KR20000009656A - 부품 검사장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

부품 검사장치를 개시한다.

개시된 장치는 고정부재에 대해 수평이동가능한 이동부재가 프레임에 설치되어 부품 공급부에 놓인 부품을 파지하여 부품 정렬부로 이송시키고, 사이드 검사부 및 패턴인식부가 각각 장착플레이트에 설치되어 이동 중에 있는 부품에 조명을 조사하면서 그 부품을 촬상하여 부품의 자세 및 양부에 관한 영상정보를 취득한다. 따라서, 종래 로우바 검사장치와 비교하여 로우바의 자세를 인식하기 위해 한 번 정지하는 시간(약 1초)을 단축함으로써 시스템의 검사속도를 증가시킬 수 있고, 로우바의 양부판정 루틴을 도입함으로써 불량 로우바가 얼라인되는 것을 방지할 수 있고, 그 불량 로우바는 수리하여 다시 사용할 수 있음으로써 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

부품 검사장치 및 방법

본 발명은 부품 검사장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 하드 디스크 드라이브와 같은 자기기록 및 재생장치의 핵심 부품인 자기저항 헤드(Magneto Resistance Head)가 일렬로 새겨진 로우바(Rowbar)의 자세 및 양부를 검사하는 구조 및 방법이 개선된 부품 검사장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자기저항 헤드는 자기에 민감한 얇은 필름 형태의 저항기를 사용하여 자기 디스크에 기록된 데이터 비트를 검출하는 헤드로서, 기존의 박막 헤드 방식 보다 기록 밀도를 높일 수 있어서 하드 디스크의 용량을 30 내지 40% 증가시킬 수 있는 장점을 가진다. 상기 로우바는 소정의 회로를 갖춘 구동용 소자가 바(bar:높이 1mm, 폭 3mm, 길이 40mm) 형태로 제조되어 자기기록 및 재생장치에 부착된다. 또한, 자기기록 및 재생장치의 제조공정 중에는 웨이퍼 상에 로우바 및 더미 로우바를 번갈아 가며 얼라인시키는 공정을 거침으로써, 추후에 완성되는 자기기록 및 재생장치의 품질을 적절히 확보하고 있다.

이러한 기능을 수행하기 위해, 카세트에 탑재된 웨이퍼를 소정 위치로 이송하여 그 위치를 적절히 조절하고, 트레이에 탑재된 양품의 로우바 및 더미 로우바를 이송하여 상기 웨이퍼의 적절한 위치에 안착시켜 그 지정된 위치에 정확히 정렬한다. 상기한 바와 같이, 로우바 및 더미 로우바가 웨이퍼에 얼라인된 형상을 개략적으로 도시한 도 1을 참조하면, 로우바(2) 및 더미 로우바(4)는 웨이퍼(1) 표면에 번갈아 가며 얼라인된다. 여기서, 로우바(2) 및 더미 로우바(4)는 웨이퍼(1)에 양호한 접착력을 갖는 접착제(6)에 의해 웨이퍼(1) 상에 견고히 고정된다.

한편, 로우바는 상기한 바와 같이, 그 크기가 매우 미세하기 때문에 로우바의 표면에 깨짐이 발생하지는 않았는지, 로우바에 새겨진 소정의 마크(이하, "패턴인식부"라 정의함)가 상하로 뒤집혀 얼라인되지는 않는지 등의 검사가 얼라인 공정 중 또는 그 전에 이루어져야 한다.

이를 위해 종래의 로우바 검사장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 스카라 로봇(10)의 핸드 그리퍼(11) 일측에 윈도우 인식용 카메라(12)가 설치되고, 이 스카라 로봇(10)의 타측에는 로우바(2) 및 윈도우(14a)를 각각 안착시키는 로우바 트레이(8) 및 윈도우 트레이(14)가 위치된다. 또한, 스카라 로봇(10)의 한편에는 쿼츠(15), 로우바 위치 확인용 카메라(16) 및 윈도우(14)를 위치시킨 쿼츠(17)가 각각 구비된다.

상기 구성을 가지는 로우바 검사장치에서, 스카라 로봇(10)의 핸드 그리퍼(12)가 로우바 트레이(8)에서 로우바(2)를 픽업한 후, 로우바 위치 확인용 카메라(16)의 렌즈 위치로 이동된 상태에서 로우바(2)의 일측 끝단을 촬상하고, 그 자리에서 로우바(2)를 180도 회전시켜서 타측 끝단을 촬상한다. 그 후, 상기 두 촬상 데이터를 영상 처리하여 스카라 로봇(10)의 절대 좌표계 위치에서 로우바(2)의 위치 및 깨짐 여부를 확인하고, 쿼츠(17) 상에 위치하는 윈도우(14a)로 스카라 로봇(10)을 이동시킨 후 윈도우 인식용 카메라(12)에 의해 윈도우(14a)의 중심 및 기준선을 찾아내어 로우바 자세의 양부를 판정한다.

그러나, 이와 같은 종래 기술은 수작업에 의해 로우바 및 윈도우 트레이를 공급하고, 부품이 장착된 쿼츠를 인출하여 빈 부품을 작업자가 작업 위치에 정렬함으로써 작업 시간이 길어져 생산성이 현저하게 저하되는 문제점이 있다.

이러한 점을 감안하여 본 출원인은 대한민국 특허출원 제97-76847호를 통해 리니어 모터를 채용한 X-Y 이동수단에 의해 간단하고 신속하게 부품을 장착하여 고정도 및 신속한 부품의 위치 확인이 가능한 부품 실장 시스템을 개시한 바 있다.

그런데, 상기 부품 실장 시스템에서는, 부품을 이동시키는 부품 실장부와 부품 위치확인용 카메라가 별개로 설치되어 있기 때문에, 부품을 소정 위치로 이동시켜 정지시킨 후 상기 카메라를 이용하여 부품의 위치를 검사하는 방식을 채용한다. 따라서, 검사에 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라, 부품의 장착위치와 검사위치가 소정 간격 떨어져 있으므로 장착시 오차 발생의 염려가 상존한다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 로우바 등의 부품의 이송 중에 그 자세 및 양부를 검사할 수 있도록 된 부품 검사장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 로우바 및 더미 로우바가 웨이퍼에 얼라인된 형상을 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 종래 부품 검사장치를 개략적으로 도시한 사시도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 검사장치를 개략적으로 도시한 평면도.

도 4는 도 3의 주요부위를 확대하여 도시한 사시도.

도 5는 도 4의 이송수단 부위를 도시한 정면도.

도 6은 도 4의 비젼수단의 사이드 검사부를 발췌 도시한 부분 사시도.

도 7은 도 6의 광학계를 도시한 개략적 구성도.

도 8은 도 4의 비젼수단의 패턴검사부를 발췌 도시한 부분 사시도.

도 9는 도 8의 광학계를 도시한 개략적 구성도.

도 10 내지 도 12는 도 4의 비젼수단에 의해 얻어진 각 영상정보를 개략적으로 도시한 도면.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품 검사방법을 나타낸 플로우 챠트.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

32...메인 프레임 34...보조 프레임 40...이송수단

41...이동부재 42...장착 플레이트 50...비젼수단

52...사이드 검사부 56...패턴검사부 60...승강수단

62...구동모터 64...볼스크류 66...클리퍼

72...부품공급부 74...부품정렬부

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 부품 검사장치는, 프레임; 상기 프레임에 설치되어 부품공급부에 놓인 부품을 파지하여 부품정렬부로 이송시키는 이송수단; 및 상기 이송수단의 장착플레이트에 설치되어 이동 중에 있는 상기 부품에 조명을 조사하면서 그 부품을 촬상하여 상기 부품의 자세 및 양부에 관한 영상정보를 취득하는 비젼수단;을 구비한다.

여기서, 상기 비젼수단은, 상기 부품의 양 사이드를 비춰주는 제1조명과, 상기 부품으로부터 반사된 광의 경로를 변환시키는 제1광경로변환수단과, 상기 제1광경로변환수단으로부터 나오는 광을 수광하여 상기 부품의 영상을 촬상하는 제1카메라를 포함하는 한 쌍의 사이드 검사부; 및 상기 부품의 패턴인식부를 비춰주는 제2조명과, 상기 부품으로부터 반사된 광의 경로를 변환시키는 제2광경로변환수단과, 상기 제2광경로변환수단으로부터 나오는 광을 수광하여 상기 부품의 영상을 촬상하는 제2카메라를 포함하여 상기 부품의 패턴을 검사하는 패턴 검사부;를 구비하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제1광경로변환수단은, 상기 제1조명과 상기 부품 사이에 위치된 제1하프미러; 및 상기 제1하프미러로부터 나오는 광을 상기 제1카메라로 전반사시키는 전반사미러;를 포함하고, 상기 제2광경로변환수단은, 상기 제2조명과 상기 부품 사이에 위치된 제2하프미러를 포함하는 것이 바람직하다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 부품 검사 방법은, 프레임과, 상기 프레임에 설치되어 부품공급부에 놓인 부품을 파지하여 부품정렬부로 이송시키는 이송수단, 및 상기 이송수단의 플레이트에 설치되어 이동 중에 있는 상기 부품에 조명을 조사하면서 그 부품을 촬상하여 상기 부품의 자세 및 양부에 관한 영상정보를 취득하는 비젼수단을 구비하는 부품 검사시스템에 있어서, (a) 상기 부품공급부에 놓인 상기 부품을 파지하여 이동시키는 단계; (b) 상기 부품의 이동 중 상기 비젼수단을 이용하여 상기 부품의 양 사이드의 영상을 취득하는 단계; (c) 상기 부품의 양 사이드의 깨짐 여부를 판단하는 단계; (d) 상기 (c) 단계에서 상기 부품이 양품으로 판정되면, 상기 비젼수단을 이용하여 상기 부품의 패턴인식부의 영상을 취득하는 단계; (e) 상기 패턴인식부의 소정 패턴의 유무 및 그 상하위치를 판단하는 단계; (f) 상기 (c) 또는 (e) 단계에서 상기 부품이 불량으로 판단되는 경우, 상기 부품의 이동을 중단하고 그 부품을 버리는 단계; 및 (g) 상기 부품을 상기 부품장착부에 장착시키는 단계;를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 부품 검사장치를 개략적으로 나타낸 도 3 및 도 4를 참조하면, 메인 프레임(32)의 양측에 보조 프레임(34)이 수직으로 설치되고, 이 보조 프레임(34) 사이에는 도면의 B방향으로 슬라이딩 가능하도록 이송수단(40)이 마련되고, 이 이송수단(40)에 형성된 장착 플레이트(42)에는 비젼수단(50)이 설치된다.

메인 프레임(32)의 하면에는 부품공급부(72) 및 부품정렬부(74)가 각각 구비되고, 이 부품공급부(72)는 부품적재부(80)로부터 레디얼 모션 로봇(92)에 의해 작동하는 트랜스퍼 로봇부(90)에 의해 로우바 혹은 더미 로우바 등의 부품을 공급 받고, 부품정렬부(74)는 부품공급부(72)에 위치된 부품이 이송수단(40)에 의해 이송되어 각 트레이 상에 위치된 웨이퍼에 정렬되는 공간이다.

트랜스퍼 로봇부(90)의 앞쪽의 메인 프레임(32) 하측에는 부품공급부(60)로 부품을 공급하기 위한 부품적재부(80)가 형성되어 있으며, 부품적재부(80)는 복수의 로우바(82)가 안착된 로우바 트레이(84)가 위치되고, 그 일측에는 미리 얼라인된 윈도우를 공급하기 위한 윈도우 공급부(86)가 마련된다. 그리고, 메인 프레임(32)의 일측 전면에는 표시부(88)가 설치된다.

보조 프레임(34)은 이송수단(40)을 도면의 A 방향으로 수평 이동시킬 수 있도록 메인 프레임(32) 양측에 수직으로 설치된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 이송수단(40)은 평판상의 자석부재 즉, 고정부재(44) 위를 리니어 모션 가이드(46)에 지지되어 도면의 "B" 방향으로 이동되는 이동부재(41)와, 이 이동부재(41)의 이동위치를 측정하기 위한 엔코더(43) 및 리니어 스케일(45)과, 이동부재(41)로부터 연장 형성된 장착 플레이트(도 3 및 도 4의 42), 및 이동부재(41)의 이동 범위를 감지하기 위한 리미트 센서(48)를 포함한다.

승강수단(60)은 장착 플레이트(42)의 중앙에 설치되어 로우바(R)를 파지하여 그 로우바(R)를 상하로 승강시키기 위한 것으로서, 구동모터(62)와, 그 일단에는 풀리(65)가 설치되고 타단에는 클리퍼(66)가 설치된 볼스크류(64)와, 상기 풀리(65)와 구동모터(62)의 출력축에 형성된 풀리(61)를 연결하는 벨트(68)를 포함한다. 여기서, 클리퍼(66)는 통상의 진공흡착 방식에 의해 부품을 픽업할 수 있는 부재이면 족하다.

비젼수단(50)은 장착 플레이트(42)에 설치된 한 쌍의 사이드 검사부(52)와 장착 플레이트(42)의 하부에 설치된 패턴검사부(56)를 포함한다.

한 쌍의 사이드 검사부(52)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 로우바(R)의 길이방향의 양단(e)에 수직으로 광을 조명하는 제1조명(51)과, 그 로우바(R)로부터 반사된 광의 경로를 변환시키는 제1광경로변환단과, 이 제1광경로변환수단으로부터 나오는 광을 수광하여 로우바(R)의 영상을 촬상하는 제1카메라(53)를 포함한다. 여기서, 제1광경로변환수단은 제1조명(51)과 로우바(R) 사이에 소정 각도로 위치되어 제1조명(51)으로부터 나오는 광을 일부는 반사시키고 일부는 통과시켜 그 로우바(R)로부터 반사되어 나오는 광을 전반사시키는 제1하프미러(54)와, 이 제1하프미러(54)와 제1카메라(53) 사이에 소정 각도로 설치되어 제1하프미러(54)로부터 나오는 광을 제1카메라(53)로 전반사시키는 전반사미러(55)를 포함한다.

패턴검사부(56)는 로우바(R)의 길이방향의 양 측면 즉, 패턴인식부(p)를 비춰주는 제2조명(57)과, 로우바(R)로부터 반사된 광의 경로를 변환시키는 제2광경로변환수단과, 이 제2광경로변환수단으로부터 나오는 광을 수광하여 그 로우바(R)의 패턴인식부(p)의 존재유무 또는 패턴인식부(p)의 올바른 위치 등에 관한 영상을 촬상하는 제2카메라(58)를 포함한다. 여기서, 제2광경로변환수단은 제2조명(57)과 로우바(R) 사이에 소정 각도로 위치되어 제2조명(57)으로부터 나오는 광을 일부는 반사시키고 일부는 통과시키고, 로우바(R)로부터 반사된 광을 제2카메라(58)로 전반사시키는 제2하프미러(59)를 구비한다.

상기 구성을 가진 본 발명에 따른 부품 검사장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 부품공급부(72)의 트래이 상에 놓인 로우바(R)를 파지하기 위해 승강수단(60)의 구동모터(62)를 작동시키면, 그 출력축에 형성된 풀리(61)와 볼스크류(64)의 일단에 설치된 풀리(65) 사이에 설치된 벨트(68)에 의해 볼스크류(64)를 하강하도록 회전시켜 클리퍼(66)가 로우바(R)를 파지하도록 한다. 그런후, 이송수단(41)을 구동시켜 이동부재(41)를 고정부재(44) 위로 이동시킨다. 이 상태에서, 로우바(R)의 이동 중 영상을 취득하기 위해 장착 플레이트(42) 상에 로우바(R)와 수직으로 설치된 비젼수단(50)의 사이드 검사부(52)를 구동시켜 클리퍼(66)에 파지된 로우바(R)의 길이방향 양단(e) 영상을 촬영하여 표시부(88)에 그 영상정보가 나타나도록 한다. 통상 로우바(R)는 검은색을 가지며, 거울면과 같이 빛을 반사시키는 성질이 있으므로, 이 로우바(R)에 빛을 조사하면 도 10 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 배경은 어둡게 나오고, 대상물인 로우바(R)는 밝게 빛난다. 여기서, 도 10은 로우바(R)의 양단(e)이 양호한 상태를, 도 11은 그 양단(e)에 깨짐이 발생하여 불량인 상태를 각각 나타낸다.

한편, 비젼수단(50)의 패턴검사부(56)를 구동시켜 도 12(a) 내지 도 12(b)에 도시된 바와 같이, 로우바(R)의 길이방향으로 새겨진 소정 패턴(p)의 유무 및 그 상하위치를 촬영하여 표시부(88)에 그 영상정보가 나타나도록 한다. 통상 로우바(R)는 4각 기둥 형상이며, 웨이퍼에 접착되는 테이핑 면의 양 면으로부터 수직되는 면에 소정의 패턴이 새겨져 있다. 따라서, 미리 정해진 기준 패턴이 없거나, 있더라도 그 상하 위치가 뒤바뀐 경우에는 불량처리된다. 상기와 같이 불량처리된 로우바들은 별도로 보관하고, 작업자가 다시 검사후 조치하게 된다.

상기 구성을 가진 장치에 의한 부품의 양부 및 위치 검사방법을 도 3 내지 도 13을 참조하여 설명한다.

먼저 단계 S10에서, 부품공급부(72)에 놓인 로우바(R)를 부품정렬부(74) 측으로 이송하기 위해 로우바(R)를 파지한다. 이를 위해 승강수단(60)의 구동모터(62)를 구동시켜 풀리(61)(65) 사이에 설치된 벨트(68)를 통해 볼스크류(64)를 회전시켜 볼스크류(64) 일단에 설치된 클리퍼(66)로 로우바(R)를 진공흡착한다.

이어서 단계 S20에서, 상기 클리퍼(66)에 파지되어 이송되는 로우바(R)의 길이방향 양단(e)의 영상을 취득한다. 즉, 한 쌍의 사이드 검사부(52)의 제1조명(51)을 하프미러(54)를 통해 로우바(R)에 수직으로 조사하고, 그에 반사되는 빛을 전반사미러(55)를 통해 제1카메라(53)가 촬영한다.

다음 단계 S30에서, 상기 로우바(R)의 영상정보가 나타나는 표시부(88) 상의 영상에서 로우바(R)의 양단에 깨진 부분이 있는가 판단하여, 만약 로우바(R)의 양단이 도 11에 도시된 바와 같이 깨어져 불량인 것으로 판단되면 시퀀스는 후술하는 단계 S70으로 진행한다.

만약, 로우바(R)가 도 10에 도시된 바와 같이, 그 양단의 영상정보가 깨짐이 발생되지 않았으면, 단계 S40에서, 로우바(R)의 패턴인식부(p)의 영상을 도 12에 도시된 바와 같이, 패턴검사부(56)를 통해 취득한다. 여기서, 상기 단계 S20과 단계 S40은 시계열적으로 이루어지는 것은 아니다. 즉, 로우바(R)의 사이드 검사와 패턴검사는 그 순서를 달리하여 진행할 수도 있다.

이어서, 단계 S50에서, 그 패턴인식부(p)의 소정 패턴이 새겨져 있는지/새겨져 있다면 그 상하 위치는 올바른지 검사하여, 만약 로우바(R)품의 패턴인식부(p)에 이상이 없다면, 단계 S60에서 로우바(R)의 이송을 완료하고 부품정렬부에 위치된 웨이퍼 상에 그 로우바(R)를 정렬시킴으로써 작업을 마무리할 수 있다.

만약, 로우바(R)의 양단(e)이 깨어져 있거나 그 로우바(R)에 새겨진 패턴이 없거나 그 위치가 변화되어 불량처리되면, 로우바(R)의 이송을 중단하고 클리퍼(66)로부터 로우바(R)를 인출하여 별도로 보관한다.

이상과 같은 본 발명에 의한 효과는 다음과 같다.

첫째, 종래 부품 검사장치에서 로우바의 자세를 인식하기 위해 한 번 정지하는 시간(한개의 로우바 당 약 1초)을 단축함으로써 시스템의 검사속도를 증가시킬 수 있다.

둘째, 로우바의 양부판정 루틴을 도입함으로써 불량 로우바가 얼라인되는 것을 방지할 수 있고, 그 불량 로우바는 수리하여 다시 사용할 수 있음으로써 생산성을 향상시킬 수 있다.

셋째, 로우바를 파지한 상태에서 장착 플레이트에 설치된 비젼수단에 의해 로우바를 검사할 수 있으므로, 검사에 있어서 오차 발생 확률이 감소된다.

Claims (5)

1. 프레임;

   상기 프레임에 설치되어 부품공급부에 놓인 부품을 파지하여 부품정렬부로 이송시키는 이송수단; 및

   상기 이송수단의 장착플레이트에 설치되어 이동 중에 있는 상기 부품에 조명을 조사하면서 그 부품을 촬상하여 상기 부품의 자세 및 양부에 관한 영상정보를 취득하는 비젼수단;을 구비하는 것을 특징으로 하는 부품 검사 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 비젼수단은,

   상기 부품의 양 사이드를 비춰주는 제1조명과, 상기 부품으로부터 반사된 광의 경로를 변환시키는 제1광경로변환수단과, 상기 제1광경로변환수단으로부터 나오는 광을 수광하여 상기 부품의 영상을 촬상하는 제1카메라를 포함하는 한 쌍의 사이드 검사부; 및

   상기 부품의 패턴인식부를 비춰주는 제2조명과, 상기 부품으로부터 반사된 광의 경로를 변환시키는 제2광경로변환수단과, 상기 제2광경로변환수단으로부터 나오는 광을 수광하여 상기 부품의 영상을 촬상하는 제2카메라를 포함하여 상기 부품의 패턴인식부을 검사하는 패턴 검사부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 부품 검사시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1광경로변환수단은,

   상기 제1조명과 상기 부품 사이에 위치된 제1하프미러; 및

   상기 제1하프미러로부터 나오는 광을 상기 제1카메라로 전반사시키는 전반사미러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 검사시스템.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제2광경로변환수단은,

   상기 제2조명과 상기 부품 사이에 위치된 제2하프미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 검사시스템.
5. 프레임과, 상기 프레임에 설치되어 부품공급부에 놓인 부품을 파지하여 부품 정렬부로 이송시키는 이송수단, 및 상기 이송수단의 플레이트에 설치되어 이동 중에 있는 상기 부품에 조명을 조사하면서 그 부품을 촬상하여 상기 부품의 자세 및 양부에 관한 영상정보를 취득하는 비젼수단을 구비하는 부품 검사시스템에 있어서,

   (a) 상기 부품공급부에 놓인 상기 부품을 파지하여 이동시키는 단계;

   (b) 상기 부품의 이동 중 상기 비젼수단을 이용하여 상기 부품의 양 사이드의 영상을 취득하는 단계;

   (c) 상기 부품의 양 사이드의 깨짐 여부를 판단하는 단계;

   (d) 상기 (c) 단계에서 상기 부품이 양품으로 판정되면, 상기 비젼수단을 이용하여 상기 부품의 패턴인식부의 영상을 취득하는 단계;

   (e) 상기 패턴인식부의 소정 패턴의 유무 및 그 상하위치를 판단하는 단계;

   (f) 상기 (c) 또는 (e) 단계에서 상기 부품이 불량으로 판단되는 경우, 상기 부품의 이동을 중단하고 그 부품을 버리는 단계; 및

   (g) 상기 부품을 상기 부품정렬부에 정렬시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 검사방법.