KR20080029466A - 광조사모듈을 갖는 부품실장장비 - Google Patents

Abstract

광조사모듈을 갖는 부품실장장비가 제공된다. 상기 광조사모듈을 갖는 부품실장장비는 부품을 흡착하기 위한 노즐을 구비한 흡착부, 상기 흡착부의 둘레에 배치되며 상기 부품으로 광을 조사하는 파이버 발광 소자를 구비하는 광조사모듈, 및 상기 부품으로부터 반사된 광이 유입되는 촬상장치를 포함한다. 상기 광조사모듈을 갖는 부품실장장비는 조명 간섭을 유발하지 않으며, 광확산부재가 교체가능하므로 공정 효율을 극대화할 수 있다.

Description

광조사모듈을 갖는 부품실장장비{Component mounting apparatus having light emitting module}

도 1은 종래의 광조사모듈을 구비한 칩마운터를 나타낸 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 광조사모듈을 구비한 칩마운터를 나타낸 개략도이다.

도 3은 도 2의 노즐, 가이드링, 및 광확산부재의 결합관계를 도시한 분해 사시도이다.

도 4는 도 3의 구성요소의 결합된 상태를 도시한 사시도이다.

도 5는 광확산부재의 광확산현상을 설명하기 위한 도 3의 Ⅰ-Ⅰ' 단면도이다.

도 6은 칩마운터의 공정진행 과정을 설명하기 위한 순서도이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

110 : 스핀들

120 : 노즐

122 : 가이드링

124 : 광확산부재

128 : 광원발생기

130 : 광조사모듈

140 : 촬상장치

144 : 반사경

본 발명은 광조사모듈을 갖는 부품실장장비에 관한 것으로써, 상세하게는 부품에 대한 조명 방식을 개선한 광조사모듈을 갖는 부품실장장비에 관한 것이다.

집적 회로나 고밀도 집적회로 등의 반도체 장치 또는 다이오드, 콘덴서, 저항 등과 같은 전자 부품을 인쇄회로기판등에 자동적으로 장착하기 위하여 부품실장장비가 사용되고 있다. 이러한 부품실장장비는 인쇄회로기판을 소정 위치로 안내하며 동시에 기판 지지 스테이지로서 기능하는 콘베이어 장치와, 인쇄회로 기판에 장착될 각종 전자부품을 지지하는 부품스테이지와, 상기 부품스테이지에 지지되어 있는 전자 부품을 기판에 장착하기 위해 수직이동을 하여 부품을 흡/탈착하는 칩마운터를 포함한다.

이하에서는, 도 1을 참조하여 상기 칩마운터의 일반적인 구성에 대해 살핀다. 상기 칩마운터는 부품(50)을 피더(미도시)로부터 진공흡착하는 흡착장치(10), 상기 부품(50)에 대해 광을 조사하는 조명 장치(40), 및 상기 부품(50)에 대해 반사되어 오는 빛을 포착하여 상기 부품(50)에 대한 영상을 인식하는 촬상장치(30) 등을 구비한다.

상기 흡착장치(10)는 미도시된 구동부에 의해 수직, 수평 이동하는 스핀들(12)과 상기 스핀들(12)에 체결되는 노즐(14)을 구비한다. 상기 노즐(14)은 진공수단(미도시)에 연결되어 부품(50)을 흡착할 수 있는 유로가 그 내부에 형성될 수 있다.

상기 조명 장치(40)는 상기 흡착장치(10)의 둘레에 마련되는 반사판(42), 상기 반사판(42) 및 상기 부품(50)으로 빛을 조사하는 조명부(44), 및 상기 흡착장치(10)의 하부측에 배치되는 반사경(34)을 구비한다. 상기 흡착장치(10)의 하부 일측에 렌즈(32)를 구비한 촬상장치(30)가 마련된다.

상기 칩마운터에서 부품(50)을 인식하는 과정을 보면 다음과 같다. 먼저, 상기 조명부(44)에서 흡착장치(10) 측으로 광을 조사하고, 조사된 광이 부품(50)으로부터 반사되어 반사경(34)을 통해 촬상장치(30)로 입사한다. 상기 촬상장치(30)를 통해 획득된 영상은 이치화 및 라벨링 과정을 통해 영상 분리 및 확인 작업이 진행된다.

한편, 상기의 부품실장장비에서 부품을 인식하기 위한 방법으로 백라이트(Back light) 조명기술을 적용할 수 있는데, 상기 백라이트 조명기술은 직접조명 백라이트 조명과 간접조명 백라이트 조명으로 나뉘어진다. 이러한 백라이트 조명 기술은 TFT(thin film transistor)-LCD 백라이트 모듈에 주로 사용되며, 부품 인식기술에서는 부품 뒤에서 조사하는 방법과 부품을 흡착하는 노즐 날개에 광을 조사하여 노즐의 표면 반사 광 특성을 이용하는 방법이 있다.

상기의 백라이트 조명기술을 이용하여 부품을 실장하는 과정에서 어떤 종 류의 부품에 대해서도 식별할 수 있는 능력이 우선시되야 하는데, 상기의 칩마운터에서 부품인식의 정확도를 높이기 위해서는 조명균일도가 높아야 한다. 즉, 상기 조명균일도가 낮게 되면, 촬상 장치로 획득한 이미지 자체가 얼룩 무늬로 나타나게 되고, 결과적으로 특정 부품을 인식하는 과정에서 조명균일도의 저하로 인해 부품 상,하,좌,우의 밝기 값의 차이가 날 수 있다. 또한, 부품의 에지면이 곡률이 심한 경우, 크랙이 있는 경우, 및 부품의 리드면 정도가 경면인 경우 등에서는 조명이 적절하게 지원이 안되기 때문에 부품의 정확한 크기를 확인하기 어렵게 되는 문제가 있다.

조명 균일도를 높이기 위한 방법으로 다시 도 1을 참조하여 설명하면, 흡착장치(10)의 하측에서 부품(50) 측으로 광을 조사하여 반사시키는 방법에서 기존 조명부(44) 외에 별도의 추가 조명을 설치함으로써 조명장치의 수준을 높일 수 있는데, 상기의 방식은 별도의 공간에 조명부를 설치하기 위해서 추가적인 공간이 필요하고, 조명장치가 대형화, 복잡화되고, 그에 따라 원가 상승, 조명장치 운용을 위한 다양한 조명 파워 사양 상승 등의 부차적인 요인들이 따라오는 문제가 생길 수 있다.

한편, 조명균일도를 높이기 위한 또다른 방법으로는 흡착장치(10)를 둘러싸는 별도의 조명부를 설치하여 하측의 부품(50)으로 직접 조명하는 방식이 있을 수 있다. 상기의 방법은 노즐을 구비한 흡착장치의 둘레에 조명부를 설치함으로써 발열이 발생하여 부품에 악영향을 미칠 수 있고 , 또한 근접한 노즐 부위에 빛의 교란 현상을 가져오게 하여 부품 인식 능력을 저하시킬 수 있는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 파이버 발광소자를 이용한 조명장치를 기존의 흡착장치 주위에 배치하여 조명 균일도를 높임으로써 부품인식능력을 향상할 수 있는 광조사모듈을 갖는 부품실장장비를 제공하는데 있다.

이와 같은 기술적 과제를 구현하기 위한 본 발명에 의하면, 광조사모듈을 갖는 부품실장장비가 제공된다. 상기 부품실장장비는 부품을 흡착하기 위한 노즐을 구비한 흡착부, 상기 흡착부의 둘레에 배치되며 상기 부품으로 광을 조사하는 파이버 발광 소자를 구비하는 광조사모듈, 및 상기 부품으로부터 반사된 광이 유입되는 촬상장치를 포함한다.

상기 광조사모듈은 상기 파이버 발광 소자가 삽입되며 상기 흡착부를 감싸도록 형성되는 가이드링 및 상기 가이드링의 하부에 배치되는 광확산부재를 구비할 수 있다.

상기 광조사모듈은 상기 가이드링에 전기적으로 연결되어 상기 파이버 발광 소자측으로 광신호를 전송하는 광원발생기를 더 구비할 수 있다.

상기 파이버 발광 소자는 광섬유로 이루어질 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

먼저, 본 발명에 따른 구성을 설명하기 전에 칩마운터의 구성을 개략적으로 설명하면, 부품을 사양별로 공급하는 피더(feeder), 상기 피더로부터 부품을 흡착하는 노즐, 상기 노즐을 수평, 수직 방향으로 이동 가능하게 하는 매니퓰레이터, 상기 노즐 하부에 위치한 촬상 장치 등으로 구성된다. 상기 피더는 크기가 다양한 부품을 연속적으로 공급할 수 있도록 기능을 한다. 또한, 일반적으로 상기 피더가 칩마운터에 체결되는 경우 상기 피더와 칩마운터의 접촉부를 통해 전기적 신호를 전달하게 됨으로써 피더에 적재된 부품의 사양을 공정 진행 전에 미리 칩마운터에 전송할 수 있는 시스템이 갖추어져 있다.

도 2는 본 발명에 따른 광조사모듈을 구비한 칩마운터를 나타낸 개략도이다. 도 3은 도 2의 노즐, 가이드 링, 및 광확산부재의 결합관계를 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 도3의 구성요소의 결합된 상태를 도시한 사시도이다.

도 2를 참조하면, 칩마운터는 부품(150)을 진공흡착하여 이동하는 흡착부(115), 상기 부품(150)으로 광을 조사하는 광조사모듈(130), 및 상기 부품(150)으로부터 반사된 광이 입사하는 촬상장치(140)를 구비한다.

상기 흡착부(115)는 스핀들(110) 및 노즐(120)을 구비한다. 상기 스핀들(110)은 미도시된 구동부에 의해 수직, 수평 이동하고, 상기 노즐(120)은 상기 스핀들(110)에 체결되어 부품(150)을 진공흡착하게 된다. 상기 흡착부(115)는 피더 로부터 기판이 놓여지는 부품스테이지로 부품을 이송하는 역할을 한다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 광조사모듈(130)은 상기 노즐(120)을 감싸도록 형성되는 가이드링(122) 및 상기 가이드링(122)의 하부에 배치되는 광확산부재(124), 광을 발생시키는 광원 발생기(128), 및 상기 가이드링(122)과 상기 광원 발생기(128)를 전기적으로 연결하는 연결부(126)를 구비한다. 상기 가이드링(122)에는 파이버 발광 소자(125)가 삽입되며, 상기 파이버 발광 소자(125)는 광을 전송하는 기능을 가지며 광섬유로 된 소재일 수 있다.

상기 노즐(120)은 칩마운터에서 복수개의 칩을 동시에 픽업하기 위해서 복수개로 구성될 수 있는데, 상기 가이드링(122)은 각각의 노즐을 둘러싸도록 구성되므로써 상호간에 조명 간섭을 유발하지 않도록 하는 기능을 할 수 있다.

상기 광원 발생기(128)는 렌즈(127) 및 발광체(129)를 구비한다. 상기 발광체(129)는 다수의 발광 다이오드로 구성될 수 있다. 상기 광원 발생기(128)는 연결부(126)에 의해 상기 가이드링(122)과 다른 별도의 장소에 위치하게 되므로, 칩마운터헤드부의 무게를 경량화할 수 있고, 상기 발광체(129)의 발광에 따른 발열로 인한 열화 현상을 방지할 수 있다. 또한, 광원을 노즐 (120) 인근에 배치하지 않으므로 다양한 컬러 조명도 가능할 수 있다.

상기 촬상장치(140)는 상기 흡착부(115)의 하부 일측에 위치하며 상기 부품으로부터 반사된 빛이 그 내부의 렌즈(142)를 통해 입사할 수 있도록 한다. 빛이 이동하는 경로는 상기 흡착부(115)와 상기 촬상장치(140) 사이에 배치되는 반사경(144)에 의해 각도가 조절되어 입사되는 구조일 수 있다.

도 5는 광확산부재의 광확산현상을 설명하기 위한 도 3의 Ⅰ-Ⅰ' 단면도이다. 상기 광확산부재(124)는 상기 노즐(120)의 하부를 감싸는 캡(cap) 형상으로 상기 가이드링(122)에 착탈 가능하게 부착된다. 따라서, 상기 광확산부재(124)가 오염되었을 경우에 쉽게 교체 가능하다. 상기 광확산부재(124)는 전체가 투명 아크릴로 된 재질일 수 있다. 다른 한편으로는, 상기 광확산부재(124)는 광투과부분과 광불투과부분으로 나눌 수 있는데, 상기 광투과부분은 제1평면부(124a), 제2평면부(124c), 및 연결부(124b)로 이루어진다. 상기 연결부(124b)는 상기 제1평면부(124a) 및 상기 제2평면부(124c)를 연결하는 부분이다.

상기 광확산부재(124)는 제1평면부(124a), 제2평면부(124c), 및 연결부(124b)를 투명 아크릴로 유지하고 나머지 부위를 불투명 재질로 처리할 수 있다. 상기의 불투명 재질의 형성 방법은 불투명 시트(sheet)를 부착하거나 모래 등으로 샌딩(sanding)하는 방법이 가능하다. 그럼으로써 가이드링(122)을 지나온 광 성분이 재차 노즐(120)이나 다른 부위로 전가되는 것을 막고 상기 광확산부재(124)의 하부에 위치한 부품(150) 측으로 집중 조사될 수 있는 환경을 만들게 된다.

한편, 부품에 따라서는 부품의 특성상 천공되거나 투명한 부위를 포함할 수 있는데, 상기 부위로 인해 식별할 때 부품을 오인할 상황이 발생할 수 있으므로, 상기 광확산부재(124)에서 제2평면부(124c)를 불투명 재질로 처리할 수 있다. 따라서, 부품이 면흡착되는 상기 제2평면부(124c) 부위에서 광성분이 투과되는 것을 방지함으로써 부품의 형상이 잘못 식별되는 것을 방지할 수 있다.

도 6은 칩마운터의 공정진행 과정을 설명하기 위한 순서도이다.

이하에서는, 도 2 및 도 6을 참조하여 칩마운터 상에서의 부품 인식과정에 대해서 설명한다. 먼저, 공정 진행 전 부품에 대한 정보가 저장된 중앙처리장치로부터 백라이트(back light)를 이용하여 식별작업이 가능한 부품에 대해서 자동 지정될 수 있도록 한다(S10).

다음으로, 상기 자동 지정된 부품에 대해서 진공흡착이 가능하도록 적합한 노즐 타입을 선정, 장착하게 된다(S20).

노즐(120)의 하부에 마련된 광확산부재(124)의 상태가 오염되거나 마모된 경우에는 공정 진행시 에러 발생 확률이 높아지므로 상기 광확산부재(124)의 상태가 양호한지 여부를 판단하는 과정을 거친다(S30).

상기 광확산부재(124)의 상태가 불량한 경우에는 교체하거나 청소하는 과정을 거친다(S35). 상기 광확산부재(124)의 상태가 양호하다고 판단되는 경우에는 공정을 계속 진행하고 흡착부(115)를 통해 피더로부터 부품(150)을 흡착하게 된다(S40).

다음으로, 광원발생기(128)의 발광체(129)로부터 발생한 광이 연결부(126)를 거쳐 가이드링(122) 내부의 파이버 발광 소자(125)로 이동하여, 상기 파이버 발광 소자(125)의 일측단으로 모인 광은 상기 광확산부재(124)의 하측면을 통해 부품(150) 측으로 발산된다. 즉, 백라이트 조명이 작동하게 된다(S50).

부품(150)으로부터 반사되어 나온 광이 반사경(144)에 의해 각도가 굴절되면서 촬상장치(140)로 입사하여 부품(150)을 인식하게 된다(S60). 상기 촬상장치(140)를 통해 인식된 영상을 이치화(thresholding), 라벨링(labelling) 처리함으 로써 부품(150)의 영상이 기설정되어 있는 기준데이터와 일치하는지 여부를 판단한다. 즉, 흡착된 부품(150)의 이미지가 기 설정된 기준데이터에 부합하는지 여부를 판단한다(S70).

상기 흡착된 부품의 영상이 상기의 기준데이터와 동일범위에 속하면 공정을 계속 진행하고(S80), 만일 기준데이터의 범위에 속하지 않는다면 부품을 다시 흡착하는 과정을 거치게 된다(S40).

이상, 본 발명은 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명인 광조사모듈을 갖는 부품실장장비에 따르면, 조명장치의 형상 변경을 통해 노즐의 형태에 관계없이 균일한 부품인식을 가능하게 하고, 결과적으로 조명 균일도를 높일 수 있게 한다. 또한, 가이드링 및 광확산부재를 착탈 가능하게 제작함으로써 오염이나 기능 불능시에 교체를 간단하게 하여 재료비 절감을 유도한다.

Claims (4)

1. 부품을 흡착하기 위한 노즐을 구비한 흡착부;

   상기 흡착부의 둘레에 배치되며 상기 부품으로 광을 조사하는 파이버 발광 소자를 구비하는 광조사모듈; 및

   상기 부품으로부터 반사된 광이 유입되는 촬상장치를 포함하는 부품실장장비.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 광조사모듈은 상기 파이버 발광 소자가 삽입되며 상기 흡착부를 감싸도록 형성되는 가이드링 및 상기 가이드링의 하부에 배치되는 광확산부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 부품실장장비.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 광조사모듈은 상기 가이드링에 전기적으로 연결되어 상기 파이버 발광 소자 측으로 광신호를 전송하는 광원발생기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 부품실장장비.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 파이버 발광 소자는 광섬유인 것을 특징으로 하는 부품실장장비.

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