KR20130079074A

KR20130079074A - 전자 부품 실장 장치 및 전자 부품 실장 방법

Info

Publication number: KR20130079074A
Application number: KR1020120031822A
Authority: KR
Inventors: 유지 오가타
Original assignee: 삼성테크윈 주식회사
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2013-07-10
Also published as: KR101522287B1; JP2013135049A

Abstract

본 발명은, 흡착 노즐에 의한 전자 부품의 흡착시 및 실장시에 전자 부품에 가해지는 충격을 간단한 구성으로 나아가 높은 응답성으로 줄일 수 있는 전자 부품 실장 장치를 제공하는 것을 일부 목적으로 한다. 이를 위해서 본 발명의 일 실시예의 전자 부품 실장 장치는, 흡착 노즐을 승강시키는 서보 모터와, 서보 모터의 엔코더로부터의 펄스 신호를 수신하면서 상기 서보 모터를 제어하는 서보 앰프를 가지고, 상기 흡착 노즐에 의해 전자 부품을 흡착하여 인쇄회로기판상에 실장하되, 상기 서보 앰프는 상기 흡착 노즐을 하강시킬 때에 토크 제한치를 설정하여 서보 모터를 제어하고, 상기 흡착 노즐이 전자 부품에 접촉하는 목표 위치 또는 상기 흡착 노즐에 흡착된 전자 부품이 인쇄회로기판에 접촉하는 목표 위치까지의 잔여 펄스수가 소정수 이하가 되면 상기 토크 제한치를 줄이는 것을 특징으로 한다.

Description

전자 부품 실장 장치 및 전자 부품 실장 방법 {Electric component mounter and method for mounting electric components}

본 발명은, IC칩 등의 전자 부품을 인쇄회로기판상에 실장하는 전자 부품 실장 장치에 관한 것이다. 아울러 본 명세서에서는 전자 부품 실장 장치를 가리켜 단순히 실장 장치라고도 하고, 전자 부품을 가리켜 단순히 부품이라고도 한다.

일반적으로 실장 장치는, 서보 모터에 의해 승강하는 흡착 노즐에 의해 전자 부품을 부품 공급부로부터 흡착하여 인쇄회로기판 상으로 이송하고 인쇄회로기판상의 소정 위치에 실장하도록 구성되어 있다.

이와 같이 실장 장치에서는, 흡착 노즐을 하강시켜 부품을 흡착 및 실장함으로써 흡착 노즐이 부품에 접촉할 때 및 흡착 노즐에 흡착된 부품이 인쇄회로기판에 접촉할 때에 흡착 노즐의 하강에 의한 충격이 부품에 가해진다. 이 충격이 크면 부품이 파손될 수 있어 제품의 품질이 저하될 수 있기 때문에 그 저감책이 종래부터 강구되어 왔다.

예를 들면, 특허문헌 1에는 서보 모터와, 이 서보 모터보다 최대 추력(推力)이 작은 VCM(보이스 코일 모터)을 설치하여 실장시에는 VCM을 사용함으로써 실장시에 부품에 가해지는 충격을 줄이는 기술이 개시되어 있다. 또 특허문헌 2에는, 흡착 노즐이 목표 위치에 대해 사전에 설정된 이동량만큼 앞쪽의 위치에 도달한 것을 위치 검출기로부터의 정보로 검지하고 이 타이밍으로 VCM에 흘려 보내는 전류치를 제한함으로써 VCM이 발생하는 토크량을 제한하여 실장하는 부품에 대한 충격을 줄이는 기술이 개시되어 있다.

그러나 특허문헌 1의 기술에서는 서보 모터 외에 VCM이 필요하기 때문에 장치가 비싸진다는 문제가 있다. 또 특히 복수의 흡착 노즐을 흡착 헤드에 탑재할 경우 VCM을 배치하는 공간의 문제가 생겨 실현이 어렵다.

특허문헌 2의 기술에서는, 흡착 노즐의 위치를 검출하는 위치 검출기가 필요하기 때문에 장치 구성이 복잡해진다는 문제가 있다. 또 위치 검출기로 흡착 노즐의 위치를 검출하려면 시간이 걸리기 때문에 응답성에 문제가 있어 고속 실장 장치에는 적용할 수 없다.

특허문헌 1. 일본 특개2006-147640호 공보

특허문헌 2. 일본 특개평11-121989호 공보

본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 흡착 노즐에 의한 전자 부품의 흡착시 및 실장시에 전자 부품에 가해지는 충격을 간단한 구성으로 줄일 수 있으며, 나아가 높은 응답성을 가지는 전자 부품 실장 장치 및 전자 부품 실장 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명은, 흡착 노즐을 승강시키는 서보 모터와, 상기 서보 모터의 엔코더로부터의 펄스 신호를 수신하면서 상기 서보 모터를 제어하는 서보 앰프를 가지고, 상기 흡착 노즐에 의해 전자 부품을 흡착하여 인쇄회로기판상에 실장하는 전자 부품 실장 장치에서, 상기 서보 앰프는 상기 흡착 노즐을 하강시킬 때에 토크 제한치를 설정하여 서보 모터를 제어하고, 또한 상기 흡착 노즐이 전자 부품에 접촉하는 목표 위치 또는 상기 흡착 노즐에 흡착된 전자 부품이 인쇄회로기판에 접촉하는 목표 위치까지의 잔여 펄스수가 소정수 이하가 되면 상기 토크 제한치를 줄이는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 상기 토크 제한치는 서보 모터에 공급하는 전류치로서 설정할 수 있다.

또한, 상기 서보 엠프는 상기 서보 모터와 함께 이동되도록 상기 서보 모터와 결합되며, 상기 서보 모터를 제어하기 위한 프로그램을 저장하며, 상기 프로그램은 메인 콘트롤러로부터 개시 지령을 수신함에 따라서 상기 서보 모터의 제어를 개시하며, 상기 서보 모터의 제어가 개시된 이후에는 독립적으로 상기 서보 모터를 제어할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 부품 실장 방법은, 토크 제한치가 설정된 서보 모터가 흡착 노즐을 하강시키는 단계와, 상기 서보 모터의 엔코더로부터 펄스 신호를 수신하는 단계와, 상기 흡착 노즐이 전자 부품에 접촉하는 목표 위치 또는 상기 흡착 노즐에 흡착된 전자 부품이 인쇄회로기판에 접촉하는 목표 위치까지의 잔여 펄스 수가 소정수 이하가 되면 상기 토크 제한치를 줄이는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 서보 모터는 상기 서보 모터에 결합되어 함께 이동되는 서보 엠프에 의해서 제어되며, 상기 서보 앰프는 상기 서보 모터를 제어하기 위한 프로그램을 저장하며, 상기 프로그램은 메인 콘트롤러에서 개시 지령을 수신함에 따라서 상기 서보 모터의 제어를 개시하며, 상기 서보 모터의 제어가 개시된 이후에는 독립적으로 상기 서보 모터를 제어할 수 있다.

본 발명에서는, 전자 부품에 충격이 가해지는 목표 위치까지의 잔여 펄스수가 소정수 이하가 되면 토크 제한치를 줄이기 때문에 상기 목표 위치에서 행해지는 전자 부품의 흡착 및 실장시에 전자 부품에 가해지는 충격을 줄일 수 있다.

또 본 발명에서는, 상기 토크 제한치의 전환은 흡착 노즐의 위치를 검출하는 위치 검출기 등 다른 기기를 사용하지 않고 서보 앰프 자체에서 행하기 때문에 높은 응답성을 실현할 수 있다. 또 장치 구성은 종래 그대로여도 좋고 장치 구성의 복잡화 및 고가격화를 초래하지도 않는다.

도 1은 본 발명의 전자 부품 실장 장치의 흡착 헤드 부분을 도시한 개략 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 흡착 헤드에서 흡착 노즐을 승강시키는 서보 모터 제어계의 시스템 구성도이다.
도 3은 서보 앰프에 의한 서보 모터의 제어 흐름을 도시한다.
도 4는 서보 앰프에 의한 서보 모터의 제어 예를 개념적으로 도시하는데, (a)는 흡착 노즐의 위치(잔여 펄스 수)의 시간 변화를 도시하고, (b)는 서보 모터에 대한 토크 및 하강 속도의 지령치의 시간 변화를 도시한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명하기로 한다.

도 1은, 본 발명의 전자 부품 실장 장치의 흡착 헤드 부분을 도시한 개략 구성도이다. 도 1에 도시한 흡착 헤드에는 3개의 흡착 노즐(1a),(1b),(1c)이 탑재되어 있다. 또 흡착 노즐(1a),(1b),(1c)에 대응하여 3대의 서보 모터(2a),(2b),(2c)와 서보 앰프(3)도 탑재되어 있다. 즉, 부재번호 2a의 서보 모터가 부재번호 1a의 흡착 노즐을 승강시키고, 부재번호 2b의 서보 모터가 부재번호 1b의 흡착 노즐을 승강시키고, 부재번호 2c의 서보 모터가 부재번호 1c의 흡착 노즐을 승강시킨다. 그리고 서보 앰프(3)가 서보 모터(2a),(2b),(2c)를 프로그램 제어한다.

도 2는, 도 1에 도시한 흡착 헤드에서 흡착 노즐을 승강시키는 서보 모터의 제어계의 시스템 구성도이다. 상술한 바와 같이, 서보 앰프(3)가 서보 모터(2a),(2b),(2c)를 프로그램 제어한다. 그 제어 프로그램은 모션 콘트롤러(4)에서 작성되고 서보 앰프(3)에 제공되어 서보 앰프(3)안에 기억된다. 따라서 서보 앰프(3)는 모션 콘트롤러(4)로부터 제어 프로그램을 제공 받으면 그 후에는 자체 처리만으로 서보 모터(2a),(2b),(2c)를 프로그램 제어할 수 있다. 제어 프로그램이 변경되었을 때에는 모션 콘트롤러(4)가 변경 후의 프로그램을 서보 앰프(3)에 제공한다.

모션 콘트롤러(4)는 콤팩트 PCI버스(5)를 통해 메인 콘트롤러(6)에 접속되어 있다. 메인 콘트롤러(6)는 서보 모터의 동작 개시 지령을 내릴 뿐이며, 그 동작 개시 지령은 모션 콘트롤러(4)를 경유하여 서보 앰프(3)에 도달한다. 그 후에는 상술한 바와 같이 서보 앰프(3)가 자체 처리만으로 서보 모터(2a),(2b),(2c)를 프로그램 제어한다. 구체적으로는 서보 앰프(3)는 제어 프로그램에 기초하여 서보 모터(2a),(2b),(2c)에 각각 수반하는 엔코더(2d),(2e),(2f)로부터의 펄스 신호를 수신하면서 서보 모터(2a),(2b),(2c)를 개별적으로 제어한다. 또 상세한 것은 후술하겠지만, 서보 앰프(3)는 서보 모터(2a),(2b),(2c)에 의해 흡착 노즐을 하강시킬 때에 토크 제한치를 설정하여 서보 모터(2a),(2b),(2c)를 제어한다.

도 3은, 서보 앰프(3)에 의한 서보 모터(2a),(2b),(2c)의 제어 흐름을 도시한다. 이 제어 흐름은, 흡착 노즐이 전자 부품을 흡착하기 위해 하강할 때의 제어 흐름이다. 아울러 서보 앰프(3)에 의한 3대의 서보 모터(2a),(2b),(2c)의 제어 흐름은 모두 동일하기 때문에, 이하에서는 서보 모터(2a),(2b),(2c)를 구별하지 않고 설명하기로 한다.

서보 앰프는 상술한 동작 개시 지령을 수신하면 제어 프로그램에 의한 제어를 개시한다. 우선 서보 앰프는 초기화 동작으로서 서보 모터의 자극을 설정하고, 그 후 서보 앰프 내의 현재치 펄스 카운터를 0으로 한다. 이어서 서보 앰프는 서보 모터에 의해 흡착 노즐을 하강시키는 제어로 이행한다. 우선 서보 모터는, 서보 모터의 통상 시의 토크 제한치 A와, 토크 제한치를 전환하는 전환 펄스수와, 이 전환 펄스수 이내의 토크 제한치 B를 설정한다. 이 때, 토크 제한치 B는 토크 제한치 A보다 작게 설정된다. 예를 들면, 토크 제한치 B는 토크 제한치 A의 20% 정도로 설정된다. 아울러 서보 모터의 토크와 서보 모터에 공급하는 전류치는 비례하기 때문에 토크 제한치는 서보 모터에 공급하는 전류치로서 설정할 수 있다.

그 후 서보 모터는 제어 프로그램에 따라 서보 모터의 토크가 토크 제한치 A이하가 되는 조건으로 서보 모터에 하강 지령을 내린다. 이 하강 지령에 기초하여 서보 모터가 하강 동작을 개시하면, 서보 앰프는 서보 모터의 엔코더로부터의 펄스 신호를 카운트하여 현재치 펄스 카운터를 증분시킨다. 그리고 흡착 노즐이 전자 부품에 접촉하는 목표 위치까지의 총 펄스수(목표 위치 펄스수)에서, 현재치 펄스 카운터의 현재치에 의한 현재 펄스수를 뺀 잔여 펄스수가 상기 전환 펄스수가 되면 토크 제한치를 토크 제한치 A에서 토크 제한치 B로 전환한다. 바꿔 말하면, 서보 앰프는 흡착 노즐이 전자 부품에 접촉하는 목표 위치까지의 잔여 펄스수가 소정수(전환 펄스수) 이하가 되면 토크 제한치를 작은 값으로 전환한다. 전환 펄스수는 실장 장치나 서보 모터의 사양 등에 의해 설정되는데, 일반적으로는 1mm(500펄스)∼2mm(1000펄스)정도의 범위로 설정된다. 또 상기 목표 위치 펄스수는 제어 프로그램에서 사전에 설정되어 있다.

상기 전환 펄스수 이내에서는 서보 앰프는 제어 프로그램에 따라 서보 모터의 토크가 토크 제한치 B 이하가 되는 조건으로 서보 모터에 하강 지령을 내린다. 그리고 「목표 위치 펄스수-현재 펄스수=0」이 되면, 목표 위치까지의 하강이 완료되어 흡착 노즐이 부품에 접촉했다는 것이므로, 서보 앰프는 서보 모터의 하강 동작을 정지시킨다.

서보 앰프는 흡착 노즐이 부품을 흡착 후 서보 모터에 상승 지령을 내리는데, 그 때의 토크 제한치는 통상시의 토크 제한치 A로 한다.

도 4는, 서보 앰프에 의한 서보 모터의 제어 예를 개념적으로 도시하는데, (a)는 흡착 노즐의 위치(잔여 펄스 수)의 시간 변화를 도시하고, (b)는 서보 모터에 대한 토크 및 하강 속도의 지령치의 시간 변화를 도시한다. 흡착 노즐이 전자 부품에 접촉하는 목표 위치까지의 잔여 펄스수가, 사전에 설정되어 있는 전환 펄스수가 되면 서보 모터의 토크 제한치를 작은 값으로 전환한다. 이에 맞춰 서보 모터에 대한 토크 및 속도의 지령치도 작은 값으로 전환된다.

아울러 이상에서는, 흡착 노즐이 전자 부품을 흡착하는 흡착시의 제어에 대해서 설명하였으나, 흡착 노즐에 흡착된 전자 부품을 인쇄회로기판에 실장하는 실장시에도 같은 제어를 할 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다. 즉, 실장시에는 흡착 노즐에 흡착된 전자 부품이 인쇄회로기판에 접촉하는 위치를 목표 위치로 하고, 그 목표 위치까지의 총펄스수를 목표 위치 펄스수로 하여 도 3의 흐름에 따라 제어하면 된다.

이상과 같이 본 발명에서, 토크 제한치의 전환 등 서보 모터의 제어는 상술한 메인 콘트롤러 및 모션 콘트롤러와는 독립적으로 서보 앰프 자체가 수행한다. 따라서 높은 응답성을 실현할 수 있다. 또 장치 구성은 종래 그대로여도 좋고 장치 구성의 복잡화 및 고가격화를 초래하지도 않는다.

1a, 1b, 1c ... 흡착 노즐
2a,2b,2c ... 서보 모터
2d,2e,2f ... 엔코더
3 ... 서보 앰프
4 ... 모션 콘트롤러
5 ... 콤팩트 PCI버스
6 ... 메인 콘트롤러

Claims

흡착 노즐을 승강시키는 서보 모터와, 상기 서보 모터의 엔코더로부터의 펄스 신호를 수신하면서 상기 서보 모터를 제어하는 서보 앰프를 가지고, 상기 흡착 노즐에 의해 전자 부품을 흡착하여 인쇄회로기판 상에 실장하는 전자 부품 실장 장치에 있어서,
상기 서보 앰프는,
상기 흡착 노즐을 하강시킬 때에 토크 제한치를 설정하여 서보 모터를 제어하며,
상기 흡착 노즐이 전자 부품에 접촉하는 목표 위치 또는 상기 흡착 노즐에 흡착된 전자 부품이 인쇄회로기판에 접촉하는 목표 위치까지의 잔여 펄스 수가 소정수 이하가 되면 상기 토크 제한치를 줄이는 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 장치.
제1항에 있어서,
상기 토크 제한치는 서보 모터에 공급하는 전류치로서 설정되는 전자 부품 실장 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 서보 엠프는,
상기 서보 모터와 함께 이동되도록 상기 서보 모터와 결합되며,
상기 서보 모터를 제어하기 위한 프로그램을 저장하며,
상기 프로그램은,
메인 콘트롤러로부터 개시 지령을 수신함에 따라서 상기 서보 모터의 제어를 개시하며, 상기 서보 모터의 제어가 개시된 이후에는 독립적으로 상기 서보 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 장치.
토크 제한치가 설정된 서보 모터가 흡착 노즐을 하강시키는 단계;
상기 서보 모터의 엔코더로부터 펄스 신호를 수신하는 단계; 및
상기 흡착 노즐이 전자 부품에 접촉하는 목표 위치 또는 상기 흡착 노즐에 흡착된 전자 부품이 인쇄회로기판에 접촉하는 목표 위치까지의 잔여 펄스 수가 소정수 이하가 되면 상기 토크 제한치를 줄이는 단계를 포함하는 전자 부품 실장 방법.
제4항에 있어서,
상기 서보 모터는,
상기 서보 모터에 결합되어 함께 이동되는 서보 엠프에 의해서 제어되며,
상기 서보 앰프는,
상기 서보 모터를 제어하기 위한 프로그램을 저장하며,
상기 프로그램은,
메인 콘트롤러에서 개시 지령을 수신함에 따라서 상기 서보 모터의 제어를 개시하며, 상기 서보 모터의 제어가 개시된 이후에는 독립적으로 상기 서보 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 방법.