KR20120071277A - 회전식 장착 헤드 유닛, 전자 부품의 장착 장치, 및 장착 방법 - Google Patents

회전식 장착 헤드 유닛, 전자 부품의 장착 장치, 및 장착 방법 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 관한 전자 부품의 장착 장치는, 전자 부품을 집어 지지하는 노즐을 구비하는 복수 개의 스핀들과, 스핀들이 제1 회전축을 중심으로 자전 가능하도록 외측에 결합되며 제2 회전축을 중심으로 회전 가능한 헤드 본체와, 스핀들을 회전시키는 제1 구동 수단과, 헤드 본체를 회전시키는 동력을 발생하는 제2 구동 수단과, 스핀들과 헤드 본체의 회전 작동과 노즐의 작동을 제어하는 제어기를 구비하고, 제어기는 전자 부품이 장착될 방향에 맞추기 위해 스핀들을 자전시킨 상태에서 노즐에 의해 전자 부품을 집어 지지하는 픽업 동작과 노즐에 의해 지지된 전자 부품을 기판의 미리 정해진 부품 장착 위치로 이송하여 장착하는 장착 동작을 실행한다.

Description

회전식 장착 헤드 유닛, 전자 부품의 장착 장치, 및 장착 방법{Rotary mounting head unit, electronic device mounting apparatus, and mounting method}
실시예들은 회전식 장착 헤드 유닛, 전자 부품의 장착 장치, 및 장착 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 카메라에 의한 촬상 검사 후에 각각의 스핀들의 기구적 오차 등에 의한 착오를 최소화하여 전자 부품의 장착 위치 정밀도를 향상시킬 수 있는 회전식 장착 헤드 유닛, 전자 부품의 장착 장치, 및 장착 방법에 관한 것이다.
종래 로터리식(회전식) 헤드를 가진 전자 부품 장착 장치에는 로터리 헤드의 동작 시간 단축시키기 위해 복수 개의 축을 동기화하여 제어하는 것이 있다. 일본 공개특허공보 평06-77693호에는 로터리 헤드의 회전축 모터와는 별도로 각각의 노즐 유니트에 각각의 회전축 모터를 배치하고, 이들을 동기화하여 작동시킴으로써 동작 시간을 단축한 기술이 개시된다. 또한 일본 특허공개공보 제2008-227249호에는, 로터리 헤드의 회전축 모터와 노즐을 승강시키는 레버 구동부를 동기화시킴으로써 동일하게 동작 시간을 단축한 기술이 개시된다.
상술한 종래 기술의 전자 부품 장착 장치는 노즐을 구비한 스핀들과 스핀들의 작동과 연동하며 회전하는 헤드 본체를 동기화시켜 작동시킨 후에 카메라로 촬영을 실행하여 장착할 부품의 위치를 조정한다. 그런데 촬영을 실행한 후에 로터리 헤드를 간헐적으로 작동시키면 각각의 스핀들의 기구적 오차에 의한 위치 변경이 발생하는 경우가 있어 전자 부품의 장착 위치 정밀도가 저하되는 문제가 있다.
실시예들은 서로 연동하여 작동하는 복수 개의 회전축을 구비하는 전자 부품 장착 장치에서 부품의 장착 위치 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
일 실시예에 관한 전자 부품의 장착 장치는, 전자 부품을 집어 지지하거나 전자 부품의 지지를 해제하는 노즐을 구비하는 복수 개의 스핀들과, 스핀들이 제1 회전축을 중심으로 자전 가능하도록 외측에 결합되며 중공의 원통 형상으로 이루어져 제1 회전축에 평행한 제2 회전축을 중심으로 회전 가능한 헤드 본체와, 헤드 본체의 외측에 배치되어 스핀들을 회전시키기 위한 동력을 발생하는 제1 구동 수단과, 헤드 본체의 외측에 배치되어 헤드 본체를 회전시키는 동력을 발생하는 제2 구동 수단과ㅏ, 제1 구동 수단과 제2 구동 수단과 노즐을 제어하여 스핀들과 헤드 본체의 회전 작동과 노즐의 작동을 제어하는 제어기를 구비하고, 제어기는 전자 부품이 장착될 방향에 맞추기 위해 스핀들을 자전시킨 상태에서 노즐에 의해 전자 부품을 집어 지지하는 픽업 동작과 노즐에 의해 지지된 전자 부품을 기판의 미리 정해진 부품 장착 위치로 이송하여 장착하는 장착 동작을 실행한다.
제어기에 의해 실행되는 픽업 동작은, 전자 부품이 장착될 방향에 맞추기 위해 스핀들이 정위치로부터 소정 각도 회전한 후에, 노즐이 전자 부품을 집어 지지하고, 스핀들이 정위치로 복귀하도록 회전하는 동작을 복수 개의 스핀들의 각각에 대해 반복적으로 실행하고, 장착 동작은 제어기가 각각의 스핀들 및 헤드 본체를 동기화하여 제어함으로써 각각의 스핀들이 헤드 본체에 대한 자전 방향을 유지한 상태에서 스핀들이 제2 회전축을 중심으로 공전하게 하여 전자 부품을 부품 장착 위치에 장착할 수 있다.
전자 부품 장착 장치는, 헤드 본체를 향하는 촬상 시야를 가지며 헤드 본체를 촬상하는 카메라를 더 구비할 수 있고, 제어기는 픽업 동작을 실행할 때에 전자 부품이 장착될 방향에 맞추기 위해 스핀들을 자전시킨 상태에서 노즐에 의해 전자 부품을 집어 지지하는 정밀도 우선 모드와, 노즐에 의해 지지되는 전자 부품이 촬상 시야에 포함되도록 스핀들의 자전 방향을 조정한 상태에서 노즐에 의해 전자 부품을 집어 지지하는 촬영 우선 모드의 어느 하나를 선택하여 실행할 수 있다.
일 실시예에 관한 회전식 장착 헤드 유닛은, 전자 부품을 집어 지지하거나 전자 부품의 지지를 해제하는 노즐을 구비하는 복수 개의 스핀들과, 스핀들을 제1 회전축을 중심으로 자전 가능하게 지지하며 제1 회전축에 평행한 제2 회전축을 중심으로 회전하는 헤드 본체와, 스핀들을 자전시키는 제1 구동 수단과, 헤드 본체를 회전시키는 제2 구동 수단을 구비하고, 전자 부품이 장착될 방향에 맞추기 위해 스핀들을 자전시킨 상태에서 노즐에 의해 전자 부품을 집어 지지하는 픽업 동작을 스핀들의 각각에 대해 순차적으로 실행한 후에, 노즐이 지지하는 전자 부품을 기판의 미리 정해진 부품 장착 위치로 이송하여 장착한다.
일 실시예에 관한 전자 부품 장착 방법은, 전자 부품을 집어 지지하거나 전자 부품의 지지를 해제하는 노즐을 구비하는 복수 개의 스핀들과, 스핀들을 제1 회전축을 중심으로 자전 가능하게 지지하며 제1 회전축에 평행한 제2 회전축을 중심으로 회전하는 헤드 본체와, 스핀들을 자전시키는 제1 구동 수단과, 헤드 본체를 회전시키는 제2 구동 수단을 구비하는 전자 부품 장치를 이용한 전자 부품 장착 방법으로서, 전자 부품이 장착될 방향에 맞추기 위해 스핀들을 자전시킨 후 스핀들을 자전시킨 상태에서 노즐에 의해 전자 부품을 집어 지지하는 픽업 동작을 스핀들의 각각에 대해 순차적으로 실행하는 지지 단계와, 노즐이 지지하는 전자 부품을 기판의 미리 정해진 부품 장착 위치로 이송하여 장착하는 장착 단계를 포함한다.
지지 단계에서는 전자 부품이 장착될 방향에 맞추기 위해 스핀들이 정위치로부터 소정 각도 회전한 후에 노즐이 전자 부품을 집어 지지하고 스핀들이 정위치로 복귀하도록 회전하는 동작을 복수 개의 스핀들의 각각에 대해 반복적으로 실행할 수 있고, 장착 단계에서는 각각의 스핀들 및 헤드 본체를 동기화하여 작동시킴으로써 각각의 스핀들이 헤드 본체에 대한 자전 방향을 유지한 상태에서 스핀들이 제2 회전축을 중심으로 공전하게 하여 전자 부품을 부품 장착 위치에 장착할 수 있다.
상술한 바와 같은 실시예들에 관한 회전식 장착 헤드 유닛, 전자 부품의 장착 장치, 및 장착 방법은, 각각의 구동 수단을 동기화하여 작동시킴으로써 각각의 노즐과 헤드 본체가 최적화되어 연동하여 작동하게 할 수 있다. 예를 들면, 각각의 노즐이 지지한 전자 부품의 촬상 검사 후에는 각각의 스핀들을 자전시키지 않고 부품 장착 위치에서 전자 부품을 장착할 수 있기 때문에 촬상 검사후에 각각의 스핀들의 기구적 오차 등에 의한 위치 변경이 발생하지 않아 전자 부품의 장착 위치 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한 촬상 검사 시의 촬상 시야를 효과적으로 활용하기 위해 각각의 스핀들을 자전시킴으로써 효율적인 화상 획득을 도모할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 관한 전자 부품 장착 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 전자 부품 장착 장치의 노즐 헤드의 단면도이다.
도 3a는 도 1의 전자 부품 장착 장치에서 T축 모터만 구동된 때의 노즐 헤드의 축 방향을 직교하는 단면도이다.
도 3b는 도 1의 전자 부품 장착 장치에서 R축 모터만 구동된 때의 노즐 헤드의 축 방향을 직교하는 단면도이다.
도 3c는 도 1의 전자 부품 장착 장치에서 T축 모터와 R축 모터가 구동된 때의 노즐 헤드의 축 방향을 직교하는 단면도이다.
도 4a는 도 3a 및 도 3b에 도시된 노즐 헤드에서 T축 모터 및 R축 모터가 동기화되어 구동되어 각각의 노즐이 전자 부품을 흡착하는 동작을 도시하는 단면도이다.
도 4b는 도 3a 및 도 3b에 도시된 노즐 헤드에서 T축 모터 및 R축 모터가 동기화되어 구동되어 각각의 노즐이 전자 부품을의 흡착을 완료한 모습을 도시하는 단면도이다.
도 4c는 도 4b의 각각의 노즐이 전자 부품을 흡착 완료한 후에 T축 모터만 구동하여어 각각의 노즐 및 전자 부품을 자전시키는 모습을 도시한 단면도이다.
도 5a는 도 3a 및 도 3b에 도시된 노즐 헤드에서 제1 노즐이 전자 부품을 흡착하기 전에 T축 모터만 역전 구동되어 각각의 노즐을 자전시키는 모습을 도시한 단면도이다.
도 5b는 도 3a 및 도 3b에 도시된 노즐 헤드에서 제1 노즐이 전자 부품을 흡착한 후에 T축 모터만 정전 구동되어 각각의 노즐을 자전시키는 모습을 도시한 단면도이다.
도 5c는 도 5a 및 도 5b의 순서를 반복하여 각각의 노즐이 전자 부품을 흡착하는 작동을 완료한 후에 각각의 모터가 동기화하여 구동됨으로써 각각의 노즐을 공전시키는 모습을 도시한 단면도이다.
도 6은 도 1의 전자 부품 장착 장치에서 전자 부품을 흡착한 노즐 헤드를 카메라 측에서 바라본 시야의 도시한 설명도이다.
이하, 첨부 도면의 실시예들을 통하여, 실시예들에 관한 회전식 장착 헤드 유닛, 전자 부품의 장착 장치, 및 장착 방법의 구성과 작용을 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 관한 전자 부품 장착 장치의 사시도이다.
도 1에 도시한 것처럼, 전자 부품 장착 장치(1)의 장치 본체(1a)는, 테이블(2)의 가로 방향(X축 방향)의 양측에 길이 방향(Y축 방향)으로 연장하는 제1 직선운동 지지부(3)를 구비한다. 각각의 제1 직선운동 지지부(3)는, 제1 스테이지(4)와, 서보 모터(5)와, 서보 모터(5)에 의해 회전하는 볼 나사(6)를 구비한다.
각각의 제1 직선운동 지지부(3) 중에서 도 1의 좌측의 제1 직선운동 지지부(3)의 서보 모터(5)는 전방에 설치되고, 도 1의 우측의 제1 직선운동 지지부(3)의 서보 모터(5)는 후방에 설치된다. 각각의 제1 직선운동 지지부(3)의 볼 나사(6)에는, X축 방향으로 연장하는 제2 직선운동 지지부(7)의 양측 단부가 각각에 나사 결합된다.
제2 직선운동 지지부(7)는, 제1 직선운동 지지부(3)의 각각의 볼 나사(6)에 나사 결합되는 제2 스테이지(8)와, 서보 모터(9)와, 볼 나사(10)를 구비한다. 제2 스테이지(8)는 각각의 제1 직선운동 지지부(3)의 볼 나사(6)의 회전에 의해 Y축 방향을 따라 이동한다.
제2 직선운동 지지부(7)는 도 1의 우측에 설치한 서보 모터(9)에 의해 구동하는 볼 나사(10)를 구비한다. 볼 나사(10)에는 조인트 블록(11)이 나사 결합된다. 조인트 블록(11)은 공기 압력에 의해 전자 부품을 흡착하거나 흡착한 전자 부품을 해방하는 8개의 노즐(18)을 구비한 노즐 헤드(20)를 지지한다.
각각의 제1 직선운동 지지부(3)에는 Y축 방향을 따라 개구부(13)가 형성되고, 테이블(2)의 앞쪽(바로 앞쪽)에서 X축 방향으로 연장되는 기판 반송 장치(14)가 각각의 개구부(13)에 놓이도록 설치된다.
기판 반송 장치(14)는 한 쌍의 레일(15)을 구비하고, 전자 부품이 장착되는 기판(16)이 이들 각각의 레일(15)의 위에서 X축 방향을 따라 이송된다. 그리고 기판 반송 장치(14)의 위의 부품 장착 위치에 배치된 기판(16)에 각각의 노즐(18)이 흡착한 전자 부품이 장착된다.
테이블(2)의 상부 앞쪽에는, 도 1의 왼쪽부터 순서대로 폐기 부품을 투입하는 전자 부품 폐기상자(17)와, 복수의 노즐(18)을 수용하는 노즐 스테이션(19)과, 노즐 헤드(20)를 하방에서 조명한 상태로 촬영하는 카메라(21)가 배치된다. 카메라(21)는 노즐 헤드(20)를 아래쪽에서 촬영하여 각각의 노즐(18)에 흡착된 전자 부품의 배치 등이나 불량품 여부를 검사한다.
카메라(21)의 도 1의 우측에는, 장치 본체(1a)에 대해 기판(16)에 장착하는 전자 부품을 공급하는 복수(도 1에서는 한 쌍만 나타냄)의 테이프 피더(22)가 X축 방향을 따라 배열되도록 설치된다. 각각의 테이프 피더(22)는 테이프 릴(미도시)을 지지하며 테이프 릴에서 풀어낸 전자 부품(미도시)을 노즐 헤드(20)가 접근할 수 있는 부품 흡착 위치에 배치한다.
전자 부품이 노즐 헤드(20)의 각각의 노즐(18)에 의해 흡착되고, 기판 반송 장치(14) 상의 기판(16)의 부품 장착 위치에 장착된다.
도 2는 도 1의 전자 부품 장착 장치의 노즐 헤드의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 노즐 헤드(20)는 T축 모터(31)의 작동에 의해 각각의 노즐(18)을 Z축 방향으로 연장하는 노즐 중심을 지나는 제1 회전축(C1)의 방향으로 회전(자전)시킴과 동시에, R축 모터(32)의 작동에 의해 각각의 노즐(18)을 Z축 방향으로 연장하는 헤드 중심을 통과하는 제2 회전축(C2)의 방향으로 회전(공전)시킨다.
이와 같은 구성을 갖는 노즐 헤드(20)와 각각의 제1 직선운동 지지부(3) 및 제2 직선운동 지지부(7)의 협동에 의해, 각각의 노즐(l8) 중 어느 하나가 상술한 부품 흡착 위치 또는 부품 장착 위치의 상방에 배치됨과 동시에 각각의 노즐(18)은 제1 회전축(C1)의 중심 또는 제2 회전축(C2)의 중심에 대해 임의의 각도로 위치 조정된다.
노즐 헤드(20)는, 각각의 노즐(18) 중 어느 하나를 부품 흡착 위치의 상방에 배치하고, 이 노즐(18)을 승강 부재(33)의 작동에 의해 하강시켜 전자 부품을 흡착한다. 그 후, 노즐 헤드(20)는 전자 부품을 흡착한 노즐(18)을 승강 부재(33)의 작동에 의해 상승시키고, 이 노즐(18) 및 전자 부품을 부품 장착 위치의 상방에 배치한다. 또한 그 후 노즐 헤드(20)는 전자 부품을 흡착한 노즐(18)을 승강 부재(33)의 작동에 의해 하강시켜 기판(16) 상에 전자 부품을 장착한다.
장치 본체(1a)에는, 예를 들면 도 1에서 테이블(2)의 전방부 하측의 좌측에 각각의 제1 직선운동 스테이지(3) 및 제2 직선운동 스테이지(7)와 노즐 헤드(20)를 포함하는 전자 부품 장착 장치(1)의 전체의 작동을 제어하는 제어기(24)가 배치된다. 또한 도 1에서 테이블(2)의 전방부 하측의 우측에는, 복수의 테이프 피더(22)를 탑재한 부품 공급 대차(미도시)를 수용하는 대차 수용부(25)가 오목하게 설치된다.
도 2에 도시된 노즐 헤드(20)는, Z축 방향에 따른 원통형상의 외형을 갖는 것으로, 조인트 블록(11)에 상기 제2 회전축(C2)의 방향으로 회전 가능하게 지지되는 원통형상의 헤드 본체(34)와, 제2 회전축(C2)을 중심으로 하는 원주 방향에서 등간격으로 배치되는 복수의 노즐(18)을 가진다. 헤드 본체(34)의 하부 외주에는, Z축 방향으로 연장하는 막대형상의 복수 개의 스핀들(36)이 배치되고, 이들 각각의 스핀들(36)의 하단부에 각각의 노즐(18)이 각각 설치된다.
헤드 본체(34)의 하부 외주에는 헤드 본체(34)와 일체로 회전 가능한 중공형상의 원통체(35)가 설치된다. 원통체(35)의 상하벽에는 각각의 스핀들(36)의 상부와 하부가 제1 회전축(C1)의 연장 방향을 따라 회전 가능하면서 제1 회전축(C1)을 따라 승강 가능하게 지지된다.
또한 노즐 헤드(20)는 헤드 본체(34)를 관통하는 동력 전달축(37)과, 동력 전달축(37)의 상단부에 일체로 회전 가능하게 설치되는 입력 기어(38)와, 동력 전달축(37)의 하단부에 동축으로 일체 회전 가능하게 설치되는 출력 기어(39)와, 조인트 블럭(11)의 윗쪽에 Z축 방향을 따라 연장하는 구동 중심축선(CT, CR)을 갖는 T축 모터(31) 및 R축 모터(32)를 구비한다.
모터(31, 32)는 각각의 구동축(31a, 32a)이 아래쪽으로 돌출하도록 배치된다. T축 모터(131)의 구동축(31a)의 외주에는 피니온 기어(31c)가 일체로 회전 가능하게 설치되고, 피니온 기어(31c)가 상대적으로 큰 직경을 갖는 입력 기어(38)에 맞물린다. 이들 피니온 기어(31c) 및 입력 기어(38)로 이루어진 제1 감속 기어쌍을 통해 T축 모터(31)의 구동력이 동력 전달축(37)에 전달되고, 또한 출력 기어(39) 및 후술하는 각각의 노즐 구동 기어(41)로 이루어진 제2 감속 기어쌍을 통해 상기 구동력이 각각의 스핀들(36)에 전달된다. 스핀들(36)은 제1 회전축(C1)을 중심으로에 회전한다.
또한 R축 모터(32)의 구동축(32a)의 아래쪽에는 이것과 동축의 중계축(32b)이 배치되고 이 중계축(32b)과 구동축(32a)이 일체로 회전 가능하게 맞물린다. 중계축(32b)의 외주에는 피니온 기어(32c)가 동축이면서 일체로 회전 가능하게 설치되고 이 피니온 기어(32c)가 헤드 본체(34)의 상단부 외주에 동축으로 일체로 회전 가능하게 설치된 상대적으로 큰 직경을 갖는 헤드 구동 기어(42)에 맞물린다. 이들 피니온 기어(32c) 및 헤드 구동 기어(42)로 이루어진 제3 감속 기어쌍을 통해 R축 모터(32)의 구동력이 헤드 본체(34)에 전달된다. 헤드 본체(34)는 중심 제2 회전축(C2)을 중심으로 회전한다.
아울러 도면 중 부호 32d는 구동축(32a)과 중계축(32b)의 접속 부분을 지지하는 복수열의 볼 베어링을 가리킨다.
도 3a는 도 1의 전자 부품 장착 장치에서 T축 모터만 구동된 때의 노즐 헤드의 축 방향을 직교하는 단면도이다.
각각의 스핀들(36)의 하부에는, 각각의 상기 노즐 구동 기어(41)가 동축이면서 일체 회전 가능하게 설치되고, 이들 각각의 노즐 구동 기어(41)가 상기 출력 기어(39)에 맞물린다. 이에 의해, R축 모터(32)가 정지하고 T축 모터(31)만이 구동하면, 각각의 스핀들(36) 및 각각의 노즐(18)이 제1 회전축(C1)을 중심으로 회전(자전)한다.
도 3b는 도 1의 전자 부품 장착 장치에서 R축 모터만 구동된 때의 노즐 헤드의 축 방향을 직교하는 단면도이다.
한편, T축 모터(131)가 정지되고 R축 모터(32)만 구동되면 헤드 본체(34) 및 원통체(35)이 제2 회전축(C2)을 중심으로 회전함과 동시에 각각의 스핀들(36) 및 각각의 노즐(18)도 제2 회전축(C2)을 중심으로 회전(공전)하고, 또한 각각의 노즐 구동 기어(41)가 출력 기어(39)의 외주를 따라 회전하며 동력을 전달함으로써 각각의 스핀들(36) 및 각각의 노즐(18)이 각각의 제1 회전축(C1)을 중심으로 회전(자전)한다.
도 3c는 도 1의 전자 부품 장착 장치에서 T축 모터와 R축 모터가 구동된 때의 노즐 헤드의 축 방향을 직교하는 단면도이다.
또한 헤드 본체(34)(헤드 구동 기어(42))와 동력 전달축(37)(입력 기어(38))이 동일 회전 속도가 되도록 각각의 모터(31,32)가 동기화되어 구동하면, 각각의 노즐 구동 기어(41)가 출력 기어(39)의 외주를 따라 회전하지 않고 (즉, 각각의 스핀들(36) 및 각각의 노즐(18)이 자전하지 않고), 각각의 스핀들(36) 및 각각의 노즐(18)이 헤드 본체(34) 및 원통체(35)와 동일 회전 속도로 공전한다.
원통체(35)의 상벽에는 각각의 스핀들(36)의 상부가 각각의 노즐 상부의 래디얼 볼 베어링(43)을 개재하여 지지되고, 원통체(35)의 하벽에는 각각의 스핀들(36)의 하부가 각각의 노즐 하부 래디얼 볼 베어링(44)을 통해 지지된다.
또한 헤드 본체(34)의 상단부 내주에는 동력 전달축(37)의 상부가 헤드 상부 래디얼 볼 베어링(45)을 개재하여 지지되고, 헤드 본체(34)의 하단부 내주에는 동력 전달축(37)의 하부가 헤드 하부 래디얼 볼 베어링(46)을 개재하여 지지된다.
도 4a는 도 3a 및 도 3b에 도시된 노즐 헤드에서 T축 모터 및 R축 모터가 동기화되어 구동되어 각각의 노즐이 전자 부품을 흡착하는 동작을 도시하는 단면도이고, 도 4b는 도 3a 및 도 3b에 도시된 노즐 헤드에서 T축 모터 및 R축 모터가 동기화되어 구동되어 각각의 노즐이 전자 부품의 흡착을 완료한 모습을 도시하는 단면도이다.
도 4a는 각각의 노즐(18)의 헤드 본체(34)에 대한 자전 각도를 동일하게 한 상태에서 각각의 노즐(18) 및 헤드 본체(34)를 동기화하여 회전(공전)시키면서 각각의 노즐(18)로 부품 흡착 위치(A1)에서 순차적으로 전자 부품(E)를 흡착한 예이다. 이 예에서는 각각의 노즐(18)에 흡착된 전자 부품(E)의 자세는 자신을 지지하는 노즐(18)에 대해 전부 동일하다.
도 4c는 도 4b의 각각의 노즐이 전자 부품을 흡착 완료한 후에 T축 모터만 구동하여 각각의 노즐 및 전자 부품을 자전시키는 모습을 도시한 단면도이다.
카메라(21)는 노즐 헤드(20)의 아래쪽(전자 부품(E)쪽)에서 각각의 노즐(18)에 전자 부품(E)를 흡착한 노즐 헤드(20)를 촬상한다. 카메라(21)가 촬상한 촬상 정보를 이용하여 각각의 전자 부품(E)의 자세 등에 대한 검사가 이루어진다. 검사가 이루어진 후에 부품 장착 위치(A2)에서 각각의 노즐(18)에 흡착된 전자 부품(E)을 기판(16)에 장착한다.
노즐(18)에 흡착된 전자 부품(E)의 방향이 전자 부품(E)이 장착되어야 할 방향과 다른 경우에는, 카메라(21)에 의한 촬상 검사 후에 각각의 모터(31, 32)를 차동적으로 구동하여 각각의 노즐(18)을 자전시킴으로써 전자 부품(E)의 방향을 조정할 필요가 있다.
그러나 카메라(21)의 촬상 검사 후에 각각의 노즐(18)을 자전시키면 각각의 노즐(18)의 기구적 오차에 의해 전자 부품(E)의 위치에 착오가 생기는 경우가 있다. 기구적 오차는 스핀들(36)의 회전에 의한 흔들림 오차나 베어링 부분의 흔들림 오차 등을 포함한다.
도 5a는 도 3a 및 도 3b에 도시된 노즐 헤드에서 제1 노즐이 전자 부품을 흡착하기 전에 T축 모터만 역전 구동되어 각각의 노즐을 자전시키는 모습을 도시한 단면도이고, 도 5b는 도 3a 및 도 3b에 도시된 노즐 헤드에서 제1 노즐이 전자 부품을 흡착한 후에 T축 모터만 정전 구동되어 각각의 노즐을 자전시키는 모습을 도시한 단면도이다.
본 실시예에서는 전자 부품(E)을 장착할 때의 전자 부품(E)의 방향이 노즐(18)에 흡착되었을 때의 방향과 달라지는 경우에 대비하기 위해 전자 부품(E)의 장착시 방향을 고려하여 각각의 노즐(18)을 정위치로부터 역방향으로 소정 각도 자전시키고(도 5a 참조), 이 상태에서 전자 부품(E)을 흡착한 후 각각의 노즐(18)을 정방향으로 자전시켜 자전 전의 상태인 정위치로 회전시킨다(도 5b 참조). 이하에서는 노즐(18)이 전자 부품(E)을 흡착하여 지지하는 일련의 동작을 "픽업 동작(pickup operation)"이라 부른다.
도 5c는 도 5a 및 도 5b의 순서를 반복하여 각각의 노즐이 전자 부품을 흡착하는 작동을 완료한 후에 각각의 모터가 동기화하여 구동됨으로써 각각의 노즐을 공전시키는 모습을 도시한 단면도이다.
상술한 픽업 동작의 일련의 단계들을 각각의 노즐(18)에 대해 반복 실행함으로써 각각의 노즐(18)에 전자 부품(E)이 장착시 방향으로 순차적으로 흡착된다(도 5c 참조).
그 후에 카메라(21)에 의해 노즐 헤드(20)를 촬상하여 전자 부품(E)에 대한 검사가 이루어진 이후에는 노즐 헤드(20)를 부품 장착 위치(A2)로 이동시켜 기판(미도시) 장착한다. 이하에서는 이와 같이 전자 부품(E)을 장착하기 위한 일련의 동작을 "장착 동작(mounting operation)"이라 부른다. 장착 동작을 실행할 때에는 노즐 헤드(20)의 각각의 노즐(18)에 지지되는 전자 부품(E)의 방향이 장착되어야 할 방향(장착시 방향)과 일치하므로, 노즐(18)의 각각을 회전시킬 필요가 없이 노즐(18)이 기판(미도시)에 대해 하강하여 전자 부품(E)의 장착을 실시하면 된다.
이와 같이 촬상 검사 후에 기판(미도시)에 대한 전자 부품(E)의 장착 방향에 맞추기 위해 노즐(18)을 자전시킬 필요가 없어지므로, 노즐(18)의 기구적 오차 등에 의한 전자 부품(E)의 장착 위치의 정밀도 저하를 방지할 수 있다. 이로써 각각의 노즐(18)를 역방향으로 회전시킴으로써 발생하는 회전 방향에서의 상대적인 위치 변동을 부품 촬상후부터 부품 장착시까지 최소한으로 억제할 수 있다.
실시예에 의하면, 각각의 구동 수단을 동기화하여 작동시켜 각각의 노즐(18)과 헤드 본체(34)를 적절히 연동시킴으로써 카메라(21)에 의한 촬상 검사 후에 각각의 스핀들(36)을 자전시키지 않고 부품 장착 위치에서 전자 부품(E)을 장착할 수 있다. 이로 인해 카메라(21)에 의한 촬상 검사 후에 각각의 스핀들(36)의 기구적 오차 등에 의한 착오가 생기지 않아 전자 부품(E)의 장착 위치 정밀도를 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 부품 장착 위치(A2)에서 전자 부품(E)이 장착되어야 할 방향을 고려하여 노즐(18)을 소정 각도 회전한 상태에서 픽업 동작을 실행함으로써, 장착 동작을 실행할 때에는 노즐(18)에 흡착된 전자 부품(E)의 방향이 이미 부품 장착 위치(A2)에서의 전자 부품(E)이 장착되어야 할 방향과 일치하므로 노즐(18)을 회전시키지 않고 전자 부품(E)의 장착을 실행하는 동작을, "정밀도 우선 모드"라고 부른다.
도 6은 도 1의 전자 부품 장착 장치에서 전자 부품을 흡착한 노즐 헤드를 카메라 측에서 바라본 시야의 도시한 설명도이다.
상술한 실시예와 같이 전자 부품(E)의 장착 위치 정밀도를 우선으로 삼는 "정밀도 우선 모드"의 경우에는, 각각의 노즐(18)을 자전시키기 위해 각각의 구동 수단을 동기화하여 작동시킬 경우 카메라(21)의 촬상 시야(B)에는 쓸데없는 부분이 생기기 쉬워 카메라(21)의 촬상 시야(B)를 이용해 한 번에 촬상할 수 있는 부품 사이즈가 작아진다.
카메라(21)의 제한된 촬상 시야(B)를 효과적으로 활용하기 위해 부품 흡착 방향을 절대 방향으로 유지할 수 있도록 노즐 헤드(20)를 회전 이동시킬 수 있다. 부품 흡착 방향을 절대 방향으로 유지한다는 것은 노즐(18)에 흡착된 전자 부품(E)이 카메라(21)의 촬상 시야(B)에 포함되도록 하기 위해 전자 부품(E)을 흡착할 때의 노즐(18)의 방향을 소정 각도의 범위 내에서만 회전시키도록 설정하거나 정위치로부터 노즐(18)을 회전시키지 않는다는 것을 의미한다.
이와 같이 전자 부품(E)을 장착할 때의 위치 정밀도를 확보하는 기능 보다는 카메라(21)의 촬상 시야(B)를 확보하는 기능을 우선하여 제어하는 기능을 이하에서 "촬영 우선 모드"라고 부른다. 이러한 촬영 우선 모드에서는, 전자 부품(E)의 방향이 촬상 시야(B)에 정확히 들어오도록 제2 회전축(C2)에서의 회전 이동량에 대한 제1 회전축(C1)에서의 회전 이동량을 조정하여 동기화하여 동작시킨다.
예를 들면 도 6에서 정사각형의 전자 부품(E)의 경우 최대
Figure pat00001
배의 부품 사이즈를 일시에 촬상할 수 있다. 즉 카메라(21)의 제한된 촬상 시야(B)를 효과적으로 활용하여 효율적인 화상 촬상이 가능해진다. 전자 부품 장착 장치(1)는 노즐 헤드(20)에서의 전자 부품(E)의 장착 위치 정밀도를 우선하여 확보하는 "정밀도 우선 모드"와 전자 부품(E)을 효과적으로 인식하기 위해 카메라(21)의 촬상 시야(B)를 우선적으로 확보하는 "촬영 우선 모드"의 어느 하나를 선택하여 실행할 수 있다.
상술한 실시예들에 대한 구성과 효과에 대한 설명은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
1: 전자 부품 장착 장치 E: 전자 부품
18: 노즐 2O: 노즐 헤드
31: T축 모터(제1 구동 수단) 32: R축 모터(제2 구동 수단)
34: 헤드 본체 36: 스핀들
A1: 부품 흡착 위치 A2: 부품 장착 위치

Claims (6)

  1. 전자 부품을 집어 지지하거나 상기 전자 부품의 지지를 해제하는 노즐을 구비하는 복수 개의 스핀들;
    상기 스핀들이 제1 회전축을 중심으로 자전 가능하도록 외측에 결합되며, 중공의 원통 형상으로 이루어져 상기 제1 회전축에 평행한 제2 회전축을 중심으로 회전 가능한 헤드 본체;
    상기 헤드 본체의 외측에 배치되어 상기 스핀들을 회전시키기 위한 동력을 발생하는 제1 구동 수단;
    상기 헤드 본체의 외측에 배치되어 상기 헤드 본체를 회전시키는 동력을 발생하는 제2 구동 수단; 및
    상기 제1 구동 수단과 상기 제2 구동 수단과 상기 노즐을 제어하여 상기 스핀들과 상기 헤드 본체의 회전 작동과 상기 노즐의 작동을 제어하는 제어기;를 구비하고,
    상기 제어기는, 상기 전자 부품이 장착될 방향에 맞추기 위해 상기 스핀들을 자전시킨 상태에서 상기 노즐에 의해 상기 전자 부품을 집어 지지하는 픽업 동작과, 상기 노즐에 의해 지지된 상기 전자 부품을 기판의 미리 정해진 부품 장착 위치로 이송하여 장착하는 장착 동작을 실행하는, 전자 부품 장착 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기에 의해 실행되는 상기 픽업 동작은, 상기 전자 부품이 장착될 방향에 맞추기 위해 상기 스핀들이 정위치로부터 소정 각도 회전한 후에, 상기 노즐이 상기 전자 부품을 집어 지지하고, 상기 스핀들이 상기 정위치로 복귀하도록 회전하는 동작을 복수 개의 상기 스핀들의 각각에 대해 반복적으로 실행하고, 상기 장착 동작은 상기 제어기가 각각의 상기 스핀들 및 상기 헤드 본체를 동기화하여 제어함으로써 각각의 상기 스핀들이 상기 헤드 본체에 대한 자전 방향을 유지한 상태에서 상기 스핀들이 상기 제2 회전축을 중심으로 공전하게 하여 상기 전자 부품을 상기 부품 장착 위치에 장착하는, 전자 부품 장착 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 헤드 본체를 향하는 촬상 시야를 가지며 상기 헤드 본체를 촬상하는 카메라를 더 구비하고,
    상기 제어기는, 상기 픽업 동작을 실행할 때에 상기 전자 부품이 장착될 방향에 맞추기 위해 상기 스핀들을 자전시킨 상태에서 상기 노즐에 의해 상기 전자 부품을 집어 지지하는 정밀도 우선 모드와, 상기 노즐에 의해 지지되는 상기 전자 부품이 상기 촬상 시야에 포함되도록 상기 스핀들의 자전 방향을 조정한 상태에서 상기 노즐에 의해 상기 전자 부품을 집어 지지하는 촬영 우선 모드의 어느 하나를 선택하여 실행하는, 전자 부품 장착 장치.
  4. 전자 부품을 집어 지지하거나 상기 전자 부품의 지지를 해제하는 노즐을 구비하는 복수 개의 스핀들;
    상기 스핀들을 제1 회전축을 중심으로 자전 가능하게 지지하며 상기 제1 회전축에 평행한 제2 회전축을 중심으로 회전하는 헤드 본체;
    상기 스핀들을 자전시키는 제1 구동 수단; 및
    상기 헤드 본체를 회전시키는 제2 구동 수단;을 구비하고,
    상기 전자 부품이 장착될 방향에 맞추기 위해 상기 스핀들을 자전시킨 상태에서 상기 노즐에 의해 상기 전자 부품을 집어 지지하는 픽업 동작을 상기 스핀들의 각각에 대해 순차적으로 실행한 후에, 상기 노즐이 지지하는 상기 전자 부품을 기판의 미리 정해진 부품 장착 위치로 이송하여 장착하는, 회전식 장착 헤드 유닛.
  5. 전자 부품을 집어 지지하거나 상기 전자 부품의 지지를 해제하는 노즐을 구비하는 복수 개의 스핀들과, 상기 스핀들을 제1 회전축을 중심으로 자전 가능하게 지지하며 상기 제1 회전축에 평행한 제2 회전축을 중심으로 회전하는 헤드 본체와, 상기 스핀들을 자전시키는 제1 구동 수단과, 상기 헤드 본체를 회전시키는 제2 구동 수단을 구비하는 전자 부품 장치를 이용한 전자 부품 장착 방법으로서:
    상기 전자 부품이 장착될 방향에 맞추기 위해 상기 스핀들을 자전시킨 후, 상기 스핀들을 자전시킨 상태에서 상기 노즐에 의해 상기 전자 부품을 집어 지지하는 픽업 동작을 상기 스핀들의 각각에 대해 순차적으로 실행하는, 지지 단계; 및
    상기 노즐이 지지하는 상기 전자 부품을 기판의 미리 정해진 부품 장착 위치로 이송하여 장착하는, 장착 단계;를 포함하는, 전자 부품 장착 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 지지 단계에서는, 상기 전자 부품이 장착될 방향에 맞추기 위해 상기 스핀들이 정위치로부터 소정 각도 회전한 후에, 상기 노즐이 상기 전자 부품을 집어 지지하고, 상기 스핀들이 상기 정위치로 복귀하도록 회전하는 동작을 복수 개의 상기 스핀들의 각각에 대해 반복적으로 실행하고,
    상기 장착 단계에서는, 각각의 상기 스핀들 및 상기 헤드 본체를 동기화하여 작동시킴으로써 각각의 상기 스핀들이 상기 헤드 본체에 대한 자전 방향을 유지한 상태에서 상기 스핀들이 상기 제2 회전축을 중심으로 공전하게 하여 상기 전자 부품을 상기 부품 장착 위치에 장착하는, 전자 부품 장착 방법.
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