KR19990030652A - 기판 구배보상 부품 실장장치 및 구배보상 방법 - Google Patents

Abstract

기판 구배보상 부품 실장장치 및 구배보상 방법에 관하여 개시한다. 이를 위한 본 발명은 부품 실장수단을 구비하는 헤드와, 상기 헤드의 측면에 결합된 수직축과, 상기 수직축의 측면에 수직방향의 미끄럼운동이 가능하도록 설치되며, 센서를 포함하는 승강부 및, 상기 승강부의 측면에 수직방향의 미끄럼운동이 가능하도록 설치되는 감지부재를 포함한다. 기판 구배보상 방법은 기판상의 적어도 두 위치에 대하여 헤드를 하강시킴으로서, 상기 헤드의 측부에 위치한 감지부재를 기판의 상면에 접촉시켜 적어도 두 곳의 접촉점을 정하고, 각 접촉점 상호간의 수직 높이차를 계측하는 제 1단계와; 상기 계측된 접촉점간의 수직높이차와, 각 접촉점간의 수평거리을 이용하여 각 접촉점의 직선길이를 연산하는 제 2단계와; 상기 직선길이를 밑변으로 하는 이등변 삼각형을 형성시켜, 상기 일측변이 반지름이 되는 원을 형성한 후, 원호를 통하여 기판의 벤딩정도를 계측하는 제 3단계를 포함한다. 본 발명의 기판 구배보상 부품 실장장치 및 구배보상방법은, 부품을 기판상에 실장하는데 있어서, 헤드의 하강이 미리 계산된 구배보상값에 의하여 이루어지므로 기판 표면에 부품을 정밀하게 위치시킬 수 있다는 이점이 있다.

Description

기판 구배보상 부품 실장장치 및 구배보상 방법

본 발명은 기판 구배보상이 가능한 부품 실장장치 및 구배 보상 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판의 위치를 감지할 수 있는 센서가 구비된 부품 실장장치 및 감지된 내용을 통하여 기판의 구배를 보상하는 방법에 관한 것이다.

집적회로(IC)나 고밀도 집적회로(LSI)등의 반도체 부품, 또는 다이오우드, 콘덴서, 저항등과 같은 각종 전자부품을 인쇄회로 기판등에 자동적으로 장착하기 위하여 부품 실장 장치가 사용되고 있다. 이러한 부품 실장장치는 인쇄회로 기판을 소정 위치로 안내하며 동시에 기판지지 스테이지로서 기능하는 콘베이어와, 인쇄회로 기판에 장착될 각종 부품들을 지지하는 부품 스테이지와, 상기 부품 스테이지에 지지되어 있는 전자부품을 흡/탈착을 통해 인쇄회로 기판에 장착하기 위해, 콘베이어와 부품스테이지 상에서 수평 및 수직운동을 하는 흡착헤드를 포함하고 있다. 상기 흡착헤드에는 각종 전자부품을 진공압력에 의해 흡착하기 위한 흡착구를 포함한 흡착수단이 설치되어 있으며, 이 흡착헤드는 로봇에 의해 상하수직 운동 및 수평운동한다.

그런데, 상기 흡착헤드를 수직 및 수평운동을 통하여 각종 전자부품들을 기판상에 실장함에 있어서, 로봇 아암(arm)의 수직 및 수평운동으로 인하여 부품 실장장치에 진동이 발생할 수 있다. 따라서, 콘베이어에 위치하여 부품 실장을 위하여 대기 상태에 있는 기판을, 부품 실장장치의 운동시에 발생하는 진동으로부터 영향을 받지 않도록 하기 위한 지지수단이 제공되고 있다. 상기 지지수단은 기판의 하부에 별도의 기판 지지부재를 마련하여, 상기 지지부재로 하여금 기판을 상부로 가압함으로써, 기판을 각종 진동으로부터 안정된 상태로 대기시킨다.

한편 지지부재로 하여금 기판을 상부로 가압함에 있어서, 기판의 양측부는 콘베이어의 가이드 홈에 삽입된 상태로 걸려있고, 기판의 중심부가 상부로 가압되므로 전체적으로 기판은 상부로 만곡된다.

도 1은 종래의 부품 실장장치를 사용하여 부품을 장착하는 상태를 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 종래의 부품 실장장치는 수직운동을 통하여 부품을 흡/탈착하는 기능을 가지는 헤드(10)와, 상기 헤드(10)의 하단부에 설치되어 완충력을 제공하는 벨로우즈(12)와, 흡착노즐(14) 및, 상기 흡착노즐(14)의 단부에 설치되어 부품(16)을 흡착하는 흡착구(15)를 구비한다. 이와 함께 대체로 수평으로 설치되어 기판(20)을, 작업공정에 따라서 이송하는 콘베이어(18)와, 인쇄회로 기판에 장착될 각종 부품들을 지지하는 부품스테이지(미도시)도 구비한다.

상기와 같이 구성되어 있는 종래의 부품 실장장치에 있어서, 부품(16)의 실장시 기판(20)을 지지하기 위한 지지수단으로서, 백업 테이블(24) 및 백업 핀(22)이 구비된다. 상기한 백업 테이블(24) 및 백업 핀(22)은, 헤드(10)의 수평 및 수직운동으로 인하여 발생하는 기계적 진동 및 부품(16)의 실장시에 야기되는 기판의 처짐을 방지하기 위하여 마련되는 것이다.

한편, 실장작업시 기판(20)은 그 양측부가 콘베이어(18)에 형성되어 있는 콘베이어 내측 안내 홈(18a)에 위치하여 이송되고, 실장작업을 위한 이송이 완료된 지점에서 부품의 실장을 위하여 정지 상태에서 대기한다. 부품실장 대기 상태에서의 기판(20)은 상부로 볼록하게 만곡되어 있다. 즉, 기판(20)의 중앙부는 백업 테이블(24) 및 백업 핀(22)으로 부터 상방향으로 가압력을 받으며, 동시에 상기 기판(20)의 양측부는 콘베이어 내측 안내홈(18a)의 상면에 밀착되어, Y선 보다 Z만큼 상부로 벤딩되어 있다. 상기와 같은 벤딩량에 의한 영향을 최소화하기 위하여, 백업 핀(22)과 노즐(14)부위에 스프링이나 벨로우즈등의 탄성수단이 별도로 마련되기도 한다.

상기한 바와 같은 형태로 대기하고 있는 기판(20)에 부품을 실장하기 위하여, 헤드(10)는 수직 및 수평운동을 통하여 부품 스테이지(미도시)로 부터 부품(16)을 흡착한 후, 부품(16)이 실장 되어질 기판(20)상의 정위치에 일시 정지하고, 수직 하강하여 상기한 바 대로 대기상태에 있는 기판(20)의 상면에 도달하여 부품(16)을 실장한다.

그러나 상기한 바와 같이 이루어지는 종래의 부품 실장장치는, 대기하고 있는 기판이 상부로 벤딩되어 있으므로, 부품을 소정위치에 정밀하게 실장하지 못한다는 단점이 있다. 즉, 종래의 부품 실장장치는 기판(20)의 상면에 부품을 실장하는데 있어서, 기판(20)의 벤딩정도를 감안하지 못하기 때문에, 헤드(10)의 단부인 흡착구(15)는 기판(20)을 하부로 가압하여 백업핀(22)을 수축시키며, Y선을 포함한 수평면 까지 하강하게 된다. 따라서, 부품(16)과 기판(20)의 최초 접촉시, 부품의 전체면이 기판에 동시에 접촉되지 않기 때문에, 부품과 기판 사이에는 경사각이 형성되고, 이로 인하여 실장작업시 기판(20)에 대한 부품(16)의 미끄럼이 발생되어 정확한 위치에 부품을 정밀히 실장하는 것이 매우 어려웠다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은 기판의 벤딩정도를 계측하여 그 결과를, 부품 실장장치에 적용함으로써, 부품의 정밀한 실장이 가능한 부품 실장장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 제 2목적은 상기 기판의 벤딩정도를 산출하는 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 부품 실장장치에 의한 부품 실장방법을 설명하기 위하여 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장장치를 설명하기 위하여 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 구배 보상 방법을 설명하기 위하여 작도한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10,100: 헤드 12: 벨로우즈

14: 흡착노즐 15: 흡착구

16: 부품 18: 콘베이어

18a: 콘베이어 내측 안내 홈 20: 기판

22: 백업 핀 24: 백업 테이블

102: 수직축 103: 가이드 홈

104: 승강부 106: 센서

108: 감지부재

A: 제 1접촉점 B: 제 2접촉점

O: 교차점

a: 상기 제 1접촉점과 제 2접촉점간의 수평이격거리

b: 상기 제 1접촉점과 제 2접촉점간의 수직이격거리

c: 상기 제 1접촉점과 제 2접촉점간의 직선거리

W: 상기 제 1접촉점과 제 2접촉점간의 원호

a1,a2: 선분 b와 c의 사이각

d: 제 1접촉점으로부터 수직방향으로 연장된 연장선

e: 상기 선분 c와 사이각 a2를 갖는 연장선

a3: 상기 교차점 O의 사이각

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 부품 실장장치는, 부품 실장수단을 구비하는 헤드와; 상기 헤드의 측면에 결합된 수직축과; 상기 수직축의 측면에 승강운동이 가능하도록 설치되며, 센서를 더 포함하는 승강부; 및 상기 승강부의 측면에서 가능하도록 설치되어 상기 센서에 접촉되는 감지부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 벤딩정도를 산출하는 방법으로서, 기판상의 적어도 두 위치에 대하여 헤드를 하강 시킴으로서, 헤드의 측부에 위치한 감지부재를 기판의 상면에 접촉시켜 적어도 두 곳의 접촉점을 정하고, 각 접촉점 상호간의 수직 높이차를 계측하는 제 1단계와; 상기 계측된 접촉점간의 수직높이차와, 각 접촉점간의 수평거리을 이용하여 각 접촉점의 직선길이를 연산하는 제 2단계와; 상기 직선길이를 밑변으로 하는 이등변 삼각형을 형성시키되, 상기 이등변 삼각형의 일측변이 반지름이 되는 원을 형성한 후, 상기 형성된 원의 원호를 통하여 기판의 벤딩정도를 계측하는 제 3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 부품 실장장치의 구성을 일 실시예로서 도시한 도면이다.

도면을 참조하면 본 실시예에 따른 부품 실장장치는, 흡착구(15)와 노즐(14)과 벨로우즈(12)를 포함하는 헤드와(100), 상기 헤드(100)의 측면에 결합되어 설치된 수직축(102)과, 수직축(102)에서 상기 헤드(100)가 설치된 위치의 반대측에 수직으로 마련된 가이드 홈(103)과, 상기 가이드 홈(103)에 의해 가이드 되며, 수직방향으로 승강가능 하도록 설치된 승강부(104)와, 상기 승강부(104)로 부터 외부로 돌출되어 설치된 센서(106)와, 상기 센서(106)에 접촉되어 설치된 감지부재(108)를 포함한다.

상기 헤드(100)는 프레임(미도시)에 의해 지지되며, 별도의 구동수단을 통하여 수직으로 왕복운동을 하며, 진공이 제공되는 흡착노즐(14)을 통해 부품을 흡착 및 탈착한다. 또한 상기 승강부(104)의 측면에는 가이드 홈을 형성하여, 감지부재(108)가 상기 가이드 홈을 따라 승강운동 할 수 있도록 하여, 감지부재(108)의 승강에 따라 외부로 돌출된 센서(106)와 접촉 및 분리가 가능하도록 구성할 수 도 있다.

헤드(100)의 측부에 결합되어 설치된 수직축(102)의 하단부의 높이는 최소한 흡착구(15)의 위치보다 높은 위치에 있어야 한다.

헤드(100)가 하강할 때, 감지부재(108)도 하강하여 감지부재(108)의 하단부가 기판의 상면과 접촉하고, 이후에 헤드(100)의 하강이 계속되면 승강부(104)는 상방향으로 이동하고, 감지부재(108)는 센서(106)에 압력을 가함으로써, 센서(106)에 신호를 제공한다. 감지부재(108)가 센서(106)에 제공하는 신호에 의해 기판 상면에 대한 높이차를 구할 수 있다. 결국 헤드(100)에 대하여 승강부(104)가 승강운동을 하며, 상기 승강부(104)와 더불어 감지부재(108)가 승강운동을 하므로, 헤드(100)가 하강 하면서 감지부재(108)를 통하여 감지부재(108) 하단면에 접촉하는 기판 상면의 임의의 장소에서의 상대적인 높이차를 파악할 수 있다.

한편, 상기와 같이 구성되는 부품 실장장치를 통하여, 상방향으로 벤딩되어 있는 기판의 벤딩정도를 해석하기 위하여, 기판상의 임의의 위치에 대하여 감지부재(108)를 접촉시킴으로써, 각 위치에 대한 상대적인 높이차를 계측한다. 상기 접촉개소는 적어도 두 군데 이상인 것이 바람직하다.

도 3은 제 1접촉점과 제 2접촉점을 통하여 기판의 벤딩정도를 파악하는 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

도면에서, 제 1접촉점인 A와, 제 2접촉점인 B간의 상대 높이차인 b는 헤드(100)의 하강에 의하여 작동하는 센서(106)와 감지부재(108)를 통하여 계측된다. 또한 상기 제 1접촉점 A와 제 2접촉점 B와의 수평거리 a값 또한 장비의 수평이동 거리 이므로, 상기 제 1접촉점 A와 제 2접촉점 B의 직선 C 의 거리도 구해진다. 또한 삼각함수를 통하여 선분 b와 선분 c와의 사이각인 a1을 구할 수 있고, 직선 C를 밑변으로 하는 이등변 삼각형을 작도할 수 있다. 상기 선분 b 의 연장선으로서, 수직 하방으로 직선 d를 연장하고 또한 상기 선분 c와 a2 만큼의 사이각을 갖는 선분 e를 연장하여, 선분 d와 선분 e의 교점인 점 O를 얻는다. 상기 선분 d와 e의 길이는 동일하고, 또한 사이각 a1과 a2도 동일하므로 점 ABO를 꼭지점으로 하는 이등변 삼각형이 이루어 진다.

한편, 삼각형의 두 각을 알고 있으므로 나머지 한 각인 a3을 알 수 있다. 상기 각 a3와 선분 d 또는 선분 e를 곱하면 원호 W의 길이를 구할 수 있고, 원호의 길이 W와 반지름 d 또는 e를 통하여 원호의 궤적을 구할 수 있다.

결국 상기 궤적을 통하여, 기판상의 임의의 지점에서의 벤딩되어 만곡된 높이를 알 수 있으므로, 부품 실장작업을 위하여 헤드(100)를 하강시, 상기 임의의 지점에 대한 높이값을 안배하여, 헤드(100)를 상기 높이값 만큼 덜 하강시켜 기판 표면에 부품을 정확히 실장시킬 수 있다. 즉, 도 2에 표시된 Y선 까지 헤드를 하강시킴으로 부품과 기판의 미끄러짐을 야기하는 종래의 실장방법과 달리, 본 발명은 승강부(104)에서 계산된 값을 헤드(100)에 반영하여 Y선이 아닌, 실제 기판이 위치한 높이까지만 헤드를 하강시켜 부품을 실장한다.

이상 본 발명은 구체적인 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 기판 구배보상 부품 실장장치 및 구배보상방법은, 상방향으로 벤딩되어 있는 기판상에 부품을 실장하는데 있어서, 벤딩정도를 미리 계측하여 헤드의 수직운동에 감안함으로써, 기판 표면에 부품을 정밀하게 위치시킬 수 있다는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 부품 실장수단을 구비하는 헤드와;

   상기 헤드의 측면에 결합된 수직축과;

   상기 수직축의 측면에 승강운동이 가능하도록 설치되며, 센서를 더 포함하는 승강부 및;

   상기 승강부의 측면에 설치되어, 상기 센서에 접촉되는 감지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구배보상 부품 실장장치.
2. 기판상의 적어도 두 위치에 대하여 헤드를 하강시킴으로서, 헤드의 측부에 위치한 감지부재를 기판의 상면에 접촉시켜 적어도 두 곳의 접촉점을 정하고, 각 접촉점 상호간의 수직 높이차를 계측하는 제 1단계와;

   상기 계측된 접촉점간의 수직높이차와, 각 접촉점간의 수평거리을 이용하여 각 접촉점의 직선길이를 연산하는 제 2단계와;

   상기 직선길이를 밑변으로 하는 이등변 삼각형을 형성시키되, 상기 이등변 삼각형의 일측변이 반지름이 되는 원을 형성한 후, 상기 형성된 원의 원호를 통하여 기판의 벤딩정도를 계측하는 제 3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구배 보상방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 각 접촉점중의 일 접촉점은 대체로 기판의 중심부에 위치한 것을 특징으로 하는 구배 보상방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 이등변 삼각형의 일측변은 상기 일 접촉점으로부터 연직하방으로 연장된 직선인 이등변 삼각형인 것을 특징으로 하는 구배 보상방법.