KR20110085459A - 부품 실장기의 부품 인식장치 - Google Patents

Abstract

실장할 부품의 상태를 인식하는 부품실장기의 부품 인식장치가 개시된다. 개시된 부품 인식장치는, 부품 흡착부를 포함하는 헤드와, 부품을 조명하도록 헤드에 설치된 백라이트모듈과, 백라이트모듈의 광경로 상에 설치된 프레넬렌즈 및, 조명된 부품을 촬영하는 촬영기를 포함한다. 이러한 부품 인식장치는 프레넬렌즈에 의해 부품 촬영 시 해당 부품을 균일하게 조명할 수 있어서, 이를 이용할 경우 매우 정확한 부품의 상태 인식이 가능해진다.

Description

부품 실장기의 부품 인식장치{A component recognition apparatus for chip mounter}

본 발명의 실시예는 실장할 부품의 상태를 인식하는 부품실장기의 부품 인식장치에 관한 것이다.

일반적으로 부품 실장기는 인쇄회로기판(PCB)에 반도체 패키지 등의 부품을 장착하는 장치를 말한다. 최근에는 인쇄회로기판이 고밀도, 고기능을 가지게 되면서 이에 따른 개별적인 전자 부품 또한 마찬가지로 고기능화 되고 있다. 인쇄회로기판에 실장되는 전자 부품은 반도체칩에 다수의 리드가 연결된 구조를 가지고 있는데, 이러한 고기능화에 따라 칩의 출력핀 즉, 리드의 수는 증가하고, 각 리드들 사이의 간격은 보다 좁아지고 있다.

따라서, 전자 부품을 실장하기 이전에, 전자 부품이 정확한 각도로 회전됨으로써 인쇄회로기판 상에 정확하게 실장되는 것이 요구된다. 상기 부품을 소정 위치에 정확히 장착하기 위해서는 부품 공급부로부터 공급된 부품이 상기 기판에 장착되기 전에 부품의 흡착상태 및 중심위치가 정확히 확인되어야 할 필요가 있으며, 이를 위하여 부품 인식장치가 사용된다. 즉, 부품 인식장치에서 해당 부품을 촬영하여 상태를 확인한 후 그 정보를 실장 작업에 반영하는 것이다.

그런데, 이 부품 인식장치에서 조명이 해당 부품의 전체 영역을 균일하게 비춰주지 못하면 그 부품의 상태를 정확히 인식하기 어려워진다.

따라서, 검사하고자 하는 부품의 상태를 정확하게 인식하려면, 촬영 시 부품에 균일한 조명을 할 수 있는 장치가 요구된다.

본 발명의 실시예는 부품 촬영 시 해당 부품을 균일하게 조명하여 정확한 상태 인식이 이루어질 수 있도록 개선된 부품 실장기의 부품 인식장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 부품 실장기의 부품 인식장치는, 부품 흡착부를 포함하는 헤드; 부품을 조명하도록 상기 헤드에 설치된 백라이트모듈; 상기 백라이트모듈의 광경로 상에 설치된 프레넬렌즈; 및, 상기 조명된 부품을 촬영하는 촬영기;를 포함한다.

여기서, 상기 백라이트모듈은, 상기 헤드와 착탈가능하게 결합된 모듈하우징과, 그 모듈하우징에 내장된 발광다이오드 및, 상기 모듈하우징의 상기 부품과 대면하는 발광면에 설치되어 상기 발광다이오드의 빛을 확산시키는 확산부를 구비할 수 있다.

상기 프레넬렌즈는 상기 발광다이오드의 빛을 반사하여 상기 확산부 측으로 보내는 다수의 반사면을 구비할 수 있으며, 상기 반사면은 동심원 형태로 배치될 수 있다.

상기 반사면의 면적이 상기 동심원의 중심부에서 외곽으로 갈수록 점차 넓어질 수 있다.

상기 프레넬렌즈는 상기 빛의 반사방향이 상기 동심원의 중심을 향할 수도 있고, 동심원의 외곽을 향할 수도 있다.

상기 프레넬렌즈는 상기 모듈하우징의 안쪽인 상기 확산부의 내벽이나 바깥쪽인 상기 확산부의 외벽에 설치될 수 있으며, 또는 상기 확산부의 벽면을 홈 가공하여 형성될 수도 있다.

상기 백라이트모듈과 대향된 상기 촬영기 측에서 상기 부품을 조명하는 프론트라이트모듈을 더 구비할 수 있으며, 상기 프론트라이트모듈의 빛이 직접 비춰지는 상기 백라이트모듈의 대향면 색상은 그 프론트라이트모듈의 빛 색깔과 보색일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 부품실장기의 부품 인식장치는 부품 촬영 시 해당 부품을 균일하게 조명해주므로, 매우 정확한 상태 인식이 이루어질 수 있게 도와준다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 인식장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 부품 인식장치 중 백라이트모듈을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 백라이트모듈의 프레넬렌즈를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 부품 인식장치의 의한 부품 촬영 결과를 비교예와 같이 도시한 도면이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 3에 도시된 프레넬렌즈의 변형 가능한 실시예를 도시한 도면이다.
도 6은 비교예의 프론트라이트모듈에 의한 부품 촬영 결과를 보인 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품실장기의 부품 인식장치 구조를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이 본 실시예의 부품 인식장치는 부품(10)을 흡착하는 흡착부(310)가 구비된 헤드(300)와, 그 부품(10)을 촬영하는 촬영기(400), 그리고 선명한 촬영을 위해 부품(10)을 조명하는 백라이트모듈(100)과 프론트라이트모듈(200)을 구비하고 있다. 따라서, 헤드(300)의 흡착부(310)로 부품(10)을 집어 올린 상태에서 상기 백라이트모듈(100)이나 프론트라이트모듈(200)의 조명 하에 촬영기(400)로 그 부품(10)을 촬영하며, 그 촬영 정보로부터 부품(10)의 중심 위치 등 상태를 파악하여 실장 작업에 반영하게 된다. 여기서 백라이트모듈(100)과 프론트라이트모듈(200)은 서로 독립적으로 사용되며, 두 모듈(100)(200)이 동시에 부품(10)을 조명하도록 사용되지는 않는다. 그리고, 참조부호 320은 헤드(300)에 고정된 지지판을 나타내며, 참조부호 330은 지지판(320)과 백라이트모듈(100) 사이에 개재된 완충재를, 참조부호 340은 지지판(320)에 백라이트모듈(100)을 체결하는 볼트를 나타낸다. 따라서, 백라이트모듈(100)은 헤드(300)에 착탈 가능하게 결합된 것으로, 필요 시 볼트(340)만 풀면 쉽게 분리해낼 수 있다.

이중에서 상기 백라이트모듈(100)의 구조를 도 2를 참조하여 보다 상세히 살펴보기로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이 백라이트모듈(100)은 모듈하우징(110)과, 그 모듈하우징(110) 안에 배치된 발광다이오드(130) 및, 프레넬렌즈(120)를 구비한다.

모듈하우징(110)은 인쇄회로기판(112)과 확산부(111)를 포함한 것으로, 인쇄회로기판(112)에 상기 발광다이오드(130)가 설치되고, 확산부(111)는 발광다이오드(130)의 빛이 부품(10)을 향해 발광되는 발광면(101)을 형성한다. 상기 확산부(111)는 빛을 확산시키는 역할을 하며, 따라서 발광다이오드(130)에서 출사된 빛은 상기 확산부(111)를 통과하면서 넓게 퍼져나가게 된다.

그리고, 이 모듈하우징(110)의 안쪽인 확산부(111)의 내벽에는 발광다이오드(130)에서 출사된 빛의 분포를 발광면(101) 전체 영역에 걸쳐서 균일하게 만들어주는 프레넬렌즈(120)가 동심원 형태로 설치되어 있다. 즉, 프레넬렌즈(120)가 없이 확산부(111)만 있다면 발광면(101)의 중앙부가 가장 밝고 외곽 가장자리로 갈수록 빛이 약해지는 현상이 발생한다. 왜냐하면, 중앙부에서는 하나의 발광다이오드(130)를 다른 발광다이오드(130)들이 둘러싸고 있어서 빛이 상대적으로 집중되지만, 가장자리의 경우에는 더 이상 바깥쪽에 발광다이오드(130)가 없기 때문에 상대적으로 어둡게 된다. 이렇게 되면 크기가 큰 부품(10)의 경우에는 가장자리 부근이 제대로 조명되지 않아서 상태 인식이 잘못될 가능성이 높다. 따라서, 프레넬렌즈(120)가 발광면(101) 전체에 걸쳐서 빛을 균일하게 만들어 이러한 문제를 해소해준다.

프레넬렌즈(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 발광다이오드(130)의 빛을 확산부(111) 쪽으로 반사시키는 역할을 한다. 따라서, 발광다이오드(130)에서 출사된 빛은 상기 프레넬렌즈(120)의 반사면에 반사되어 확산부(111)로 가이드되며, 확산부(111)를 통과하면서 상기한 바와 같이 넓게 퍼져 부품(10)을 조명하게 된다. 이때, 프레넬렌즈(120)의 반사면이 빛을 동심원의 중심 쪽을 향해 반사시키게 되는데, 이 반사면의 면적은 동심원의 중심에서 외곽쪽으로 갈수록 점점 넓어지게 구성되어 있다. 즉, 프레넬렌즈(120)의 최외곽 쪽은 반사면이 가장 높게 돌출되어 있고 중심 쪽으로 갈수록 돌출 높이가 차츰 낮아진다. 반사면이 동심원 상으로 배치된 프레넬렌즈(120)에 있어서 돌출 높이가 높다는 것은 그만큼 반사면의 넓이가 넓다는 의미가 되므로, 결과적으로 최외곽 측에서 중심 측 보다 빛을 더 많이 반사시키게 된다. 그러면, 상대적으로 빛이 약하던 백라이트모듈(100)의 외곽측은 더 많은 빛을 반사해서 확산부(111)로 내보내고, 상대적으로 빛이 강하던 백라이트모듈(100)의 중심 측은 더 적은 빛을 반사해서 확산부(111)로 내보내게 되므로, 빛의 밝기 조건이 보정되어 발광면(101)에서는 전체적으로 균형을 이루게 되는 것이다. 이렇게 되면 발광면(101) 전체에 걸쳐서 균일한 빛으로 부품(10)을 조명하게 되므로 매우 선명한 화상을 촬영할 수 있게 된다.

도 4는 이러한 본 실시예의 백라이트모듈(100)을 이용한 조명 상태에서 부품을 촬영한 결과를 보인 것으로, (b)가 본 실시예의 경우이고, (a)는 비교예로서 확산부(111)만 있고 프레넬렌즈는 없는 경우의 부품 촬영 결과이다. (a)와 (b)의 경우 동일한 부품을 찍은 것이 아니므로 부품 자체의 형상에는 의미가 없다. 대신 촬영된 화상의 외곽 가장자리부를 보면 조명의 차이를 확연히 알 수 있다. 즉, 본 실시예인 (b)의 경우에는 외곽 가장자리까지도 환하고 깨끗하게 화상이 찍혔지만, 비교예인 (a)의 경우에는 외곽부의 조명이 어두워서 검게 찍히는 부위가 생기는 것을 알 수 있다. 이것은 각 사진의 아래에 그린 그래프와 같이 빛의 밝기 분포가 다르기 때문에 생기는 차이로, (a)의 경우에는 중심부의 밝기에 비해 외곽부가 상대적으로 어둡게 조명되기 때문에 외곽부에서 검은 영역이 나오는 것이고, (b)의 경우에는 전체적으로 균일한 밝기로 조명되기 때문에 외곽부에서도 깨끗하게 화상이 나오는 것이다. 즉, 촬영기(400)에서 백라이트모듈(100)의 발광면(101)을 찍으면 전체적으로 균일한 밝기로 찍히게 된다. 만일, (a)의 경우에 외곽부도 환하게 나오도록 단순히 발광다이오드의 빛의 세기를 증가시키면, 중심부는 너무 환해져서 어둡게 나와야할 부분까지 환하게 나오는 문제가 생길 수 있다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 본 실시예와 같이 프레넬렌즈(120)를 설치해서 중심부와 외곽부의 밝기 차이를 보정하여 균일하게 만들어주는 것이 효과적이다. 또한, 본 실시예의 효과는 촬영할 부품의 두께가 달라지는 경우에도 대응이 쉽다는 장점이 있다. 예를 들어 평상 시 보다 두께가 매우 두꺼운 부품을 촬영하게 되면, 촬영기(400)는 고정된 상태에서 초점 거리를 맞춰야 하므로 헤드(300)가 촬영기(400)에서 멀어져야 한다. 즉, 도 1에서 보면 헤드(300)와 촬영기(400)의 간격이 벌어져야 한다. 그러면 백라이트모듈(100)도 촬영기(400)에서 멀어지기 때문에 평상시보다 상대적으로 배경이 어둡게 나올 수 있다. 이렇게 되면 부품의 상태를 잘못 인식할 수 있으므로 빛의 세기를 높이는 등의 보정을 해야 하는데, 본 실시예의 경우는 발광면(101)의 전체적으로 균일한 밝기의 빛을 조명하기 때문에 보정이 매우 쉽지만, 비교예의 경우에는 전술한 바대로 어두운 곳을 밝게 맞추려고 발광다이오드의 밝기를 증가시키면 밝았던 곳은 또 너무 밝아져서 마치 배경인 것처럼 인식되는 반대 오류가 생길 수 있다.

따라서, 본 실시예와 같은 백라이트모듈을 사용하게 되면, 부품의 조명을 균일하게 할 수 있어서 선명하고 정확한 촬영 정보를 얻을 수 있게 되며, 또한 밝기의 보정도 쉽게 수행할 수 있다.

한편, 프레넬렌즈는 상기한 실시예 외에도 다양한 형태로 변형해서 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 5a에 도시된 바와 같이 반사면의 방향을 도 3과 반대로 형성할 수도 있다. 그러면 프레넬렌즈(121)의 반사 방향이 동심원을 기준으로 외곽 쪽으로 향하게 된다. 그러나 확산부(111)를 통과하면서 퍼져 나가게 되므로 결국 비슷한 결과를 얻을 수 있다. 단 이 경우에도 반사면의 면적은 중심에서 외곽 쪽으로 갈수록 커진다.

또한, 프레넬렌즈를 도 3 및 도 5a와 같이 확산부(111)에서 돌출되게 만들 수도 있지만, 도 5b 및 도 5c와 같이 확산부(111)의 내벽을 식각 등의 홈가공을 통해 음각으로 만들 수도 있다. 도 5b의 음각형 프레넬렌즈(122) 형태가 도 3의 돌출형 프레넬렌즈(120)에 대응되며, 도 5c의 음각형 프레넬렌즈(123) 형태가 도 5a의 돌출형 프레넬렌즈(121)에 대응된다.

또한, 도 5d에 도시된 바와 같이 프레넬렌즈(124)를 확산부(111)의 바깥 면에 형성할 수도 있다. 즉, 프레넬렌즈는 발광다이오드의 광경로 상에 적절히 배치하면 된다.

한편, 경우에 따라서는 백라이트모듈(100)을 사용하지 않고 도 1에 도시된 프론트라이트모듈(200)을 사용하여 부품(10)을 촬영할 수도 있다. 프론트라이트모듈(200)도 다수의 발광다이오드(210)를 구비하고 있어서, 이 발광다이오드(210)의 발광으로 부품(10)을 조명하며 촬영기(400)로 촬영 정보를 얻게 할 수 있다. 그런데, 이때 촬영 화상의 배경이 되는 백라이트모듈(100)의 대향면 즉, 상기 반사면(101)의 색상을 잘 정하면 이 경우에도 더 선명한 촬영 정보를 얻을 수 있다. 예컨대 반사면(101)의 색상이 잘 정해지지 않은 경우에는 도 6의 A영역에 도시된 바와 같이 발광다이오드의 위치가 그대로 환하게 찍히게 된다. 그러나, 빛의 보색 관계를 이용하면 이러한 발광다이오드의 흔적이 사라지게 되는데, 예컨대 발광다이오드의 빛 색깔이 R(red)면, 반사면(101) 색상은 그와 보색인 G(green)이나 B(blue)로 한다. 그러면 보색 관계에 의해 R(red)색 광이 반사면(101)에 비춰도 거의 나타나지 않게 된다. 마찬가지로 빛 색깔이 G(green)면 반사면(101) 색상을 R(red) 또는 B(blue)로, 빛 색깔이 B(blue)면 반사면(101) 색상을 R(red) 또는 G(green)로 하면 도 6과 같은 광원의 흔적을 사라지게 할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100...백라이트모듈 111...확산부
120,121,122,123,124...프레넬렌즈 130,210...발광다이오드
200...프론트라이트모듈 300...헤드
310...흡입부 320...지지판
330...완충재 340...볼트
400...촬영기 10...부품

Claims (12)

1. 부품 흡착부를 포함하는 헤드;
   부품을 조명하도록 상기 헤드에 설치된 백라이트모듈;
   상기 백라이트모듈의 광경로 상에 설치된 프레넬렌즈; 및,
   상기 조명된 부품을 촬영하는 촬영기;를 포함하는 부품 실장기의 부품 인식장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 백라이트모듈은, 상기 헤드와 착탈가능하게 결합된 모듈하우징과, 그 모듈하우징에 내장된 발광다이오드 및, 상기 모듈하우징의 상기 부품과 대면하는 발광면에 설치되어 상기 발광다이오드의 빛을 확산시키는 확산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 부품 실장기의 부품 인식장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 프레넬렌즈는 상기 발광다이오드의 빛을 반사하여 상기 확산부 측으로 보내는 다수의 반사면을 구비한 것을 특징으로 하는 부품 실장기의 부품 인식장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 반사면은 동심원 형태로 배치된 것을 특징으로 하는 부품 실장기의 부품 인식장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 반사면의 면적이 상기 동심원의 중심부에서 외곽으로 갈수록 점차 넓어지는 것을 특징으로 하는 부품 실장기의 부품 인식장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 프레넬렌즈는 상기 빛의 반사방향이 상기 동심원의 중심을 향하는 것을 특징으로 하는 부품 실장기의 부품 인식장치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 프레넬렌즈는 상기 빛의 반사방향이 상기 동심원의 외곽을 향하는 것을 특징으로 하는 부품 실장기의 부품 인식장치.
8. 제2항에 있어서,
   상기 프레넬렌즈는 상기 모듈하우징의 안쪽인 상기 확산부의 내벽에 설치된 것을 특징으로 하는 부품 실장기의 부품 인식장치.
9. 제2항에 있어서,
   상기 프레넬렌즈는 상기 모듈하우징의 바깥쪽인 상기 확산부의 외벽에 설치된 것을 특징으로 하는 부품 실장기의 부품 인식장치.
10. 제2항에 있어서,
    상기 프레넬렌즈는 상기 확산부의 벽면을 홈 가공하여 형성된 것을 특징으로 하는 부품 실장기의 부품 인식장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 백라이트모듈과 대향된 상기 촬영기 측에서 상기 부품을 조명하는 프론트라이트모듈을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 부품 실장기의 부품 인식장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 프론트라이트모듈의 빛이 직접 비춰지는 상기 백라이트모듈의 대향면 색상은 그 프론트라이트모듈의 빛 색깔과 보색인 것을 특징으로 하는 부품 실장기의 부품 인식장치.

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