 전달되는 것이 방지된다.
다만, 픽업 샤프트(21)의 외경은 진공 라인(42)의 내경과 동일 혹은 유사하여 이들 사이에 밀착 기밀이 이루어지게 함으로써 그 사이에서의 누설을 방지하고 오직 픽업 샤프트(21) 내부의 흡입 통로를 통해 공기의 흡입 작용이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 픽업 샤프트(21)의 재질이나 그에 맞닿는 진공 블럭부(40)의 재질을 엔지니어링 플라스틱 등에서 선택함에 따라 픽업 샤프트(21)의 왕복 이동 중 습동 저항을 감소시켜 픽 앤 플레이스가 정확히 이루어지게 한다.
또한, 블럭 몸체(41)에 설치된 가이드(44)를 더 포함하되, 가이드(44)에는 픽업 샤프트(21)가 삽입 관통되는 안내공이 관통 형성되어 있으며, 안내공은 블럭 몸체(41)의 진공 라인(42)과 동축선상을 따라 형성되도록 한다.
따라서, 미리 조정된 픽업 샤프트(21)의 동심도를 정확히 유지하고 왕복 이동이 원활하게 유지될 수 있도록 한다. 이를 위한 가이드(44)로는 회전 베어링이나 부시 등이 적용될 수 있다.
한편, 도 6 및 도 7에서 살펴본 진공 블럭부(40)는 그 전부가 피커 몸체부(10)의 내부(더욱 정확히는 하우징 몸체(11)의 수용 공간)에 삽입 설치되어 있는 것을 예로 들었다. 이점에서 위 실시예와 같은 진공 블럭부(40)를 내부 진공 블럭이라 한다.
그러나, 본 발명은 도 8과 같이 진공 블럭부(40)의 전부 또는 적어도 일부가 피커 몸체부(10)의 외부로 노출되도록 설치될 수도 있다. 이러한 진공 블럭부(40)를 외부 진공 블럭이라 칭하며 외부 진공 블럭 역시 내부 진공 블럭과 동일한 효과를 제공할 수 있다.
또한, 위에서 살펴본 바와 같이 진공 블럭부(40)를 구성하는 진공 라인(42)과 연결구(43)는 서로 직접 연결될 수 있지만, 도 8의 단면도인 도 9와 같이 진공 블럭부(40)의 진공 라인(42)은 피커 몸체부(10) 내부에 구비된 연장 라인(42a)을 통해 연결될 수도 있다.
도 9에서 연장 라인(42a)은 수직 방향의 진공 라인(42)에서 수평 방향으로 분기 형성되어 진공 라인(42)에 대해 직교하며, 연장 라인(42a)은 다시 호스용 피팅이 끼워진 연결구(43)에 연통된다. 따라서, 호스와 픽업 샤프트(21)간 분리도를 더욱 높일 수 있게 한다.
또한, 도 10과 같이 본 발명은 구동 모터(51) 및 동력 전달부재(예: 기어 등)(52)를 통해 픽업 샤프트(21)가 Z축 왕복 이동 이외에 θ회전 역시 가능하게 할 수 있으며, 연장 라인(42a)을 측부로 우회하도록 설계 변경할 수도 있다.
또한, 위와 같이 측부로 우회된 연장 라인(42a)은 서로 이격 설치된 2개의 호스용 피팅(53)을 서로 내부 호스(도시 생략)로 연결하여 연결구(43)까지 연장시킬 수 있으며, 이 경우에도 내부 호스는 직접 픽업 샤프트(21)에 연결되지 않으므로 픽업 샤프트(21)의 독립성을 보장한다.
이하, 소자 픽업부(20)를 구성하는 픽업 샤프트(21)의 일단에 설치되어 반도체 칩 등 소자를 진공 흡착 혹은 해제하여 픽 업 플레이스를 가능하게 하는 진공 흡착 패드에 대해 설명한다.
진공 흡착 패드(60, 70)는 소자를 픽업하는 픽업 샤프트(21)의 일단에 장착되며, 픽업 샤프트(21)의 중공부에 형성된 흡입 통로에 연결됨에 따라 소자에 접촉하여 소자를 진공 흡착하는 말단 부품이다.
이러한 진공 흡착 패드(60, 70)는 이하 도 11 내지 도 13을 참조하여 설명하는 바와 같은 마그넷 타입(60)은 물론, 그 외 도 14 내지 도 16과 같은 원터치 타입(70)도 가능하다. 또한 상기 마그넷 타입(60)과 원터치 타입(70)을 혼합한 혼합형도 가능하다.
도 11과 같이, 유용한 관련 실시예로써 진공 흡착 패드(60)로서 마그넷 타입의 흡착 패드를 구비함에 따라 픽업 장치용 진공 흡착 패드인 경우, 진공 흡착 패드(60)는 소자를 향하는 단부측에 탈부착 가능한 마그넷(63a)을 구비한 패드 모듈(63)을 포함한다.
좀더 구체적으로, 진공 흡착 패드(60)는 픽업 샤프트(21)가 위치한 후방부터 샤프트 커플러(61), 패드 마운트(62) 및 패드 모듈(63)이 조립되며, 그 내부 중 샤프트 커플러(61)와 패드 마운트(62) 사이에는 완충 스프링(64)이 장치된다.
도 12 및 도 13과 같이, 샤프트 커플러(61)는 조임 너트(61a) 및 샤프트 홀더(61b)를 포함한다.
그 중 조임 너트(61a)는 픽업 샤프트(21)가 관통되는 중공부를 가지며, 그 내주면 중 전방부에는 샤프트 홀더(61b)에 체결되는 나사산(61a-1)이 형성되어 있고, 후방부에는 샤프트 홀더(61b)를 가압하는 가압부(61a-2)가 내측으로 돌출 형성되어 있다.
샤프트 홀더(61b)는 중심부에 픽업 샤프트(21)의 흡입 통로와 연결되는 커플러 통로(61b-1)가 형성되어 있다. 또한, 후방부 외주면에는 조임 너트(61a)가 나사 체결되는 나사산(61b-2)이 형성되어 있다. 그 나사산(61b-2)의 후단부에는 원둘레 방향으로 일정 간격 마다 가압 날개(61b-3)가 다수개 구비되어 있다.
따라서, 픽업 샤프트(21)를 샤프트 홀더(61b)의 후방부에 일정 길이 삽입한 상태에서 조임 너트(61a)를 샤프트 홀더(61b)에 나사 체결하면, 조임 너트(61a)가 가압 날개(61b-3)를 가압하여 픽업 샤프트(21)를 고정시키게 된다.
샤프트 홀더(61b)의 전방부 연단면에 형성된 끼움홈(61b-4)은 후술하는 완충 스프링(64)이 설치되는 구조의 일 예이고, 샤프트 홀더(61b)의 전방부 외주면에 일정 길이로 형성된 장홈(61b-5)에는 후술하는 체결핀(P)이 삽입된다.
또한, 샤프트 홀더(61b)의 전방부 외주면에는 실링(예: O-링)(61b-6)이 체결되어 있어서 아래에서 설명하는 패드 마운트(62)의 내부 공간의 내주면에 밀착됨에 따라 픽업 샤프트(21)로 진공시 공기의 누설을 방지한다.
패드 마운트(62)는 샤프트 홀더(61b)와 패드 모듈(63) 사이를 연결시키는 것으로, 샤프트 커플러(61)가 일정 간격 이내에서 왕복 이동 가능하도록 패드 마운트(62) 내부로 삽입 조립되며, 전면에는 커플러 통로(61b-1)에 연통되는 통공(TH)이 형성되어 있다.
좀더 구체적으로, 패드 마운트(62)는 마운트 몸체부(62a) 및 패드 안착부(62b)를 포함하여 구성되는데, 마운트 몸체부(62a) 대략 원통 형상으로 이루어지고, 패드 안착부(62b)는 마운트 몸체부(62a)의 전방부에 일체로 성형되며, 일 예로 안착홈이 형성되어 있다.
또한, 마운트 몸체부(62a)에는 원주 방향을 따라 일정 간격으로 핀 홀(62a-1)이 형성되어 있어서 체결핀(P)이 관통 조립된다. 마운트 몸체부(62a)를 관통한 체결핀(P)은 마운트 몸체부(62a)에 삽입된 샤프트 홀더(61b)의 장홈(61b-5)에 끼워짐에 따라 패드 마운트(62)가 연결 조립된다.
패드 마운트(62)가 체결핀(P)에 의해 샤프트 커플러(61)에 조립되면 후술하는 완충 스프링(64)에 의해 패드 마운트(62)가 탄성 지지된 상태에서 장홈(61b-5)의 길이만큼 전후방 이동된다. 따라서, 소자 흡착을 위해 장치가 하강시 충격을 흡수하게 된다.
패드 모듈(63)은 반도체 칩과 같은 소자에 직접 접촉하여 진공 흡착이 이루어지는 최단부 부품으로, 마그넷(63a)의 자력에 의해 패드 마운트(62)에 탈부착 가능하게 조립됨에 따라 소자의 특성 별로 패드 모듈(63)을 교체하여 사용할 수 있게 한다.
즉, 반도체 칩을 비롯한 여러 소자는 각각 그 크기, 모양, 재질 혹은 질량 등이 서로 다른 스펙을 갖지고 있으므로, 이를 진공 흡착하여 픽 앤 플레이스하기에 최적화된 흡착 패드로 쉽게 교체할 수 있도록 한다.
이를 위해 패드 모듈(63)은 일 예로 마그넷(63a) 및 진공 패드(63b)로 구성될 수 있다. 마그넷(63a)은 금속재질의 패드 마운트(62) 전면에 자력에 의해 탈부착 가능하게 조립되며, 패드 마운트(62)의 통공(TH)과 연통되는 개구부가 형성되어 있다. 이때 마그넷(63a)은 마운트 몸체부(62a)의 안착홈에 안착 결합될 수 있다.
진공 패드(63b)는 마그넷(63a)의 전면을 밀폐하도록 고정 결합되되, 내부에는 개구부를 통해 유입된 공기가 유동하는 공간을 가진다. 또한 전단면에는 소자를 흡착하는 흡착공(63b-1)이 관통 형성되어 있다. 이러한 진공 패드(63b)는 흡착 대상 소자에 따라 소프트 고무 등의 재질로 제작되며 접착제를 이용하여 마그넷(63a)에 접착 방식으로 결합될 수 있다.
완충 스프링(64)은 샤프트 커플러(61)의 전방부와 패드 마운트(62) 후방부 사이에 삽입되어 탄성력을 제공함에 따라 패드 모듈(63)에서 소자로 가해지는 충격을 흡수한다.
일 실시예로써, 완충 스프링(64)은 샤프트 홀더(61b)의 전방부 연단면에 형성된 끼움홈(61b-4)에 끼워져 조립되고, 그 일부분은 외부로 돌출됨에 따라 패드 마운트(62)(정확히는 마운트 몸체부)의 내부 지지면에 지지된다.
이때, 완충 스프링(64)은 다수개를 균등 배치함에 따라 패드 마운트(62)를 균일하게 지지하며, 가급적 공기 유동로를 막지 않도록 그 주변부에 균등 배치된다.
예컨대, 도 12 등과 같이 4개의 완충 스프링(64)을 샤프트 커플러(61)(정확히는 샤프트 홀더)의 중심부에 형성된 커플러 통로(61b-1)의 주변부에 균등 배치한다.
이하, 도 14 내지 도 16을 참조하여 원터치 타입으로 탈부착이 가능한 진공 흡착 패드(70)에 대해 설명한다. 원터치 타입은 일 예로 푸쉬-풀 방식이나 삽입 회전 방식 등이 있다. 이러한 원터치 타입은 위에서 설명한 마그넷 타입의 패드 모듈(63)을 적용한 혼합형도 포함한다.
먼저, 도 14는 삽입 회전 방식의 진공 흡착 패드(70)를 도시한 것으로, 진공 흡착 패드(70)는 픽업 샤프트(21)가 위치한 후방부터 샤프트 커플러(71), 패드 마운트762) 및 패드 모듈(73)을 포함하며, 그 내부 중 샤프트 커플러(71)와 패드 마운트(72)가 조립되는 부분에는 원터치 체결구(74)가 구비된다.
도 15 및 도 16와 같이, 샤프트 커플러(71)는 조임 너트(71a) 및 샤프트 홀더(71b)를 포함한다. 이점은 위에서 도 12 등을 참조하여 설명한 마그넷 타입과 유사하다. 그러나, 본 실시예는 원터치 체결구(74)를 구현하기 위해 샤프트 홀더(71b)의 전방부 구성에 차이가 있다.
이때, 조임 너트(71a)는 픽업 샤프트(21)가 관통되는 중공부를 가지며, 그 내주면 중 전방부에는 샤프트 홀더(71b)에 체결되는 나사산(71a-1)이 형성되어 있고, 후방부에는 샤프트 홀더(71b)를 가압하는 가압부(71a-2)가 내측으로 돌출 형성되어 있다.
샤프트 홀더(71b)는 중심부에 픽업 샤프트(21)의 흡입 통로와 연결되는 커플러 통로(71b-1)가 형성되어 있다. 또한, 후방부 외주면에는 조임 너트(71a)가 나사 체결되는 나사산(71b-2)이 형성되어 있다. 그 나사산(71b-2)의 후단부에는 원둘레 방향으로 일정 간격 마다 가압 날개(71b-3)가 다수개 구비되어 있다.
따라서, 삽입 회전식의 진공 흡착 패드(70) 역시 픽업 샤프트(21)를 샤프트 홀더(71b)의 후방부에 일정 길이 삽입한 상태에서 조임 너트(71a)를 샤프트 홀더(71b)의 후방부 외주면에 나사 체결하면, 조임 너트(71a)가 가압 날개(71b-3)를 가압하여 픽업 샤프트(21)를 고정시키게 된다.
또한, 위와 같은 샤프트 홀더(71b)의 전방부에는 원터치 체결구(74)의 부분 구성이나 그에 결합되는 구성들이 있다. 본 실시예에서 원터치 체결구(74)는 삽입 회전 방식을 위한 것이므로 이하 '회전식 체결구(74)'라 한다.
이러한 회전식 체결구(74)를 구성하기 위해 샤프트 홀더(71b)의 전방부 외주면에는 걸림홈(74a)(예: D 홈)이 형성되어 있다. 이러한 걸림홈(74a)은 후술하는 바와 같이 패드 마운트(72)를 삽입 회전시 탄성 지지구(74b)에 걸려 조립이 이루어지게 한다.
샤프트 커플러(71)(샤프트 홀더)의 전방 단부로부터 일정 거리 내측으로 이격된 부분에 고정 설치되는 스토퍼(74c)는 조립시 패드 마운트(72)의 삽입 회전을 안내하고 회전을 일정 각도로 제한하기 위한 것으로 패드 마운트(72)의 경사홈(74d) 내에 위치한다.
샤프트 홀더(71b)의 전방부 외주면에 체결되는 실링(예: O-링)(71b-4)은 아래에서 설명하는 패드 마운트(72)의 내부 공간의 외주면에 밀착됨에 따라 픽업 샤프트(21)로 진공시 공기의 누설을 방지한다.
패드 마운트(72)는 픽업 샤프트(21)가 조립되어 있는 샤프트 홀더(71b)과 패드 모듈(73) 사이를 연결시키는 것으로, 전방부에는 샤프트 커플러(71)에 형성되어 있는 커플러 통로(71b-1)와 연통되는 통공(72a)이 형성되어 있다.
이러한 패드 마운트(72)에는 회전식 체결구(74)의 일 구성으로써 탄성 지지구(74b)가 설치된다. 탄성 지지구(74b)는 패드 마운트(72)의 후방부 내주면 중 일부분에 돌출 형성되며 탄성을 가진다.
탄성 지지구(74b)는 일 예로 대략 패드 마운트(72)의 원주에 대응하도록 만곡진 형상의 프레임을 가로지르도록 구성되며, 도 16을 통해 좀더 상세히 알 수 있는 바와 같이 패드 마운트(72)에 절개된 조립공(72b)에 상기 프레임이 맞물리도록 조립하여, 탄성부는 패드 마운트(72)의 내주면에 돌출되게 한다.
따라서, 패드 마운트(72)를 샤프트 커플러(71)에 끼운 후 회전시키면 샤프트 커플러(71)의 걸림홈(74a)이 내측으로 돌출된 탄성 지지구(74b)에 걸려 원터치 방식으로 조립이 이루어지게 된다.
다만, 패드 모듈(73)이 장착되는 패드 마운트(72)의 삽입 및 회전을 안내하고 설정된 범위 이상으로 회전되는 것을 방지하도록 패드 마운트(72)의 후방부 연단면에는 원주 방향을 따라 일정 길이로 경사홈(74d)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
따라서, 패드 마운트(72)를 샤프트 커플러(71)에 끼우면 상술한 바와 같이 샤프트 커플러(71)의 전방부에 돌출 구비된 스토퍼(74c)가 경사홈(74d) 내에 위치하게 되어, 스토퍼(74c)가 경사홈(74d) 양단부의 단턱에 걸리면 더 이상의 회전을 제한하게 된다.
패드 모듈(73)은 패드 마운트(72)의 전방측 단부에 탈부착 가능하게 조립되며, 소자에 접촉하여 소자를 진공 흡착하는 것으로, 일 예로 패드 마운트(72)의 전방부로 돌출된 끼움구(72c)에 형상 맞춤(혹은 억지 끼움) 방식으로 결합된다. 또한, 패드 마운트(72)에 형성된 통공(72a)과 연통되도록 소자를 흡착하는 흡착공이 관통 형성되어 있다.
원터치 체결구(74)는 샤프트 커플러(71)와 패드 마운트(72)의 결합 부분에 구비되는 것으로 패드 마운트(72)를 삽입 조립시 원터치 방식으로 샤프트 커플러(71)에 조립될 수 있도록 구성된다.
예컨대, 위에서 설명한 바와 같이, 샤프트 커플러(71)의 전방주 외주면에 형성된 걸림홈(74a) 및 패드 마운트(72)의 후방부 내주면 중 일부분에 돌출 형성되며 탄성을 가지는 탄성 지지구(74b)를 포함한다.
한편, 도시는 생략하였지만 본 발명에는 푸쉬-풀 방식의 진공 흡착 패드를 적용할 수도 있다. 이를 위해 원터치 체결구는 푸쉬(push) 동작만으로 조립되고 풀(pull) 동작만으로 분해 및 교체가 가능하므로 이하, '푸쉬풀 체결구'라 한다.
푸쉬풀 체결구는 샤프트 커플러의 전방부 외주면에 형성된 제1 고정구 및 패드 마운트의 후방부 내주면에 형성된 제2 고정구를 포함하며, 제1 고정구 및 제2 고정구 중 어느 하나는 탄성 돌기이고 다른 하나는 끼움홈이어서 패드 마운트를 샤프트 커플러에 끼우면 조립이 이루어진다.
일 예로 도 15를 참조하여 설명하면 샤프트 커플러(71)의 외주면에 형성된 걸림홈(74a)을 제1 고정구라 하면, 패드 마운트(72)의 내주면에 돌출 형성된 탄성 돌기를 제2 고정구라 할 수 있다.
다만, 도 15와 다르게 여기서는 푸쉬 풀 방식을 제공하므로 탄성 돌기의 단부를 둥글게 라운드 처리하는 등 탄성 지지구(74b)와 다르게 설계 변경을 함으로써 푸쉬/풀 동작시 걸림홈(74a) 내외로 이동될 수 있게 한다.
나아가, 본 발명은 푸쉬-풀 방식이나 삽입 회전 방식과 같은 원터치 타입 진공 흡착 패드(60)에 마그넷(63) 타입을 혼합 적용한 혼합형 진공 흡착 패드 역시 적용 가능하다. 즉, 패드 마운트(72)를 샤프트 커플러(71)에 원터치로 조립 가능하면서도 패드 모듈(73)을 패드 마운트(72)에 자력으로 탈부착시킬 수도 있다.
이를 위해, 도 15를 참조하여 설명한 패드 마운트(72)의 전방부 및 패드 모듈(73)을 도 12를 참조하여 설명한 마그넷 타입으로 부분 변경하기만 하면, 원터치 조립과 자력 탈부착이 가능한 진공 흡착 패드를 제공할 수 있게 된다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
10: 피커 몸체부 11: 하우징 몸체
12: 하우징 커버 20: 소자 픽업부
21: 픽업 샤프트 22: 샤프트 홀더
30: 피커 왕복 구동부 31: 제1 고정자
32: 제2 고정자 33: 이동자
40: 진공 블럭부 41: 블럭 몸체
42: 진공 라인 43: 연결구
51: 구동 모터 52: 동력 전달부재
60: 진공 흡착 패드 61: 샤프트 커플러
62: 패드 마운트 63: 패드 모듈
63a: 마그넷 63b: 진공 패드
64: 완충 스프링

Claims (7)

  1. 일면이 개구된 하우징 몸체(11) 및 상기 개구된 일면에 조립되는 하우징 커버(12)를 포함하여 내부에 수용 공간을 제공하는 피커 몸체부(10)와;
    상기 피커 몸체부(10) 내부에서 왕복 이동되도록 설치되는 픽업 샤프트(21)를 포함하며, 상기 픽업 샤프트(21)의 일단이 상기 피커 몸체부(10)의 일단을 통해 외부로 노출되어 소자를 진공으로 픽업(Pick-up)하는 소자 픽업부(20)와;
    상기 소자 픽업부(20)에 연결되어 상기 픽업 샤프트(21)를 왕복 구동시키는 피커 왕복 구동부(30); 및
    일측에는 외부 진공 장치가 연결되어 진공압이 인가되고, 내부에는 상기 픽업 샤프트(21)의 타단부가 왕복 이동되는 진공 블럭부(40);를 포함하며,
    상기 진공 블럭부(40)는,
    상기 피커 몸체부(10)의 타단에 결합되어 상기 픽업 샤프트(21)의 타단부가 삽입되고, 상기 외부 진공 장치가 연결되는 블럭 몸체(41);
    상기 블럭 몸체(41) 내부에 수직으로 형성된 진공 라인(42);
    상기 진공 라인(42)에서 수평 방향으로 분기 형성된 연장 라인(42a);
    일단은 상기 연장 라인(42a)에 연통되고, 타단은 상기 외부 진공 장치에 연결되는 연결구(43); 및
    상기 블럭 몸체(41)에 설치된 가이드(44);를 포함하며,
    상기 가이드(44)에는 상기 픽업 샤프트(21)가 끼워져 왕복 이동되는 안내공이 관통 형성되어 있으며, 상기 안내공은 상기 블럭 몸체(41)의 진공 라인(42)과 동축선상을 따라 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 블럭을 구비한 픽업 장치.

  2. 삭제
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  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 피커 몸체부(10)는,
    일면이 개구되고 타면의 일부가 개구된 제1 개구부(11a)가 형성되며 내부에 수용 공간이 형성된 하우징 몸체(11)와, 상기 하우징 몸체(11)의 개구된 일면에 결합되며, 일부가 개구된 제2 개구부(12a)가 형성된 하우징 커버(12)를 포함하고,
    상기 피커 왕복 구동부(30)는,
    상기 수용 공간에 설치되고, 상기 소자 픽업부(20)의 왕복 이동 방향을 따라 배열되는 복수의 마그넷(Magnet)으로 이루어진 복수의 제1 고정자(31);
    상기 복수의 제1 고정자(31) 각각으로부터 이격되도록 상기 수용 공간에 설치되고, 상기 복수의 제1 고정자(31) 각각과 서로 대향하도록 배열되는 복수의 마그넷으로 이루어진 복수의 제2 고정자(32);
    상기 복수의 제1 고정자(31) 및 상기 복수의 제2 고정자(32)의 사이에 배치된 상태에서 외부로부터 인가된 전류에 의해 왕복 이동하는 복수의 코일(Coil)로 이루어지고, 상기 소자 픽업부(20)에 연결되어 상기 소자 픽업부(20)를 구동시키는 복수의 이동자(33);
    플레이트 형상을 가지고, 상기 하우징 몸체(11)와 상기 복수의 제1 고정자(31)의 사이에 배치되어 상기 제1 개구부(11a)에 삽입 결합된 상태로 상기 복수의 제1 고정자(31)를 상기 하우징 몸체(11)에 고정시키며, 상기 복수의 제1 고정자(31)로부터 발생하는 자성을 차폐하는 적어도 하나 이상의 제1 차폐 부재; 및
    플레이트 형상을 가지고, 상기 하우징 커버(12)와 상기 복수의 제2 고정자(32)의 사이에 배치되어 상기 제2 개구부(12a)에 삽입 결합된 상태로 상기 복수의 제2 고정자(32)를 상기 하우징 커버(12)에 고정시키며, 상기 복수의 제2 고정자(32)로부터 발생하는 자성을 차폐하는 적어도 하나 이상의 제2 차폐 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 블럭을 구비한 픽업 장치.
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