KR20120072708A - 발광 소자 장착 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20120072708A
KR20120072708A KR1020100134580A KR20100134580A KR20120072708A KR 20120072708 A KR20120072708 A KR 20120072708A KR 1020100134580 A KR1020100134580 A KR 1020100134580A KR 20100134580 A KR20100134580 A KR 20100134580A KR 20120072708 A KR20120072708 A KR 20120072708A
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남상수
유영빈
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 발광 소자 장착 장치 및 방법에 관한 것이다.
실시예에 따른 발광 소자 장착 장치는 발광 소자들의 상하방향 및 극성을 정렬하여 공급하는 발광 소자 공급부; 상기 발광 소자 공급부에서 공급된 상기 발광 소자를 이송하는 핸들러; 상기 핸들러로부터 이송된 상기 발광 소자를 발광 소자 장착 영역으로 이송하는 발광 소자 셔틀부; 및 상기 발광 소자 셔틀부를 통해 이송된 상기 발광 소자를 인쇄회로기판에 장착하는 발광 소자 장착부를 포함한다.

Description

발광 소자 장착 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MOUNTING A LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 발광 소자 장착 장치 및 방법에 관한 것이다.
발광 소자를 인쇄회로기판에 장착하기 위해서 우선적으로 발광 소자를 성능에 따라 분류한 후 테이핑(taping) 장비를 통해 릴테이프에 개별적으로 포장 및 필요한 위치로 이송한다. 그리고, 상기 릴테이프를 키팅(kitting) 한 후 SMT(Surface Mounting Technology) 장비를 통해 상기 발광 소자를 인쇄회로기판에 장착한다.
그러나, 이와 같은 발광 소자 장착 장치 및 방법은 테이핑 작업에 소요되는 시간과 비용이 증가되는 문제가 있으며, 키팅(kitting) 작업이 요구되는 단점을 갖는다.
본 발명은 새로운 방식의 발광 소자 장착 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 발광 소자의 정렬부터 장착까지 자동화되어 처리되는 발광 소자 장착 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 단시간에 다량의 발광 소자를 장착할 수 있는 발광 소자 장착 장치 및 방법을 제공한다.
실시예에 따른 발광 소자 장착 장치는 발광 소자들의 상하방향 및 극성을 정렬하여 공급하는 발광 소자 공급부; 상기 발광 소자 공급부에서 공급된 상기 발광 소자를 이송하는 핸들러; 상기 핸들러로부터 이송된 상기 발광 소자를 발광 소자 장착 영역으로 이송하는 발광 소자 셔틀부; 및 상기 발광 소자 셔틀부를 통해 이송된 상기 발광 소자를 인쇄회로기판에 장착하는 발광 소자 장착부를 포함한다.
실시예에 따른 발광 소자 장착 방법은 발광 소자들이 발광 소자 공급부로 투입되어 방향 및 극성이 정렬되어 순차적으로 공급되는 단계; 상기 발광 소자가 핸들러에 의해 이송되는 단계; 상기 발광 소자가 발광 소자 셔틀부에 의해 발광 소자 장착 영역으로 이송되는 단계; 및 상기 발광 소자 셔틀부를 통해 이송된 상기 발광 소자가 인쇄회로기판에 장착되는 단계를 포함한다.
본 발명은 새로운 방식의 발광 소자 장착 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 발광 소자의 정렬부터 장착까지 자동화되어 처리되는 발광 소자 장착 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 단시간에 다량의 발광 소자를 장착할 수 있는 발광 소자 장착 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광 소자 장착 방법을 설명하는 도면.
도 2는 실시예에 따른 발광 소자 장착 장치를 설명하는 블록도.
도 3은 실시예에 따른 발광 소자 장착 장치를 예시한 도면.
도 4는 제1 발광 소자 공급부의 상세 구조를 설명하는 도면.
도 5는 제1 핸들러의 상세 구조를 설명하는 도면.
도 6은 제1 발광 소자 셔틀부의 상세 구조를 설명하는 도면.
도 7은 장착 헤드가 발광 소자들을 흡착하여 인쇄회로기판에 실장하는 것을 개략적으로 도시한 도면.
도 8은 파레트 상에 인쇄회로기판이 장착된 것을 개략적으로 도시한 도면.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 발광 소자 장착 장치 및 방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 실시예에 따른 발광 소자 장착 방법을 설명하는 도면이고, 도 2는 실시예에 따른 발광 소자 장착 장치를 설명하는 블록도이고, 도 3은 실시예에 따른 발광 소자 장착 장치를 예시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 발광 소자 장착 방법은 발광 소자 공급부(100)에서 발광 소자들(700)을 정렬하여 공급하는 단계(S1000)와, 발광 소자 셔틀부(200)에서 상기 발광 소자들(700)을 이송하는 단계(S1100)와, 발광 소자 장착부(300)에서 상기 발광 소자들(700)을 흡착하고 이동하여 인쇄회로기판(610)에 장착하는 단계(S1200)를 포함한다.
실시예에서는 발광 소자들(700)을 정렬한 후 일렬로 배치한 상태에서 바로 흡착 및 장착하는 단계를 진행하기 때문에 발광 소자들(700)을 각각 개별적으로 릴테이프에 포장하는 테이핑 공정이 요구되지 않으므로 시간 및 비용을 절감할 수 있다.
상기 발광 소자 공급부(100)는 제1 발광 소자 공급부(100a), 제2 발광 소자 공급부(100b), 제3 발광 소자 공급부(100c), 제4 발광 소자 공급부(100d)를 포함한다. 상기 발광 소자 공급부(100)는 다수의 인쇄회로기판(610)이 설치된 파레트(600)가 실려 지나가는 컨베이어부(400)의 일측에 상기 제1 발광 소자 공급부(100a) 및 제2 발광 소자 공급부(100b)가 배치되고 타측에 상기 제3 발광 소자 공급부(100c) 및 제4 발광 소자 공급부(100d)가 배치된다. 또한, 상기 제1,2,3,4 발광 소자 공급부(100a,100b,100c,100d)는 각각 제1,2,3,4 피더부(110a,110b,110c,110d)와 제1,2,3,4 이송부(120a,120b,120c,120d)를 포함한다. 다만, 본 발명에서 상기 발광 소자 공급부(100)에 포함된 부품들의 수나 형태는 다양하게 설계될 수 있으며, 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
상기 제1 발광 소자 공급부(100a), 제2 발광 소자 공급부(100b), 제3 발광 소자 공급부(100c), 제4 발광 소자 공급부(100d)에는 동일한 종류의 발광 소자들(700)이 공급될 수 있고, 각각 상이한 종류의 발광 소자들(700)이 공급될 수도 있다. 예를 들어, 상기 제1 발광 소자 공급부(100a) 및 제2 발광 소자 공급부(100b)에는 발광 소자들(700)의 성능의 차이에 따라 분류된 A랭크의 발광 소자들(700)이 공급될 수 있고, 상기 제3 발광 소자 공급부(100c) 및 제4 발광 소자 공급부(100d)에는 B랭크의 발광 소자들(700)이 공급될 수도 있다.
상기 제1,2,3,4 피더부(110a, 110b, 110c, 110d)와 제1,2,3,4 이송부(120a, 120b, 120c, 120d)는 각각 두개의 피더와 두개의 이송 유닛을 포함한다. 물론, 실시예에서는 두개의 피더와 두개의 이송 유닛을 예시하였으나, 상기 제1,2,3,4 피더부(110a, 110b, 110c, 110d)와 제1,2,3,4 이송부(120a, 120b, 120c, 120d)가 각각 하나 또는 셋 이상의 피더와 이송 유닛으로 구성되는 것도 가능하다.
실시예에서 상기 피더부(110a, 110b, 110c, 110d)는 제1 피더부(110a), 제2 피더부(110b), 제3 피더부(110c), 제4 피더부(110d)를 포함하고, 상기 이송부(120a, 120b, 120c, 120d)는 제1 이송부(120a), 제2 이송부(120b), 제3 이송부(120c), 제4 이송부(120d)를 포함한다.
상기 피더부(110a, 110b, 110c, 110d)는 다수의 발광 소자들(700)이 투입되면 상기 발광 소자들(700)의 상하 방향 및 극성을 정렬하여 공급하고, 상기 이송부(120a, 120b, 120c, 120d)는 상기 피더부(110a, 110b, 110c, 110d)에서 정렬되어 공급된 발광 소자들(700)을 상기 발광 소자 셔틀부(200)로 이송될 수 있도록 한다.
도 4는 제1 발광 소자 공급부의 상세 구조를 설명하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 제1 발광 소자 공급부(100a)는 제1 피더부(110a)와 제1 이송부(120a)를 포함한다. 상기 제1 피더부(110a)는 복수의 발광 소자(700)가 투입되고 정렬되어 순차적으로 이송될 수 있도록 원형의 그릇 형태로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 피더부(110a)는 원형의 바닥부와, 상기 원형의 바닥부에서 경사져 연장되는 측면부를 포함하고, 상기 측면부에는 발광 소자(700)가 이동되는 경사로(113)가 형성된다. 그리고, 상기 제1 피더부(110a)의 일측에는 센서(111)가 구비되고 상기 센서(111)를 지나 상기 발광 소자(700)가 이동하는 경로에는 에어 토출부(112)가 형성된다.
상기 제1 피더부(110a)에는 진동력이 인가되는데, 상기 제1 피더부(110a)가 미세 진동함에 따라 상기 제1 피더부(110a) 내부에 배치되는 발광 소자들이 상기 경사로(113)를 따라 상기 제1 이송부(120a) 방향으로 이동한다. 이때, 상기 발광 소자들은 상면과 하면이 뒤바뀌거나, 전극의 방향이 뒤바뀌어 이동될 수 있는데, 상기 센서(111)는 원하는 방향으로 정렬되지 않은 발광 소자를 센싱한다. 예를 들어, 상기 센서(111)는 카메라가 구비된 비전 센서가 될 수도 있다. 상기 센서(111)와 상기 제1 이송부(120a) 사이의 경사로(113)에는 상기 에어 토출부(112)가 구비되어 원하는 방향으로 정렬되지 않은 발광 소자에 에어를 토출하여 상기 경사로(113)에서 이탈되도록 한다. 상기 경사로(113)에서 이탈된 발광 소자는 상기 제1 피더부(110a)의 바닥부로 이동되고, 상기 제1 피더부(110a) 내에서 진동에 의해 다시 상기 경사로(113)를 따라 이동하게 된다.
상기 제1 이송부(120a)로 유입된 발광 소자는 진동이나, 진공 또는 토출된 에어의 힘에 의해 상기 제1 이송부(120a)의 단부(121)로 이동된다. 그리고, 상기 제1 이송부(120a)의 단부에서 진공의 힘에 의해 고정된다.
한편, 실시예에서는 상기 제1 피더부(110a)와 제1 이송부(120a)의 구조에 대해서만 설명하였으나, 상기 제2,3,4 피더부(110b,110c,110d)와 제2,3,4 이송부(120b,120c,120d)에도 동일한 구조가 적용된다.
도 5는 제1 핸들러의 상세 구조를 설명하는 도면이다.
도 3과 도 5를 참조하면, 상기 제1 이송부(120a)와 제1 발광 소자 셔틀부(200a)에 인접한 위치에는 제1 핸들러(800a)가 설치된다.
상기 발광 소자 셔틀부(200)는 제1,2,3,4 발광 소자 셔틀부(200a, 200b, 200c, 200d)를 포함하고, 상기 제1,2,3,4 발광 소자 셔틀부(200a, 200b, 200c, 200d) 각각에 인접하여 제1,2,3,4 핸들러(800a, 800b, 800c, 800d)가 배치된다. 도 5에서는 상기 제1 핸들러(800a)의 상세 구조가 예시되어 있다.
상기 제1 핸들러(800a)는 상기 제1 이송부(120a)에 배치된 발광 소자를 흡착하여 상기 제1 발광 소자 셔틀부(200a)로 이송한다.
상기 제1 핸들러(800a)는 지지부(814)와, 상기 지지부(814)에 지지되어 회전하는 회전부(813)를 포함한다. 상기 회전부(813)에는 한 쌍의 노즐부(815)가 복수개 형성된다. 상기 노즐부(815)는 상기 제1 이송부(120a)의 단부(121)에 배치된 두개의 발광 소자를 흡착하는 역할을 하며, 상기 노즐부(815)에는 진공의 힘이 선택적으로 인가된다. 즉, 상기 노즐부(815)가 상기 발광 소자에 인접한 상태에서 진공이 인가되면, 상기 발광 소자는 상기 노즐부(815)에 흡착된다.
상기 회전부(813)는 A 방향으로 회전 가능하게 상기 지지부(814)에 결합되어 상기 발광 소자를 흡착한 후 회전함으로써 상기 제1 발광 소자 셔틀부(200a)에 상기 발광 소자를 위치시킬 수 있도록 한다.
상기 가동부(811)는 상기 회전부(813)이 B 방향으로 움직일 수 있도록 한다. 즉, 상기 회전부(813)가 하측 방향으로 이동되도록 함으로써 상기 발광 소자를 흡착할 수 있도록 상기 발광 소자에 인접한 부분으로 이동되도록 하여 상기 발광 소자를 흡착하고, 상기 회전부(813)가 상측 방향으로 이동되도록 함으로써 상기 발광 소자를 흡착한 후 원활한 회전이 가능하도록 하며, 상기 회전부(813)가 하측 방향으로 이동되도록 함으로서 상기 제1 발광 소자 셔틀부(800a)에 상기 발광 소자를 안착시킬 수 있도록 한다.
도 6은 제1 발광 소자 셔틀부의 상세 구조를 설명하는 도면이다.
도 3과 도 6을 참조하면, 상기 제1 발광 소자 셔틀부(200a)는 상면에 다수의 발광 소자 안착부(201)가 형성된다.
상기 제1 발광 소자 셔틀부(200a)는 C 방향으로 슬라이딩 이동하면서 상기 제1 핸들러(800a)로부터 상기 발광 소자를 받는다.
상기 제1 발광 소자 셔틀부(200a)가 상기 제1 핸들러(800a)로부터 두개씩 발광 소자를 받는 경우, 상기 발광 소자 안착부(201) 사이의 간격 만큼 순차적으로 이동하고, 상기 발광 소자 안착부(201)에 상기 발광 소자가 모두 안착된 경우, 후술하는 장착 헤드(340a,340b)가 동작되는 발광 소자 장착 영역(1000)으로 이동된다.
한편, 상기 컨베이어부(400)는 다수의 모터와 기어, 컨베이어 벨트 등을 포함하며, 일측으로 놓여진 파레트(600)를 발광 소자 장착 영역(1000)으로 이동시키고, 발광 소자들(700)의 장착이 완료된 후 상기 파레트(600)를 발광 소자 장착 영역(1000)의 외측으로 이동시킨다.
상기 발광 소자 장착부(300)는 제1 발광 소자 장착부(300a)와 제2 발광 소자 장착부(300b)를 포함한다. 상기 제1 발광 소자 장착부(300a)는 상기 제1 발광 소자 셔틀부(200a) 및 제3 발광 소자 셔틀부(200c)에서 이송되어 배치된 발광 소자(700)를 흡착하여 상기 파레트(600) 상의 인쇄회로기판(610)에 장착하고, 상기 제2 발광 소자 장착부(300b)는 상기 제2 발광 소자 셔틀부(200b) 및 제4 발광 소자 셔틀부(200d)에서 이송되어 배치된 발광 소자(700)를 흡착하여 상기 파레트(600) 상의 인쇄회로기판(610)에 장착한다.
상기 발광 소자 장착부(300)는 제1 수평 레일부(310: 310a,310b)와, 상기 제1 수평 레일부(310: 310a,310b)에 결합되어 제1 방향(X방향)으로 이동되는 제2 수평 레일부(320: 320a,320b)와, 상기 제2 수평 레일부(320: 320a,320b)에 결합되어 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향(Y방향)으로 이동되는 수직 레일부(330: 330a,330b)와, 상기 수직 레일부(330: 330a,330b)에 결합되어 수직 방향(Z방향)으로 이동되는 장착 헤드(340: 340a,340b)를 포함한다.
상기 장착 헤드(340a,340b)는 상기 제1 수평 레일부(310a,310b)와, 제2 수평 레일부(320a,320b)와, 수직 레일부(330a,330b)에 의해 자유롭게 이동할 수 있으며, 상기 발광 소자 셔틀부(200)에 정렬된 다수의 발광 소자들(700)을 흡착하여 상기 발광 소자 장착 영역(1000)으로 이동된 인쇄회로기판(610) 상에 실장한다.
도 7은 장착 헤드가 발광 소자들을 흡착하여 인쇄회로기판에 실장하는 것을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 8은 파레트 상에 인쇄회로기판이 장착된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7과 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 파레트(600)에는 진공 상태를 유지할 수 있도록 하는 다수의 진공 홈(601)이 설치되고, 상기 진공 홈(601) 상에는 각각 인쇄회로기판(610)이 설치되어 상기 진공 홈(601)과 외부의 압력 차이에 의해 상기 파레트(600)에 강하게 결합되어 지지될 수 있다.
상기 장착 헤드(340)는 다수의 노즐(341)이 형성되어 상기 발광 소자 셔틀부(200)에 정렬된 발광 소자들(700)을 흡착한 후 Z방향, X방향, Y방향으로 이동 후 상기 파레트(600) 상에 배치된 인쇄회로기판(610)에 상기 발광 소자들(700)을 실장한다. 상기 노즐들(341)은 각각 이동 가능하게 설치되어 상기 발광 소자들(700)의 설치 간격에 따라 벌어진다.
상기 발광 소자 장착 영역(1000)의 일측에는 위치 측정기(500)가 설치될 수 있다. 실시예에서는 상기 위치 측정기(500)가 제1 위치 측정기(500a), 제2 위치 측정기(500b), 및 제3 위치 측정기(500c)를 포함하는 것이 예시되어 있다.
상기 위치 측정기(500)는 상기 파레트(600) 상에 형성된 기준 마크(Fiducial mark)를 인식하여 상기 파레트(600)가 정확한 위치에 배치되는지 여부를 체크한다.
상기 위치 측정기(500)에서 획득된 정보는 상기 발광 소자 장착부(300)로 전송되어 상기 발광 소자 장착부(300)의 장착 헤드(340)가 적절히 위치를 보정하면서 상기 발광 소자들(700)을 설치할 수 있도록 한다.
상술한 바와 같은 발광 소자 장착 장치 및 방법은 상기 컨베이어부(400)를 통해 상기 인쇄회로기판(610)이 배치된 파레트(600)가 제공되면, 상기 위치 측정기(500)가 상기 파레트(600)의 기준 마크를 인식하여 위치 보정 정보를 상기 발광 소자 장착부(300)로 제공한다.
한편, 상기 발광 소자 공급부(100)에는 다수의 발광 소자들(700)이 투입되어 상기 발광 소자 셔틀부(200)를 통해 정렬되어 배치되고, 상기 발광 소자 장착부(300)에서는 상기 파레트(600)가 상기 발광 소자 장착 영역(1000)에 배치됨에 따라 상기 발광 소자 셔틀부(200)에 정렬된 발광 소자들(700)을 흡착하여 상기 파레트(600) 상의 인쇄회로기판(610)에 실장하게 된다.
이와 같은 방법으로 실시예에 따른 발광 소자 장착 장치 및 방법은 발광 소자들(700)을 분류하여 별도의 릴 테이프에 포장하지 않고 직접 분류 및 정렬, 그리고 장착 작업을 수행함으로써, 발광 소자들(700)의 설치가 빠르고 비용이 적게 소요되는 장점을 갖는다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 발광 소자들의 상하방향 및 극성을 정렬하여 공급하는 발광 소자 공급부;
    상기 발광 소자 공급부에서 공급된 상기 발광 소자를 이송하는 핸들러;
    상기 핸들러로부터 이송된 상기 발광 소자를 발광 소자 장착 영역으로 이송하는 발광 소자 셔틀부; 및
    상기 발광 소자 셔틀부를 통해 이송된 상기 발광 소자를 인쇄회로기판에 장착하는 발광 소자 장착부를 포함하는 발광 소자 장착 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 소자 공급부는 상기 발광 소자들의 상하방향 및 극성을 정렬하는 피더부와, 상기 피더부로부터 공급된 발광 소자들을 상기 발광 소자 셔틀부로 이송하는 이송부를 포함하는 발광 소자 장착 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 피더부는 한쌍의 피더와, 상기 한쌍의 피더와 각각 연결되는 한쌍의 이송 유닛을 포함하는 발광 소자 장착 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 핸들러는 지지부와, 상기 지지부에 지지되어 회전되며 상기 발광 소자를 흡착하는 노즐부를 포함하는 회전부와, 상기 회전부를 상하방향으로 이동시키는 가동부를 포함하는 발광 소자 장착 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 소자 셔틀부는 다수의 발광 소자 안착부를 포함하고, 상기 핸들러로부터 상기 발광 소자가 이송되면 슬라이딩되어 이동하는 발광 소자 장착 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 소자 장착부는 제1 수평 레일부와, 상기 제1 수평 레일부에 결합되어 제1 방향으로 이동되는 제2 수평 레일부와, 상기 제2 수평 레일부에 결합되어 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 이동되는 수직 레일부와, 상기 수직 레일부에 결합되어 수직 방향으로 이동되는 장착 헤드를 포함하는 발광 소자 장착 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 소자 장착부로 상기 인쇄회로기판을 이송하는 컨베이어부를 더 포함하는 발광 소자 장착 장치.
  8. 발광 소자들이 발광 소자 공급부로 투입되어 방향 및 극성이 정렬되어 순차적으로 공급되는 단계;
    상기 발광 소자가 핸들러에 의해 이송되는 단계;
    상기 발광 소자가 발광 소자 셔틀부에 의해 발광 소자 장착 영역으로 이송되는 단계; 및
    상기 발광 소자 셔틀부를 통해 이송된 상기 발광 소자가 인쇄회로기판에 장착되는 단계를 포함하는 발광 소자 장착 방법.
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