KR20150034649A - 진동, 및 통합된 카메라에 의한 하부로부터의 소자의 광학 검출을 이용한 소자의 제공 - Google Patents

진동, 및 통합된 카메라에 의한 하부로부터의 소자의 광학 검출을 이용한 소자의 제공 Download PDF

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에이에스엠 어셈블리 시스템즈 게엠베하 운트 콤파니 카게
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Abstract

본 발명은 개별화된 소자(195, 595a, 595b)의 제공을 위한 소자 공급 장치에 관한 것이다. 상기 소자 공급 장치(100, 200, 600, 700)는 (a) 진동 컨베이어(122a, 122b, 122c, 622a, 622b), (b) 제공 영역을 구비한 제공 부재(120, 320, 420), 및 상기 제공 부재(120, 320, 420)의 하부에 배치된 카메라(130, 630)를 포함하고, 상기 진동 컨베이어(122a, 122b, 122c, 622a, 622b)는 상기 제공 부재(120, 33, 420)를 진동시키도록 형성되므로, 개별화된 소자들(195, 595a, 595b)이 상기 제공 부재(120, 320, 420)의 상부면에서 제공 영역 내로 이송될 수 있고, 상기 제공 부재(120, 320, 420)는 적어도 제공 영역의 범위에서 광 투과성이므로, 제공 영역 내로 이송된 상기 소자들(195, 595a, 595b)은 카메라(130, 630)에 의해 하부로부터 상기 제공 부재(120, 320, 420)를 통과해서 광학 검출될 수 있다. 또한 본 발명은 개별화된 소자들(195, 595a, 595b)을 제공하기 위한 방법, 및 상기 소자 공급 장치(100, 200, 600, 700)를 구비한 탑재 시스템(750)에 관한 것이다.

Description

진동, 및 통합된 카메라에 의한 하부로부터의 소자의 광학 검출을 이용한 소자의 제공{SUPPLY OF COMPONENTS USING VIBRATION AND OPTICAL DETECTION OF THE COMPONENTS FROM BELOW BY AN INTEGRATED CAMERA}
본 발명은 공급되는 개별화된 전자 소자의 후속 처리를 위한 제공 영역 내로 개별화된 전자 소자들을 제공하는 것에 관한 것이다. 본 발명은 자동 탑재 장치에서 소자 캐리어의 자동 탑재를 위해 개별화된 소자들을 제공하기 위한 그리고 특히 개별화된 전자 소자들을 제공하기 위한 소자 공급 장치 및 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 자동 탑재 장치 및 전술한 방식의 소자 공급 장치를 구비한 탑재 시스템에 관한 것이다.
(전자) 소자들을 포함하는 소자 캐리어의 기계적인 탑재 시 처리될 소자들은 일반적으로 자동 탑재 장치에서 실행되는 탑재 공정에 공급된다. 소자들의 공급은 대개, 상기 소자들이 정확히 규정된 공간 방향을 갖도록 이루어지므로, 규정된 공급 또는 픽업 위치로부터 자동 탑재 장치의 탑재 헤드에 의해 신속하고 확실하게 픽업될 수 있고, 관련 소자 캐리어 상에 미리 정해진 공간적 위치와 방향으로 배치될 수 있다.
소자들의 확실한 공급 또는 제공을 보장하기 위해, 소자들은 일반적으로 소위 소자 벨트로 포장된다. 상기 벨트는 특수한 소자 공급 수단에 의해 단계적으로 자동 탑재 장치에 전달되므로, 소자 벨트 내의 소자들은 순차적으로 그리고 규정된 공간적 위치에서 공급 또는 픽업 위치로 이송된다. 그러나 이러한 소자 벨트로 소자들의 포장은 복잡하고 비용도 많이 든다. 또한 벨트 재료는 소자들을 꺼낸 후에 폐기물로 처리되어야 한다.
복잡한 포장과 폐기물 문제를 방지하기 위해, 처리될 소자들을 벌크제품의 형태로 운반하고 개별화할 수 있는 소위 진동 컨베이어를 사용하는 것이 개시되어 있다. 그러나 소자를 개별화하는 것뿐만 아니라 미리 정해진 공간적 위치와 방향으로 옮기는 것도 상당한 기계적 복잡성을 필요로 한다. 이를 달성하기 위해, 진동 컨베이어는 일반적으로, 대개 기계적 "시케인(chicane)"이라고도 하는 기계적 안내 수단에 의해 그리고 부분적으로 예컨대 광센서와 같은 간단한 센서에 의해 소자들의 방향이 개별화되도록 설계되므로, "사용 가능한 소자"만이 특히 레일 또는 채널을 통해 공급 또는 픽업 위치로 안내된다. 제조 공정에 의해 주어지는 소자들의 공차로 인해 연속적인 공급은 실제로 지속적으로 보장되지 않고, 고속 자동 탑재 장치의 경우에 그리고 공급 시 경로가 더 긴 경우에 소자들은 일반적으로 연속 탑재 작동에 필요한 만큼 신속하게 계속해서 전달될 수 없다.
간행물 WO 2010/089290 A1호에 진동 컨베이어가 개시되어 있고, 상기 컨베이어에 의해 소자들은 3개의 상이한 공간 방향으로 (기계적 시케인 없이) 진동의 중첩에 의해 의도대로 이동될 수 있으므로, 상기 소자들은 확실하게 개별화되어, 자동 탑재 장치의 탑재 헤드에 의한 픽업이 간단히 이루어질 수 있는 미리 정해진 제공면에 있는 규정된 픽업 영역 내로 전달된다. 이러한 개시된 진동 컨베이어에서는 그러나 공급 또는 픽업 위치가 각각의 소자에 대해 정확하게 규정되지 않는다. 따라서 픽업 영역에서 미리 정해진 면에 제공된 소자들은 자동 탑재 장치의 탑재 헤드에 의해 집어 올려지기 전에 특수 카메라에 의해 광학 검출되고, 상기 소자들의 정확한 공간적 위치가 카메라 후방에 배치된 데이터 처리 유닛에 의해 평가되어야 한다. 이는, 직접 또는 미러에 의해 편향되어 상부로부터 픽업 영역을 향하는 카메라가 픽업 영역에 대해 위치설정됨으로써 이루어질 수 있다. 카메라의 알려진 위치에 의해, 카메라에 의해 검출된 소자의 위치가 결정될 수 있다.
간행물 WO 03/104116 A1호에 벌크제품용 진동 컨베이어가 개시되어 있고, 상기 컨베이어에서 소위 비전 시스템(vision system)이 진동 플레이트를 상부로부터 관찰하고, 진동 플레이트 상에 있는 벌크제품의 개별 부분들의 위치를 검출한다. 진동 플레이트의 표면은 러프닝 또는 구조화될 수 있으므로, 벌크제품의 마찰 계수 또는 롤링 저항이 영향을 받을 수 있다. 진동 지지부는 투과성일 수 있으므로, 비전 시스템을 위한 역광 조명이 구현될 수 있다.
본 발명의 과제는, 제공된 소자들이 더 높은 공정 안전성으로 탑재 헤드에 의해 픽업될 수 있도록, 벌크제품으로부터 개별화된 소자들의 확실한 제공을 보장하는 것이다.
상기 과제는 독립 청구항들의 대상에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 제시된다.
본 발명의 제 1 양상에 따라, 개별화된 소자들을 제공하기 위한 소자 공급 장치가 설명되고, 상기 공급 장치는 특히 자동 탑재 장치에서 소자 캐리어의 자동 탑재를 위해 개별화된 전자 소자들을 제공하기 위해 배치된다. 상기 소자 공급 장치는 (a) 진동 컨베이어, (b) 제공 영역을 구비한 제공 부재, 및 (c) 상기 제공 부재의 하부에 배치된 카메라를 포함하고, 상기 진동 컨베이어는 제공 부재를 진동시키도록 형성되므로, 개별화된 소자들은 제공 부재의 상부면에서 제공 영역 내로 이송될 수 있다. 본 발명에 따라 제공 부재는 적어도 제공 영역의 부분에서 광 투과성이므로, 제공 영역 내로 이송된 소자들은 카메라에 의해 하부로부터 제공 부재를 통과해서 광학 검출될 수 있다.
전술한 소자 공급 장치는, 진동 컨베이어를 포함하는 소자 공급 장치 내로 카메라(카메라를 포함하는 비전 시스템)가 통합됨으로써 개별화된 소자들의 공급을 위한 공간적으로 매우 콤팩트한 소자 공급 모듈이 형성될 수 있다는 사실을 기초로 한다. 본 발명에 따라, 카메라는 광 투과성 제공 부재를 통과해서 제공 부재의 상부면에서, 즉 상부 표면에서 적절한 진동에 의해 제공 영역 내로 이송된 개별화된 소자들을 검출한다.
"소자"란 본 명세서에서 소자 캐리어 상에 배치될 수 있는 탑재 가능한 모든 소자일 수 있다. 소자들은 특히 2극 또는 다극 SMT-소자일 수 있거나 다른 고집적된 평면의, 둥근 또는 다르게 형성된 소자, 예컨대 볼 그리드 어레이(Ball Grid Arrays), 베어 다이(Bare Dies) 및 플립 칩(Flip Chips)일 수 있다. 또한, "소자"는 예를 들어 접속핀, 커넥터, 소켓 또는 이와 같은 기계적 소자도 포함할 수 있거나 예컨대 발광 다이오드 또는 포토 다이오드와 같은 광전 소자를 포함할 수 있다. 또한, "소자"는 소위 트랜스폰더에 사용되는 소위 RFID-칩을 포함할 수 있다.
"소자 캐리어"란 본 명세서에서 모든 종류의 탑재 가능한 기판(경우에 따라 입체적), 특히 프린트 회로기판일 수 있다. 소자 캐리어는 강성 또는 가요성일 수 있다. 소자 캐리어는 강성 및 가요성 영역을 포함할 수 있다.
전술한 진동 컨베이어는 하나 이상의 액추에이터를 포함할 수 있고, 상기 액추에이터는 제공 부재에 기계적으로 결합되므로, 관련 액추에이터의 적절한 제어 시 제공 부재가 진동될 수 있다. 진동 컨베이어는 다수의 액추에이터를 포함할 수 있고, 상기 액추에이터들은 각각 하나의 진동 축에 할당되고, 바람직하게 서로 무관하게 제어될 수 있으므로, 제공 부재는 3개의 상이한 진동 축 방향을 따라 진동될 수 있다. 이로 인해 제공 영역 내로 개별화된 소자들의 의도한 진동 이송이 가능하다. 경우에 따라서 액추에이터들은, 소자들이 다시 제공 영역으로부터 밖으로 이송될 수 있도록 제어될 수도 있다. 이는 예를 들어, 실수로 너무 많은 소자들이 제공 영역 내로 운송되어, 소자들 사이의 평균 간격이 상기 소자들이 자동 탑재 장치의 탑재 헤드에 의해 확실하게 픽업될 수 없을 정도로 작은 경우에 바람직할 수 있다.
소자들은 진동 운송에 의해서도 진동 경로를 따라 개별화될 수 있다. 이는, 예를 들어 벌크제품 형태의 소자들을 포함하는 소자 매거진으로부터 진동 경로로 소자들의 운반 시 개별화가 아직 실행되지 않은 경우라면, 항상 유효하다.
상기 제공 부재는 예를 들어 편평한 상부면을 갖는 플레이트일 수 있고, 상기 상부면에서 개별화된 소자들은 플레이트의 적절한 진동으로 인해 이동될 수 있다. 제공 영역은 제공 부재의 상부면의 부분일 수 있고, 상기 영역으로부터 이송되고 제공된 소자들은 특히 자동 탑재 장치의 탑재 헤드에 의해 픽업될 수 있다.
본 발명에 따라 제공 부재의 하부에 카메라가 배치된다. 더 정확히 말해서 이는, 카메라가 제공 부재의 하부면 하부에 배치되는 것이고, 이 경우 제공 부재의 하부면은 제공 부재의 상기 상부면에 대향 배치된다. 카메라는 특히 제공 부재의 하부면으로부터 이격될 수 있다.
또한 본 발명에 따라 제공 부재는 적어도 제공 영역의 범위에서 광 투과성이다. 본 명세서에서 광 투과성이란, 적어도 제공 영역에서 제공 부재가 (특히)카메라에 의해 검출될 수 있는 전자기 빔에 대해 투과성임을 의미한다. 따라서 광 투과성이란, 카메라가 감지하는 스펙트럼 범위에서 제공 부재가 투과성임을 의미한다. 따라서 광 투과성이란 특히, 제공 부재가 가시광선, 적외선 및/또는 자외선 스펙트럼 내의 전자기 방사선에 대해 적어도 부분적으로 투과성인 것을 의미한다. 그러나, 이러한 열거는 생략되고, 본 명세서에서 "광 투과성"이라는 표현은 상기 스펙트럼 범위와는 다른 범위의 전자기 방사선에 대해서도 사용된다.
소자 공급 장치 내에 카메라의 본 발명에 따른 통합은, 제공 영역 내로 이송된 소자의 검출을 위해 외부 카메라가 사용되지 않아도 되는 장점을 제공한다. 특히 자동 탑재 장치에서 공지된 방식으로 탑재될 소자 캐리어의 위치의 측정을 실행하는 카메라가 사용되지 않아도 된다. 자동 탑재 장치에 이미 제공된 카메라의 사용은, 상기 카메라가 소자의 검출을 위해 포털(portal)에 의해 제공 영역을 지나 이동되어야 하는 단점을 제공한다. 이 경우, 탑재 공정 시 바람직하지 않은 보조 공정 시간이 증가할 수 있으므로, 다수의 소자를 포함하는 소자 캐리어의 탑재는 더 느려지고 따라서 덜 효율적일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라 카메라는 하나의 광축을 포함하고, 상기 광축은 제공 부재의 상부면에 대해 적어도 거의 수직이다. 이는, 카메라를 이용한 이미지 촬영 시 투시 왜곡이 발생하지 않는 장점을 제공한다. 따라서 기하학적으로 정확한 소자 검출을 위한 최적의 조건이 주어진다.
본 발명의 다른 실시예에 따라 소자 공급 장치는 또한 조명 수단을 포함하고, 상기 조명 수단은 제공 부재의 하부에 배치되고, 제공 영역 내로 이송된 소자들이 조명 수단에 의해 방출된 조명 광에 의해 하부로부터 제공 부재를 통과해서 조명될 수 있도록 형성된다.
제공 부재의 하부에 배치된 조명 수단에 의해, 제공 영역 내로 운송된 소자들은 소위 입사광 또는 정면 광 조명(Frontlight)에 의해 하부로부터 조명될 수 있다. 이러한 조명에 의해 카메라는 소자들을 특히 확실하게 광학적으로 검출할 수 있다.
이러한 정면광 조명에 의해 매우 확실하게 특히 광도값에 기초해서 소자들이 제공 부재에 정확한 위치 설정으로 배치되어 있는지 여부가 검출될 수 있다. 소자 방향 설정은 예를 들어 2개의 메인 면들 중 하나의 면에만 접속 콘택을 포함하는 소자의 경우에 중요할 수 있다. "메인 면"이란 최대 면적을 갖는 소자의 2개의 측면일 수 있다. 예를 들어, 소자들의 접속 콘택들이 하부를 향해 소자 캐리어 상에 배치되는 탑재 공정 시 소자들이 탑재 헤드에 의해 픽업될 때 정확한 방향 설정으로 탑재 헤드의 지지 장치에 의해 집어 올려져야 하는 것을 잘 알 수 있다.
또한, 적절한 정면광 조명에 의해 제공 영역 내로 진동에 의해 운반된 소자의 위치가 정확히 결정될 수 있다. 제공 영역 내로 운송된 소자의 각도 위치에 대해서도 마찬가지이다. 이와 관련해서, 탑재 헤드에 의해 픽업될 소자의 위치를 정확히 아는 것은 확실한 픽업 과정을 위해 중요하다는 것을 쉽게 알 수 있다. 이는 특히, 전자 소자들이 점점 소형화됨으로써 소자의 크기 및 탑재 헤드의 적절한 픽업 툴(예컨대 흡인 피펫)의 크기도 점점 작아지고 있다는 사실에 근거한다.
인접한 소자들의 위치를 검출하는 것도 확실한 픽업 과정을 위해 중요할 수 있고, 따라서 픽업 툴에 의해 항상 각각 정확히 하나의 소자가 집어 올려지는 것이 보장될 수 있다. 픽업될 소자들이 너무 촘촘하게 나란히 배치된 것이 밝혀지면, 경우에 따라서 새로운 진동 과정이 시작될 수 있으므로, 소자들은 제공 영역에 다시 분배된다. 전술한 바와 같이 이러한 새로운 진동 과정에서 소자들은 제공 영역 밖으로 이송될 수 있다.
명확히는, 이 실시예에 의해 설명된 소자 공급 장치가 완전히 통합된 비전 시스템을 포함하고, 상기 시스템은 조명 수단과 카메라를 포함한다. 조명 수단은 하나 이상의 광원을 포함할 수 있고, 상기 광원은 진동에 의해 제공 영역 내로 운송된 소자들을 광 투과성 제공 부재를 통과해서 일정한 각도로 또는 다양한 각도로 조명한다. 또한, 상기 하나 또는 다수의 광원은 하나의 스펙트럼 범위 또는 상이한 스펙트럼 범위 또는 컬러의 조명 광을 방출할 수 있다. 정면 광 조명을 위해 가능한 한 확산 광을 얻기 위해, 기본적으로 정면 광 조명의 가능한 한 넓은 각도 분포가 바람직하다. 그러나, 0°내지 5°의 동축 조명 각도로 (카메라의 이미징에 따라서) 하부로부터 제공 부재에 입사하는 조명 광은 광 투과성 제공 부재의 하부면에서 반사된다. 이는, 상기 하부면이 광학적으로 반사 방지되지 않는 경우라면 항상 해당된다. 따라서 바람직하게 거의 수직인 조명 각도는 방지된다.
바람직하게는 90°- 80°, 그리고 특히 90°내지 60°의 매우 평탄한 조명 각도도 방지될 수 있는데, 그 이유는 상기 각도가 특히 투과성 제공 부재의 상부면에 경우에 따라서 제공된 공간적 구조화를 더 잘 보이게 하고, 이로써 교란을 일으킬 수도 있기 때문이다. 따라서 바람직하게는 예를 들어 30°의 정면 조명의 평균 방사각이 선택된다. 특정 각도 분포는 예를 들어, 정면 광 조명을 위한 광원으로서 예컨대 180°의 큰 방출 각 범위를 가질 수 있는 LED가 사용됨으로써 구현될 수 있다.
정면 광 조명의 조명광은 또한 직접 또는 간접적으로, 예를 들어 반사 광학 소자 및/또는 광 도파관을 통해 광 투과성 제공 부재에 입사할 수 있다.
조명 수단은 임의의 종류일 수 있는 하나 이상의 광원을 포함할 수 있다. 바람직하게 적어도 하나의 광원은 발광 다이오드이고, 상기 발광 다이오드는 특히 긴 수명과 낮은 전력 소비를 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 소자 공급 장치는 또한 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 카메라 후방에 배치되고, 카메라에 의해 검출된 이미지를 평가하도록 형성된다.
명확히는, 이것은 상기 소자 공급 장치에 자동으로 검출된 이미지를 평가할 수 있는 "지능형 카메라"가 장착되는 것을 의미할 수 있으므로, 특히 안정한 소자 픽업 과정에 중요한 이미지 평가의 결과만이 자동 탑재 장치의 기계 제어부에 전달되면 된다. 프로세서는 이미지 평가에 적합한 임의의 프로세서, 예컨대 디지털 신호 프로세서(DSP) 또는 현장 프로그래밍 게이트 어레이(FPGA;field progammable gate array)일 수 있다. 중요한 결과는 예를 들어 탑재 헤드에 의한 픽업에 적합한 소자의 위치 목록을 포함할 수 있다. 이에 대한 대안으로서 제공 영역에 제공된 모든 소자들도 자동 탑재 장치의 기계 제어부에 전달된 위치와 같은 정보에 의해 픽업 가능하고, 픽업 불가능할 수 있다.
이미지 평가의 결과는 특히 제공 영역 내로 진동에 의해 이송된 소자들의 위치, 각도 위치 및/또는 방향일 수 있다. 또한, 이미지 평가에 의해, 제공 영역 내에 좁은 공간에 소자들 또는 상하로 놓인 소자들의 클러스터가 위치하는지 여부도 검출될 수 있다. 이로 인해 예를 들어, 소자 픽업 과정 시 동시에 2개 이상의 소자들이 탑재 헤드의 그립 장치(예컨대 흡인 피펫)에 의해 집어 올려지지 않는 것이 보장될 수 있다.
또한 이미지 평가와 관련해서, 경우에 따라서 제공 영역에 이물질 또는 오염 입자가 존재하는지 여부가 검출될 수 있다. 이로써 소자 픽업 과정에서 이러한 이물질 또는 오염 입자가 실수로 탑재 헤드에 의해 집어 올려지는 것이 방지될 수 있다.
대안적인 그리고 현재 선호되는 실시예에서 카메라에 의해 검출된 이미지 데이터가 상기 소자 공급 장치와 관련해서 외부의 데이터 처리 수단에도 전달될 수 있으므로, 필요한 이미지 평가는 소자 공급 장치의 외부에서 이루어진다. 이러한 외부 데이터 처리 수단은 예를 들어 자동 탑재 장치의 기계 제어부일 수 있거나 다른 모든 중앙 컴퓨터일 수 있다. 거기에 공정의 오프라인 분석을 위한 이미지 정보도 중간 저장될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라 제공 부재는 적어도 제공 부재의 상부면에 있는 제공 영역의 범위에 전기 전도성 표면층을 갖는다.
전기 전도성 표면층이 제공됨으로써 간단하고 효율적으로 소자에 작용하는 정전기력이 제거될 수 있거나 적어도 상당히 감소할 수 있다. 이로 인해 소자의 진동 이송 및 탑재 헤드에 의한 소자의 픽업이 간단해질 수 있다.
제공 부재의 상부면에 있는 제공 영역의 범위에 전기 전도성 표면층의 제공은 또한, 정전기 방전(electrostatic discharge, ESD) 방지가 제공되는 장점을 갖는다. 따라서 너무 큰 전기 전위차에 의한 소자, 특히 전계효과 트랜지스터(FET)의 손상이 효과적으로 방지될 수 있다.
전기 전도성 표면층은 예를 들어 광 투과성 재료인 인듐 주석 산화물을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라 제공 부재는 적어도 상부면에 있는 제공 영역의 범위에 상부 반사 방지층을 갖는다. 대안으로서 또는 조합해서, 제공 부재가 적어도 상부면에 대향 배치된 하부면에 있는 제공 영역의 범위에 하부 반사 방지층을 갖는다. 이로 인해 교란 광학 반사가 제거될 수 있거나 적어도 상당히 감소할 수 있다. 이는 카메라에 의해 하부로부터 소자의 광학 검출(따라서 제공 부재의 하부면에 있는 하부 반사 방지층이 특히 중요할 수 있다) 및 전술한 조명 수단을 이용한 경우에 따라서 제공되는 검출될 소자들의 조명에도 적용된다.
본 발명의 다른 실시예에 따라 제공 부재는 적어도 상부면에 있는 제공 영역의 범위에서 공간적으로 구조화된다.
제공 부재의 상부면의 전술한 공간적인 구조화에 의해 일반적으로 외부의 가벼운 소자와 제공 부재 사이의 접착력이 감소할 수 있다. 이로 인해 소자의 바람직하지 않은 부착이 방지될 수 있고, 소자의 진동 이송 및 탑재 헤드를 이용한 소자의 픽업이 용이해질 수 있다. 이는 특히 예를 들어 구조적 형상 01005 또는 0201과 같은 작고 가벼운 소자에 적용된다. 이러한 소자들은 방향 설정이 잘못된 경우에, 일반적으로 매끄러운 표면에 부착될 것이고, 이송, 분배 또는 회전될 수 없을 것이다.
접착력의 감소는 특히 소자와 제공 부재의 상부면 사이의 접촉 표면의 감소에 기초할 수 있다. 제공 부재의 상부면의 거칠기가 적합한 경우에, 제공 부재의 상부면과 소자 사이의 면 접촉이 감소할 수 있으므로, 분자 접착력은 소자의 부착에 더 이상 충분하지 않다. 또한, 접착력은 제공 부재(의 상부면)에 적합한 재료의 사용에 의해 작게 유지될 수 있다.
전술한 접착력은 제공 부재의 상부면의 공간적인 구조화에 대한 대안으로서 또는 상기 구조화와 조합해서, 제공 부재의 상부면의 적절한 부착 방지 코팅에 의해서도 감소할 수 있다.
소자의 광학적 측정은 바람직하게 완전히 광 투과성의 플레이트로서 형성된 제공 부재를 통과해서 이루어진다. 크기 면에서 광의 파장 범위 내에 있거나 더 큰 제공 부재의 표면의 거칠기 또는 구조들은 공지된 바와 같이 광의 바람직하지 않은 산란을 야기하고 광학 이미지 처리를 저하시킨다. 바람직하게 제공 부재의 상부면의 공간적인 구조화는, 접착에 의한 소자 부착은 발생하지 않고, 상기 상부면을 통한 광학 이미지 처리가 여전히 양호하게 가능하도록 형성되어야 한다. 이러한 요구를 충족시키는 거칠기는 대략 Ra =1 nm 내지 Ra = 3 ㎛이다.
일반적으로 기호 Ra 로 표시되는 평균 거칠기는 공지된 방식으로 중심선에 대한 측정점(구조화된 상부면에 있는)의 평균 간격으로 표시된다. 상기 중심선은 기준 경로 내에서 구조화된 상부면의 실제 프로파일을 교차하므로, (중심선에 대해) 프로파일 편차의 합은 최소화된다. 따라서, 평균 거칠기(Ra)는 상기 중심선과의 편차의 산술 평균에 해당한다.
상기 공간적 구조화는 예를 들어 상부면의 에칭에 의해 이루어질 수 있다. 이로 인해, 제공 부재의 상부면에 날카로운 에지가 형성되는 것이 방지될 수 있다. 이로써 진동을 이용한 소자 이송으로 인한 소자들의 바람직하지 않은 마모가 상당히 감소할 수 있다.
상기 공간적 구조화는 대안으로서 또는 조합해서, 연마 페이스트(소위 래핑;lapping), 샌드 블라스팅(sand blasting) 및/또는 레이저 구조화에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라 소자 공급 장치는 또한 이동 가능한 커버 부재를 포함하고, 상기 커버 부재는 제공 부재의 상부면 위에 배치되고, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능하고, (a) 개방 위치에서는 제공 영역 내로 이송된 소자에 상부로부터의 접근이 가능하고, (b) 폐쇄 위치에서 상기 접근이 커버 부재에 의해 방지된다.
셔터라고 할 수도 있는 상기 이동 가능한 커버 부재에 의해, 간단하고 효율적으로 소자 또는 오염 입자가 제공 영역 위로 또는 제공 영역 내로 떨어지거나 침투하는 것이 방지될 수 있다. 또한, 소자가 예를 들어 제공 부재의 진동으로 인해 제공 영역으로부터 밖으로 튀어나가는 것이 방지될 수 있다.
이동 가능한 커버 부재의 이동은 바람직하게 탑재 헤드의 작동과 동기화될 수 있으므로, 이동 가능한 커버 부재는 탑재 헤드에 의해 제공 영역으로부터 하나 이상의 소자가 픽업되어야 할 때에만 짧은 시간 동안 개방 위치에 있게 된다.
바람직하게는 이동 가능한 커버 부재는 폐쇄 위치로부터 픽업 위치로 또는 반대로 픽업 위치로부터 폐쇄 위치로 기계적으로 간단한 시프트 이동만을 실시한다. 상기 시프트 이동은 바람직하게 소자 공급 장치의 길이방향을 따라 이루어진다. 이로 인해 소자 공급 장치는 그 폭과 관련해서 작은 공간만을 필요로 하고, 공지된 자동 탑재 장치에 하나 또는 경우에 따라서 다수의 일반적인 소자 벨트 공급 모듈 대신에 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라 이동 가능한 커버 부재는 적어도 부분적으로 광 투과성이므로, 다른 조명광이 이동 가능한 커버 부재를 통과할 수 있고, 적어도 이동 가능한 커버 부재가 폐쇄 위치에 있는 경우에, 제공 부재의 제공 영역은 다른 조명광에 의해 상부로부터 조명될 수 있다.
광 투과성 커버 부재에 의해 제공 부재의 제공 영역 내로 진동에 의해 이송된 소자들은 다른 조명 광에 의해 상부로부터 조명될 수 있다. 제공 부재의 하부에 배치된 카메라의 경우에 따라서 상기 다른 조명 광은 후면 조명, 역광 조명 또는 투과광 조명(소위 백라이트)을 형성한다.
적절한 후면 조명에 의해 특히, 제공 영역 내의 소자가 예를 들어 세로 방향으로 배치되어 있는지 여부가 확실하게 검출될 수 있고, 상기 방향에서 해당 소자의 메인면이 아니라 더 작은 "보조면"이 제공 부재의 상부면에 놓인다. 또한, 상기 후면 조명은, 제공 영역 내로 이송된 소자들의 공간적인 위치 및/또는 기하학적 치수가 특히 정확히 결정될 수 있는 것에 기여할 수 있다.
적절한 후면 조명의 다른 장점은, 소자 검출이 (a) 제공 부재의 경우에 따라서 존재하는 오염에 대해 특히 안정적이고 및/또는 (b) 후면 조명의 바람직하지 않은 변화(스펙트럼 및/또는 강도와 관련한)에 대해 특히 안정적이라는 것이다.
다른 조명 광 또는 후면 조명은 예를 들어 외부 조명 수단으로부터 방출된 광일 수 있다.
"광 투과성"이라는 표현은 앞에서 제공 부재의 제공 영역의 광 투과성에 대해 설명된 것과 동일하다. 그러나 적어도 부분적으로 광 투과성인 이동 가능한 커버 부재를 통해서는 광학 이미지 처리가 이루어지지 않기 때문에(소자의 검출은 하부로부터 이루어진다), 이 경우 이동 가능한 커버 부재는 반드시 광 투과성이지 않아도 된다. 즉, 이동 가능한 커버 부재는 광학 산란 위치를 포함할 수 있고, (적어도 부분적으로) 광 투과성이지만 확산성 재료로 이루어질 수 있다.
명확히는, 다른 조명 광에 의해 소자가 그 위치 및 경우에 따라서 다른 기하학적 측정과 관련해서(예를 들어 측면 틸팅, 클러스터, 인접한 소자와의 간격 등)측정될 수 있는 후면 조명이 제공된다. 정면 조명 또는 입사광 조명과 달리 이러한 후면 조명의 장점은, 소자들의 에지의 명확한 이미지 처리 및 상기 소자의 상대 위치의 정확한 측정 가능성이다. 또한, 후면 조명은 진동 가능한 제공 부재의 오염 시 또는 예를 들어 해당 조명 수단의 광원의 노후화에 의한 시간 및 공간에 따른 광도 변경 시 비교적 더 안정적인 평가를 가능하게 한다.
입사각이 클 때 중요해지는 제공 부재의 하부면에서 다른 조명 광의 특히 반사와 같은 기생 광 효과를 방지하기 위해 또는 적어도 감소시키기 위해, 전술한 하부 반사 방지층에 대한 대안으로서 또는 이와 조합하여, 하나 이상의 하기 조치들이 이용될 수 있다:(A) 후면 조명의 입사각을 줄이기 위해, 후면 조명과 진동 부재 사이에 차광막(라멜라 필름)의 사용. (B) 더 작은 반사 계수를 갖는 편광 방향이 선택되도록, 후면 조명의 선형 편광을 위해 다른 조명 수단(후면 조명을 위한)과 진동 부재 사이에 편광 필름의 사용.
본 발명의 다른 실시예에 따라 이동 가능한 커버 부재는 광 확산성 재료를 포함한다. 다시 말해서, 이동 가능한 커버 부재를 통해 제공 부재의 상부면 및 제공 영역에 있는 소자의 상부면으로 입사하는, 카메라를 위한 다른 조명 광은 확산성 후면 조명 광이고, 상기 조명 광은 그 강도와 관련해서 특히 균일하다. 따라서 제공 부재 하부에 배치된 카메라에 의한 소자 검출이 특히 안정적이다.
하부를 향한 산란 효과는 볼륨 스캐터러(volume scatterer)를 형성하는 이동 가능한 커버 부재의 후방에 또는 위에 광 반사 층이 제공됨으로써 개선될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라 소자 공급 장치는 또한 다른 조명 광을 발생시키기 위한 그리고 발생한 다른 조명 광을 이동 가능한 커버 부재 내로 인커플링하기 위한 다른 조명 수단을 포함한다.
다른 조명 수단은 제공 부재 및/또는 이동 가능한 커버 부재의 하부 또는 상부에 배치될 수 있다. 다른 조명 수단으로부터 방출된 다른 조명 광은 직접 또는 간접적으로, 예컨대 반사 광학 소자 및/또는 광 도파관을 통해 이동 가능한 커버 부재 내로 인커플링될 수 있다.
다른 조명광의 인커플링은 예를 들어 이동 가능한 커버 부재의 측면 단부면 위로 또는 내로 이루어질 수 있다.
다른 조명 수단도 임의의 종류일 수 있는 하나 이상의 광원을 포함할 수 있다. 바람직하게 적어도 하나의 광원은, 특히 긴 수명과 낮은 전력 소비를 특징으로 하는 발광 다이오드이다.
다른 조명 수단은 경우에 따라서 이동 가능한 커버 부재의 적어도 하나의 부분에 통합될 수 있다. 다른 조명 수단은 특히 평면 확장부를 포함할 수 있고, 임의의 액티브 발광 수단, 예컨대 유기 발광 다이오드(OLED)에 의해 구현될 수 있다.
적어도 예를 들어 커패시터처럼 방향과 무관하게 장착될 수 없는 소자들의 최적의 소자 검출을 위해, 하기 방법들이 제안된다: 제공 영역 내로 진동에 의해 운송된 소자들은 카메라에 의해 2번 순차적으로 상이한 조명 조건에서 검출된다. 제 1 조명 조건에서는 제공 부재의 하부에 배치된 조명 수단만이 활성화되고, 상기 조명 수단에 의해 소자들은 하부로부터, 즉 카메라의 검출 방향과 동일한 방향으로부터 조명된다(정면 광 조명). 제 2 조명 조건에서는 다른 조명 수단만이 활성화되고, 상기 조명 수단은 제공 영역 내로 운송된 소자들이 광 투과성의 이동 가능한 커버 부재를 통과해서 상부에서, 즉 카메라의 검출 방향과 반대 방향으로부터 조명된다(후면 조명, 투과광 조명 또는 역광 조명). 카메라 후방에 배치된 프로세서에 의해 상이한 조명 조건에서 검출된 또는 촬영된 2개의 이미지가 함께 평가된다. 이 경우 물론, 2개의 조명 수단은 서로 별도로 제어될 수 있어야 한다.
최적화된 순서와 관련해서 일반적으로 먼저 후면 조명에서 이미지 촬영이 이루어지고, 이때 소자 위치들이 결정된 후에, 정면 광 조명에서 이미지 촬영 시 소자 방향이 결정된다.
특히 간단한 소자들의 경우에 2개의 조명 중 하나의 조명에서만 충분한 소자 검출이 가능할 수도 있다.
또한, 2개의 조명 수단 중 하나의 조명 수단 및/또는 2개의 조명 수단을 위해 다양한 조명 색이 사용될 수 있다. 또한, 카메라로서 컬러 감지 또는 스펙트럼 분해 카메라가 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라 다른 조명광은 이동 가능한 커버 부재의 하부 표면의 부분을 통해 이동 가능한 커버 부재 내로 인커플링될 수 있다. 이 경우에도 다른 조명광은 직접 또는 간접적으로, 예를 들어 반사 광학 소자 및/또는 광 도파관을 통해 이동 가능한 커버 부재 내로 인커플링될 수 있다.
하부로부터 이동 가능한 커버 부재 내로 다른 조명 광의 전술한 광학적 인커플링은, 소자 검출을 위해 필요한 전체 비전 시스템이 통합된, 후면 조명을 포함하는 소자 공급 장치가 특히 컴팩트한 구조로 구현될 수 있는 장점을 제공한다.
본 발명의 다른 양상에 따라, 소자들을 포함하는 소자 캐리어의 자동 탑재를위한 탑재 시스템이 설명된다. 상기 탑재 시스템은 (a) 개별화된 소자들을 제공하기 위한 전술한 방식의 소자 공급 장치 및 (b1) 제공되는 개별화된 소자를 집어 올리기 위한, (b2) 집어 올려진 소자들을 탑재될 소자 캐리어 위로 운반하기 위한 그리고 (b3) 운반된 소자들을 소자 캐리어 상에 배치하기 위한 탑재 헤드를 구비한 (b) 자동 탑재 장치를 포함한다.
상기 탑재 시스템은, 본 명세서에서 설명된, 통합된 카메라를 포함하는 소자 공급 장치가 콤팩트하게 구현되고, 소자들이 소자 벨트로 포장되어 탑재 헤드를 위한 규정된 픽업 위치에 제공되는 공지된 벨트 컨베이어 대신 직접 공지된 자동 탑재 장치의 섀시(chassis)에 연결될 수 있다는 사실에 기초한다. 전술한 소자 공급 장치에 의해 개별화된 소자들은 제공 영역 내의 상이한 위치에 공급되기 때문에, 복잡한 소자 벨트의 사용이 생략될 수 있다. 이로 인해 공지된 방식으로 소자들을 빼낸, 사용된 소자 벨트의 포장 폐기물도 방지된다.
여기에서 설명된 탑재 시스템의 경우, 소자 공급 장치의 카메라에 의해 검출되고 진동에 의해 제공 영역에 제공된 소자들의 위치는 탑재 헤드의 위치 제어부에 전달되기만 하면 되고, 따라서 탑재 헤드는 픽업을 위해 결정된 소자들을 확실하고 안전하게 픽업할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따라, 자동 탑재 장치에 소자 캐리어의 자동 탑재를 위해 개별화된 소자들을 제공하기 위한 그리고 특히 개별화된 전자 소자들을 제공하기 위한 방법이 설명된다. 상기 방법은 (a) 개별화된 소자들을 제공 부재의 상부면에서 제공 부재의 진동에 의해 제공 부재의 제공 영역 내로 이송하는 이송 단계를 포함하고, 이 경우 제공 부재는 적어도 제공 영역의 범위에서 광 투과성이고, (b) 제공 영역 내로 이송된 소자들을 제공 부재 하부에 배치된 카메라에 의해 하부로부터 제공 부재를 통과해서 검출하는 검출 단계를 포함한다.
상기 방법은, 진동 컨베이어를 포함하는 소자 공급 장치에서 제공 영역 내로 운송된 개별화된 소자들이 통합된 카메라에 의해 진동 가능한 광 투과성 제공 부재를 통과해서 하부로부터 광학 검출될 수 있다는 사실에 기초한다. 이로 인해 카메라 후방에 배치된 프로세서에서 운송된 또는 제공된 소자들의 위치가 검출되고 위치 데이터는 탑재 헤드의 제어부로 전달되므로, 소자들은 탑재 헤드에 의해 확실하게 픽업될 수 있다.
제공된 소자를 하부로부터 검출하는, 통합된 카메라에 의해 탑재 시 바람직하지 않은 보조 공정 시간이 방지될 수 있다. 이러한 보조 공정 시간은 예를 들어 제공된 개별화된 소자들을 예컨대 소위 프린트 회로기판 카메라에 의해 측정할 때 발생하고, 상기 카메라는 탑재될 소자 캐리어의 위치를 측정하기 위해서도 배치되고 따라서 자동 탑재 장치 내에서 경우에 따라서 탑재 헤드와 함께 이동되어야 한다.
본 발명의 실시예들은 다양한 본 발명의 대상과 관련해서 설명되었다. 특히 본 발명의 몇 가지 실시예들은 장치 청구항으로 설명되고, 본 발명의 다른 실시예들은 방법 청구항으로 설명된다. 그러나 당업자는 본 명세서의 검토 시 명시적으로 달리 언급되지 않은 경우에, 본 발명의 대상의 하나의 유형에 속하는 특징들의 조합에 추가해서 본 발명의 대상의 다른 유형에 속하는 특징들의 임의의 조합도 가능하다는 것을 즉시 파악할 수 있다.
본 발명의 다른 장점 및 특징들은 바람직한 실시예들의 하기 설명에 제시된다. 본 명세서의 개별 도면들은 개략적이고 축척을 따르지 않는 것으로 볼 수 있다.
도 1a는 제공된 소자들의 후면 조명을 위해 이용될 수 있는 이동 가능한 광 투과성 커버 부재가 개방 위치에 있을 때, 진동 가능한 제공 부재의 제공 영역 내에 개별화된 전자 소자들을 제공하기 위한 소자 공급 장치를 도시한 도면.
도 1b는 이동 가능한 광 투과성 커버 부재가 폐쇄 위치에 있을 때, 도 1a에 도시된 소자 공급 장치를 도시한 도면.
도 2는 광 투과성 커버 부재의 이용 하에, 진동 가능한 제공 부재에 제공된 개별화된 전자 소자들을 위한 후면 조명을 구현하기 위한 다양한 방법을 도시한 도면.
도 3은 진동 가능한 제공 부재가 제공 부재와 제공된 개별화된 전자 소자들 사이의 분자 접착력을 감소시키는, 러프닝된 표면층을 가진 유리 기판일 때, 진동 가능한 제공 부재에 제공된 개별화된 전자 소자들을 카메라 및 2개의 조명, 즉 후면 조명 및 정면 광 조명에 의해 측정하는 것을 도시한 도면.
도 4는 (a) 상부면에 분자 접착력을 감소시키기 위해 러프닝된 층을 포함하고, (b) 광학 특성을 개선하기 위해 상부면 및 하부면에 각각 광학 반사 방지층을 포함하는, 유리 기판으로 제조된 진동 가능한 제공 부재를 도시한 도면.
도 5a는 후면 조명 시 광 투과성 제공 부재 상에 있는 다수의 전자 소자들의 카메라 기록을 도시한 도면.
도 5b는 정면 광 조명 시 도 5a에 도시된 전자 소자들을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소자 공급 장치를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 소자 공급 장치로서 좌측면에 하나의 소자 공급 모듈이 형성되고 우측면에 2개의 소자 공급 모듈이 형성되고, 2개의 탑재 헤드를 구비한 자동 탑재 장치와 자동 탑재 장치의 2개의 측면에 배치된 다수의 소자 공급 모듈을 포함하는 탑재 시스템을 개략적으로 도시한 도면.
하기의 상세한 설명에서, 다른 하나의 실시예의 상응하는 특징들 또는 구성 요소들과 동일하거나 적어도 동일한 기능을 하는 다른 실시예들의 특징들 또는 구성 요소들은 일반적으로 동일한 도면부호를 갖고 또는 동일하거나 적어도 동일한 기능을 하는 특징들 또는 구성 요소들의 도면부호와 첫 번째 숫자만 다른 도면부호를 갖는다. 불필요한 반복을 피하기 위해 이미 설명된 실시예들을 참고로 설명되는 특징들 또는 구성 요소들은 추후에는 더 이상 상세히 설명되지 않는다.
또한, 하기에 설명되는 실시예들은 단지 본 발명의 가능한 변형 실시예에서 제한적으로 선택된 것이다. 특히, 개별 실시예들의 특징들은 적절하게 서로 조합될 수 있으므로, 당업자는 여기에 명시적으로 제시된 변형 실시예들에 의해 다양한 다수의 실시예들이 공개된 것으로 파악할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따라 개별화된 전자 소자들(195)을 제공하기 위한 소자 공급 장치(100)를 도시한다. 소자들(195)은 벌크제품 컨테이너 또는 소자 매거진(190)에 의해 제공된다.
소자 공급 장치(100)는 섀시(102)를 포함한다. 섀시 내에 소자 매거진(190)을 위한 수용부(104)가 배치된다. 소자 매거진(190)을 위한 수용부(104)는 위치 설정 장치로서도 이용되고, 상기 장치에 의해 소자들(195)은 소자 매거진(190)으로부터 개별적으로 컨베이어 플레이트(110) 위로 간단히 떨어짐으로써 전달될 수 있다. 여기에 도시된 실시예에 따라 컨베이어 플레이트(110)는 비스듬하게 배치되고, 진동 액추에이터(112)에 의해, 소자들(195)이 컨베이어 플레이트(110)의 비스듬한 표면에서 위로, 즉 도면에서 우측 위로 운반되도록 진동될 수 있다.
컨베이어 플레이트(110)의 우측 단부로부터 소자들(195)은 제공 부재(120)에 전달된다. 상기 제공 부재(120)는 3개의 진동 액추에이터(122a, 122b, 122c)에 의해 상이한 3개의 축을 따라 의도대로 진동될 수 있다. 이로 인해 소자들(195)은 제공 부재(120)의 제공 영역에서 적절하게 공간적으로 분포될 수 있으므로, 상기 소자들은 도시되지 않은 탑재 헤드의 그립 장치(예컨대 흡인 피펫)에 의해 픽업될 수 있고, 공지된 방식으로 탑재 공정 동안 도시되지 않은 소자 캐리어를 위해 사용될 수 있다.
소자들(195)이 탑재 헤드로부터 확실하게 집어 올려질 수 있기 위해, 제공 영역(120)에 제공된 개별화된 전자 소자들(195)의 위치 및/또는 방향이 정확히 공지되어야 한다. 이를 위해 소자 공급 장치(100)는 섀시(120) 내에 통합된 비전 시스템을 포함하고, 상기 시스템에 의해 제공된 소자들(195)이 광학적으로 검출될 수 있고, 상기 소자들의 위치 및/또는 방향은 적절한 이미지 처리에 의해 결정될 수 있다.
비전 시스템은 카메라(130)를 포함할 수 있고, 상기 카메라는 소자들(195)을 하부로부터, 즉 광 투과성 제공 부재(120)를 통과해서 검출한다. 여기에 도시된 실시예에 따라 카메라(130)에 의해 검출된 측정 광의 빔 경로는 빔 스플리터(132)에 의해 편향된다.
카메라(130)에 의해 검출되는 소자들(195)을 확실하게 검출하기 위해, 비전 시스템은 또한 조명 수단(134)을 포함하고, 상기 조명 수단은 여기에 도시된 실시예에 따라 빔 스플리터(132) 하부에 배치된다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 조명 수단(134)은 소위 정면 광 조명(134a)을 방출하고, 상기 조명은 빔 스플리터(132) 및 투과성 진동 플레이트로서 형성된 제공 부재(120)를 통과하고, 제공 부재(120)의 상부면에 제공된 소자들(195)을 하부로부터 조명한다.
소자 공급 장치(100)는 또한 다른 조명 수단(144)을 포함하고, 상기 조명 수단은 광(144a)을 방출하고, 상기 광은 계속해서 상세히 설명되는 바와 같이 후면 조명(144a)으로서 카메라(130)에 의해 하부로부터 검출된 소자들(195)을 위해 사용된다.
소자 공급 장치(100)의 제공 영역(120)으로부터 소자들(195)이 실수로 튀어나가는 것 또는 소자 공급 장치(100)의 제공 영역(120) 내로 오염 입자가 바람직하지 않게 침투하는 것을 방지하기 위해, 이동 가능한 커버 부재(140)가 제공되고, 상기 커버 부재는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 조절 구동 장치(142)에 의해 이동될 수 있다.
도 1a는 소자 공급 장치(100)를 작동 상태에서 도시하고, 상기 작동 상태에서 이동 가능한 또는 시프트 가능한 커버 부재(140)는 개방 위치에 있다. 소자들(195)은 도시되지 않은 탑재 헤드에 의해 제공 영역(120)으로부터 빼내질 수 있다. 도 1b는 소자 공급 장치(100)를 작동 상태에서 도시하고, 상기 작동 상태에서 이동 가능한 또는 시프트 가능한 커버 부재(140)는 폐쇄 위치에 있다. 제공 영역(120)으로부터 소자들(195)이 튀어 나가는 것 또는 제공 영역(120) 내로 오염 입자가 침투하는 것은 이동 가능한 커버 부재(140)의 전방부(140a)에 의해 저지된다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 이동 가능한 커버 부재(140)의, 투과성 재료로 형성된 전방부(140a)는, 탑재 헤드에 의해 소자들(195)이 빼내지지 않아야 하는 경우에 그리고 이동 가능한 커버 부재가 폐쇄 위치에 있는 경우에, 제공 영역(120)을 적어도 주변으로부터 분리하는 기계적 기능을 한다. 제공 부재(120)의 전방 투과 부분(140a)은 카메라(130)에 의해 하부로부터 촬영되는 소자들(195)을 위한 가능한 한 균일한 후면 광을 형성하는 기능도 한다.
전술한 바와 같이, 이러한 후면 조명(144a)은 다른 조명 수단(144)에 의해 방출된 광에 의해 형성된다. 이동 가능한 커버 부재(140)가 폐쇄 위치에 있는 경우에, 다른 조명 수단(144)에 의해 방출된 광은 하부로부터 이동 가능한 커버 부재(140)의 투과성 부분(140a) 내로 인커플링된다. 인커플링된 광이 퍼지는 투과성 부분(140a)은 이로써 평면 방사원이고, 상기 방사원은 소자들(195)을 뒤에서 조명하고, 이로써 카메라(130)에 의해 하부로부터 검출되는 소자들(195)을 위한 후면 조명(144)을 형성한다.
이동 가능한 커버 부재(140)의 광 투과성 부분(140a)은 바람직하게 광 투과성이지만, 광학적으로 투명한 재료로 이루어지지 않는다. 특히 광 투과성 부분(140a)은 광 확산성 재료를 포함할 수 있고, 상기 재료로 인해 후면 광은 매우 균일하게 상부로부터 카메라(130)에 의해 하부로부터 검출된 소자들(195)에 입사한다.
도 2는 광 투과성 커버 부재(140)의 사용 하에, 진동 가능한 제공 부재(120)에 제공된 개별화된 전자 소자들(195)을 위한 후면 조명을 구현하기 위한 다양한 가능성을 도시한다.
카메라(130)에 의해 검출된 소자들(195)을 위한 후면 조명을 형성하는 제 1 방법은 도 1b에 공지된, 조명 수단(244)으로부터 위로 방출되는 조명 광을 이동 가능한 커버 부재(140)의 투과성 부분(140a)의 하부면 내로 인커플링하는 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 조명 수단(244)에 의해 방사된 조명 광의 빔 경로는 제공 부재(120)를 지나서 연장되고, 조명 광은 우측 아래로, 이동 가능한 커버 부재(140) 내로 들어간다. 이동 가능한 커버 부재(140)의 투과성 부분(140a)에서 광은 투과성 부분(140a)의 내부 표면에서 다수의 광학 반사에 의해 그리고 부분(140a)의 바람직하게는 확산성 재료 내부의 광 산란에 의해 확산된다. 적어도 상기 광의 부분은 투과성 부분(140a)의 하부면을 통해 평면 후면 조명 광으로서 방출된다. 광 효율을 높이기 위해, 부분(140a)의 상부면에 반사 층이 배치될 수 있으므로, 위를 향한 손실 광이 부분(140a)을 벗어날 수 없다.
카메라(130)에 의해 검출되는 소자들을 위한 후면 조명을 형성하는 제 2 방법은, 제공 부재(120)의 하부에 배치된 조명 수단(245)으로부터 방출된 광을 반사 광학 소자(241)를 통해, 이동 가능한 커버 부재(140)의 투과성(그리고 경우에 따라서 확산성) 부분(140) 내로 인커플링하는 것이다.
카메라(130)에 의해 검출되는 소자들(195)을 위한 후면 조명을 형성하는 제 3 방법은, 상응하는 광을 부분(140a)의 측면을 통해 측면으로 인커플링하는 것이다. 이러한 방법은 도 2에서 조명 수단(246)에 의해 도시된다.
후면 조명을 형성하는 제 4 방법은, 광을 비스듬하게, 예컨대 하부로부터 비스듬하게, 조명 수단(247)을 이용해서 투과성(및 경우에 따라서 확산성) 부분(140a) 내로 커플링하는 것이다.
부분(140a)의 내부에서 인커플링된 광의 확산은 제 2, 제 3 및 제 4 방법의 경우에 제 1 방법과 관련해서 설명된 것과 동일하다. 평면의 거의 균일한 후면 조명은 부분(140a)의 내측면에서 다수의 반사에 의해 및/또는 광학 산란 위치에서 인커플링된 광의 산란에 의해 형성될 수 있고, 상기 산란 위치는 부분(140a)이 형성되는 확산 산란 재료 내에 배치된다.
부분(140a)의 광 확산 재료에 대한 대안으로서 또는 부분(140a)의 광 확산 재료와 조합해서, 부분(140a)에 굴절 구조가 제공될 수도 있고, 상기 구조는 인커플링된 광을 바람직하게 하부로 편향시키고, 가능한 한 균일한 방식으로 상부로부터 소자(195)로 입사시킨다.
또한, 조명 수단들(244, 245, 246 및/또는 247)은 바람직하게 하나의 발광 다이오드에 의해 또는 다수의 발광 다이오드에 의해 구현된다. 이 경우 발광 다이오드들은 광의 동일하거나 상이한 스펙트럼 범위를 방출할 수 있다.
도 3은 진동 가능한 제공 부재(320)에 의해 제공된 개별화된 전자 소자들(195)의 카메라(130)를 이용한 광학 측정을 도시한다. 여기에 도시된 실시예에 따라 소자들(195)은 (a) 정면광 조명(336a)에 의해 하부로부터 그리고 (b) 후면 조명(144a)에 의해 상부로부터 조명된다. 후면 조명(144a)은 도 1b 및 도 2를 참고로 전술한 바와 같이, 이동 가능한 커버 부재(140)의 투과성 또는 확산성 부분(140a) 내로 광이 인커플링됨으로써 형성된다.
도 1b 및 도 2에 도시된 실시예와 달리, 여기에서 정면 광 조명(336a)은 하부로부터 수직으로가 아니라 하부로부터 비스듬하게 제공 부재(320)를 통과해서 제공 부재(320)의 상부면에 제공된 소자들(195)을 향한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 정면 광 조명(336a)은 2개의 조명 수단(336)에 의해 형성되고, 상기 조명 수단들도 바람직하게 각각 하나 또는 다수의 발광 다이오드를 포함한다.
제공 부재(320)는 도 3에 도시된 바와 같이, 유리 기판(324)과 러프닝된 표면층(326)을 포함한다. 러프닝된 표면층(326)의 거칠기는, 카메라(130)를 이용한 소자들(195)의 광학 검출 및 비스듬한 정면 광 조명(336a)에 의한 소자들(195)의 광학 조명이 전혀 또는 거의 교란되지 않도록 선택된다. 다른 한편으로 러프닝된 표면층(326)의 거칠기는 제공 부재(320)의 표면과 일반적으로 매우 가벼운 소자들(195) 사이에 작용하는 분자 접착력이 감소하도록 선택되므로, 상기 소자들(195)은 제공 부재(320)의 상부면에 부착되고 제공 부재(320)의 진동에 의해 제공 영역에 소자들(195)이 간단하게 분포될 수 있다. 전술한 바와 같이, 소자들(195)의 조명을 위해 사용된 광 파장에 따라 Ra = 1 nm 내지 Ra = 3 ㎛의 평균 거칠기를 갖는 거칠기가 이용될 수 있다.
도 4는 유리 기판(424)으로 제조된 진동 가능한 제공 부재(420)를 도시하고, 상기 부재는 (a) 상부면에 분자 접착력의 감소를 위해 러프닝된 층(426)을 포함하고, (b) 제공 부재(420)에 있는 소자들(195)의 조명의 광학 특성의 개선 및 도시되지 않은 카메라에 의한 광학적 검출의 개선을 위해 광학 반사 방지층을 포함한다. 여기에 도시된 실시예에 따라 제공 부재(420)의 상부면에 광학 반사 방지층(428)이 배치되고, 제공 부재(420)의 하부면에 반사 방지층(429)이 배치된다.
적어도 광학 반사 방지층(428)은 전기 전도성 재료로 형성될 수 있다. 이로 인해 간단하게 소자들(195)은 경우에 따라서 소자들(195)을 손상시킬 수 있는 정전기 영향으로부터 보호될 수 있다.
도 5a는 광 투과성 제공 부재 위에 있는 다수의 전자 소자들(595a, 595b)의 카메라 기록을 도시한다. 소자들(595a, 595b)은 동일한 유형의 바이폴라 소자이고, 이 경우 소자들(595a, 595b)의 2개의 메인 측면들 중 하나의 메인 측면에만 2개의 전기 접속면이 형성되고, 상기 접속면을 통해 상응하는 소자(595a 또는 595b)가 소자 캐리어로 전기 접촉된다.
여기에 도시된 실시예에 따라 전자 소자들(595a)은 제공 부재 위에서 전기 접속면을 가진 메인 측면은 위를 향하도록 정렬된다. 이와 달리 전자 소자들(595b)은, 전기 접속면을 가진 소자들(595b)의 메인 면이 하부를 향하도록 정렬된다.
후면 조명에서만 촬영되어 도 5a에 도시된 이미지에서 모든 소자들(595a, 595b)은 동일하게 보인다. 소자들(595a, 595b)은 후면 조명 전에 관련 음영 캐스트에 의해 검출될 수 있다. 이와 달리, 도 5b에 도시된 바와 같이 소자들(595b)의 전기 접속면들은 정면 광 조명 시 밝은 반사광을 형성한다. 2개의 접속면 사이의 영역은 비교적 어둡게 보인다. 반대로 방향 설정된 전자 소자들(595a)은 비교적 밝은 표면으로 인해 접속면에 대향 배치된 메인 면에서 전체적으로 비교적 밝게 보일 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소자 공급 장치(600)의 사시도를 도시한다. 소자 공급 장치(600)는 섀시(602)를 포함하고,상기 섀시의 상부면에 도 1a 및 도 1b에 도시된 실시예에서와 같은 방식으로 소자 매거진(690)을 위한 수용부(604)가 제공된다.
소자 매거진(690)으로부터 배출되어 나오는 개별화된 전자 소자들(도시되지 않음)은 컨베이어 플레이트(610) 위로 전달되고, 상기 플레이트는 진동 액추에이터(612)에 의해 진동될 수 있으므로, 도 6의 소자들은 우측으로 이송된다. 컨베이어 플레이트(610)에 의해 소자들은 제공 부재(620)로 전달되고, 상기 제공 부재는 소자들을 위한 제공 영역을 포함하는 투과성 진동 플레이트로서 형성된다. 제공 영역으로부터 소자들은 소자 캐리어의 자동 탑재를 위해 도시되지 않은 탑재 헤드에 의해 픽업될 수 있다.
제공 부재 또는 투과성 진동 플레이트(620)는 기계적으로 3개의 진동 액추에이터에 결합되고, 상기 액추에이터들은 도 6에서 도면부호 622a, 622b 및 622c로 표시된다. 3개의 진동 액추에이터에 의해 투과성 진동 플레이트(620)는 상이한 3개의 공간 방향으로 진동될 수 있으므로, 소자들은 적절하게 제공 영역(620) 내에 공간적으로 분포될 수 있다.
제공 영역(620)에 제공된 소자들이 탑재 헤드에 의해 확실하게 픽업될 수 있도록 하기 위해, 제공된 소자의 정확한 위치 및/또는 방향이 공지되어야 한다. 제공된 소자들의 위치 및/또는 방향은 도 1b 및 도 2에 도시된 실시예에서 설명된 것처럼 비전 시스템에 의해 검출된다. 비전 시스템은 제공 부재(620)의 하부에 배치된 카메라(630)를 포함하고, 상기 카메라는 미러(632)에 의해, 제공된 소자들을 하부로부터 투과성 제공 부재(620)를 통과해서 검출한다. 조명 수단(634)은 제공된 소자들을 하부로부터 정면 광으로 조명한다. 광 투과성 및/또는 광 확산성 재료로 제조된 이동 가능한 투과 커버 부재(640)에 의해 후면 조명이 형성될 수 있고, 이 경우 이동 가능한 투과성 커버 부재(640)는 평면 광원으로서 사용된다. 이를 위해 광은 도 6에 도시되지 않은 조명 장치에 의해 하부로부터, 이동 가능한 커버 부재(640) 내로 인커플링된다. 상기 광은 이동 가능한 커버 부재(640)의 투과성 및/또는 확산성 재료 내에서 반사되고, 광학 산란 위치에서 산란되므로, 제공 영역 내로 제공된 소자들의, 상부로부터의 비교적 균일한 조명이 이루어진다.
여기에 도시된 실시예에 따라 소자 공급 장치(600)는 또한 전자장치 모듈(650)을 포함한다. 전자장치 모듈(650)은 제어 회로 및 전기 구동 회로를 포함하므로, 예를 들어 액추에이터(612, 622a 및 622b) 및 개방 위치와 도 6에 도시된 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능한 커버 부재(640)의 이동을 위한 도시되지 않은 조절 구동 장치가 작동될 수 있다. 전자장치 모듈(650)은 또한 프로세서(655)를 포함하고, 상기 프로세서는 카메라(630) 후방에 배치되고, 소자들의 위치 및/또는 방향의 결정에 필요한 이미지 평가를 실행한다.
프로세서(655)는 소자 공급 장치(600)의 외부에 배치될 수도 있고, 이 경우 카메라(630)에 의해 검출된 이미지 데이터는 적절한 인터페이스를 통해 상기 외부 프로세서에 전달되어야 한다. 이러한 외부 프로세서는 예를 들어 기계 제어부에 의해 구현될 수 있거나 자동 탑재 장치의 기계 제어부에 구현될 수 있고, 상기 제어부에 소자 공급 장치(600)가 연결된다.
도 7은 서로 독립적으로 이동 가능한 2개의 탑재 헤드(762)와 다수의 소자 공급 모듈을 구비한 자동 탑재 장치(760)를 포함하는 탑재 시스템(750)을 개략적으로 도시한다. 소자 공급 모듈은 (a) 벌크제품으로부터 소자의 공급을 위한, 본 명세서의 다양한 실시예에서 설명된 소자 공급 장치(700)로서 형성되거나, (b) 공지된 방식으로 벨트 내의 소자들을 공급하기 위한 소자 공급 장치(770)로서 형성된다. 여기에 도시된 실시예에 따라 자동 탑재 장치(760)의 좌측에 4개의 소자 공급 장치(770) 및 하나의 소자 공급 장치(700)가 배치된다. 자동 탑재 장치(760)의 우측에 2개의 소자 공급 장치(770) 및 2개의 소자 공급 장치(700)가 배치된다.
100 소자 공급 장치
102 섀시
104 소자 매거진용 수용부
110 컨베이어 플레이트
112 진동 액추에이터
120 제공 부재/투과성 진동 플레이트/제공 영역
122a 진동 액추에이터
122b 진동 액추에이터
122c 진동 액추에이터
130 카메라
132 빔 스플리터
134 정면 광 조명을 위한 조명 수단
134a 정면광 조명
140 이동 가능한 커버 부재
140a 이동 가능한 커버 부재의 투과성 부분
142 조절 구동 장치
144 후면 조명을 위한 다른 조명 수단
144a 후면 조명
190 소자 매거진
195 소자
241 반사 광학 소자/인커플링 미러
244 조명 수단
245 조명 수단
246 조명 수단
247 조명 수단
320 제공 부재/투과성 진동 플레이트/제공 영역
324 유리 기판
326 러프닝된 표면층
336 비스듬한 정면 광 조명을 위한 조명 수단
336a 비스듬한 정면 광 조명
420 제공 부재/투과성 진동 플레이트/제공 영역
424 유리 기판
426 러프닝된 표면층
428 전기 전도성 및 광학 반사 방지층
429 반사 방지층
595a 소자(접속 소자 상부)
595b 소자(접속 소자 하부)
600 소자 공급 장치
602 섀시
604 소자 매거진용 수용부
610 컨베이어 플레이트
612 진동 액추에이터
620 제공 부재/투과성 진동 플레이트/제공 영역
622a 진동 액추에이터
622b 진동 액추에이터
622c 진동 액추에이터
630 카메라
632 미러
634 정면 광 조명을 위한 조명 수단
640 이동 가능한 커버 부재
650 전자장치 모듈
655 프로세서
690 소자 매거진
700 벌크제품으로부터 개별화된 전자 소자용 소자 공급 장치
750 탑재 시스템
760 자동 탑재 장치
762 탑재 헤드
770 벨트 내의 전자 소자용 소자 공급 장치

Claims (14)

  1. 자동 탑재 장치(760)에서 소자 캐리어의 자동 탑재를 위해 개별화된 소자들(195, 595a, 595b)을 제공하기 위한, 특히 개별화된 전자 소자들(195, 595a, 595b)을 제공하기 위한 소자 공급 장치로서, 소자 공급 장치(100, 200, 600, 700)는,
    진동 컨베이어(122a, 122b, 122c, 622a, 622b, 622c),
    제공 영역을 구비한 제공 부재(120, 320, 420), 및
    상기 제공 부재(120, 320, 420)의 하부에 배치된 카메라(130, 630)를 포함하고,
    상기 진동 컨베이어(122a, 122b, 122c, 622a, 622b, 622c)는 상기 제공 부재(120, 320, 420)를 진동시키도록 형성되므로, 상기 개별화된 소자들(195, 595a, 595b)은 상기 제공 부재(120, 320, 420)의 상부면에서 상기 제공 영역 내로 이송될 수 있고,
    상기 제공 부재(120, 320, 420)는 적어도 상기 제공 영역의 범위에서 광 투과성이므로, 상기 제공 영역 내로 이송된 소자들(195, 595a, 595b)은 상기 카메라(130, 630)에 의해 하부로부터 상기 제공 부재(120, 320, 420)를 통과해서 광학 검출될 수 있는 것을 특징으로 하는 소자 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 카메라(130, 630)는 하나의 광축을 포함하고, 상기 광축은 상기 제공 부재(120, 320, 420)의 상부면에 대해 적어도 거의 수직인 것을 특징으로 하는 소자 공급 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 소자 공급 장치는 조명 수단(134, 336, 634)을 포함하고, 상기 조명 수단은 상기 제공 부재(120, 320, 420)의 하부에 배치되며, 상기 제공 영역 내로 이송된 소자들(195, 595a, 595b)이 상기 조명 수단(134, 336, 634)에 의해 방사된 조명 광(134a, 336a)에 의해 하부로부터 상기 제공 부재(120, 320, 420)를 통과해서 조명될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 소자 공급 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소자 공급 장치는 프로세서(655)를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 카메라(130, 630) 후방에 배치되며, 상기 카메라(130, 630)에 의해 검출된 이미지를 평가하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 소자 공급 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제공 부재(120, 320, 420)는 적어도 상기 제공 부재(120, 320, 420)의 상부면에 있는 상기 제공 영역의 범위에 전기 전도성 표면층(428)을 갖는 것을 특징으로 하는 소자 공급 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제공 부재(120, 320, 420)는 적어도 상기 상부면에 있는 상기 제공 영역의 범위에 상부 반사 방지층(428)을 갖고 및/또는
    상기 제공 부재(120, 320, 420)는 적어도 상기 상부면에 대향 배치된 하부면에 있는 상기 제공 영역의 범위에 하부 반사 방지층(429)을 갖는 것을 특징으로 하는 소자 공급 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제공 부재(120, 320, 420)는 적어도 상기 상부면에 있는 상기 제공 영역의 범위에서 공간적으로 구조화되는 것을 특징으로 하는 소자 공급 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소자 공급 장치는 이동 가능한 커버 부재(140, 640)를 포함하고, 상기 커버 부재는 상기 제공 부재(120, 420)의 상부면 위에 배치되며, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능하고,
    상기 개방 위치에서는 상기 제공 영역 내로 이송된 소자들(195, 595a, 595b)에 상부로부터의 접근이 가능하고, 상기 폐쇄 위치에서는 이러한 접근이 상기 커버 부재(140, 640)에 의해 저지되는 것을 특징으로 하는 소자 공급 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동 가능한 커버 부재(140, 640)는 적어도 부분적으로 광 투과성이므로, 다른 조명광(144a)이 상기 이동 가능한 커버 부재(140, 640)를 통과할 수 있고, 적어도 상기 이동 가능한 커버 부재(140, 640)가 폐쇄 위치에 있는 경우에, 상기 제공 부재(120, 420)의 상기 제공 영역은 다른 조명 광(144a)에 의해 상부로부터 조명될 수 있는 것을 특징으로 하는 소자 공급 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동 가능한 커버 부재(140, 640)는 광 확산 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 소자 공급 장치.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 소자 공급 장치는 상기 다른 조명 광(144a)을 형성하기 위한 그리고 형성된 상기 다른 조명 광(144a)을 상기 이동 가능한 커버 부재(140, 640) 내로 인커플링하기 위한 다른 조명 수단(144, 244, 245, 246, 247)을 포함하는 것을 특징으로 하는 소자 공급 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다른 조명 광(144a)은 상기 이동 가능한 커버 부재(140, 640)의 하부 표면의 부분을 통해 상기 이동 가능한 커버 부재(140, 640) 내로 인커플링될수 있는 것을 특징으로 하는 소자 공급 장치.
  13. 소자들(195, 595a, 595b)을 소자 캐리어에 자동 탑재하기 위한 탑재 시스템(750)으로서,
    개별화된 소자들을 제공하기 위한 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 소자 공급 장치(100, 200, 600, 700), 및
    (a) 제공된 개별화된 소자들(195, 595a, 595b)을 집어 올리기 위한, (b) 집어 올려진 소자들(195, 595a, 595b)을 탑재될 소자 캐리어 위로 운반하기 위한 그리고 (c) 운반된 소자들(195, 595a, 595b)을 소자 캐리어 상에 배치하기 위한 탑재 헤드(762)를 구비한 자동 탑재 장치(760)를 포함하는 탑재 시스템.
  14. 자동 탑재 장치(760)에 소자 캐리어의 자동 탑재를 위해 개별화된 소자들(195, 595a, 595b)을 제공하기 위한, 특히 개별화된 전자 소자들(195, 595a, 595b)을 제공하기 위한 방법으로서,
    상기 개별화된 소자들(195, 595a, 595b)을 제공 부재(120, 320, 430)의 상부면에서 상기 제공 부재(120, 320, 420)의 진동에 의해 상기 제공 부재(120, 320, 420)의 제공 영역 내로 이송하는 이송 단계로서, 상기 제공 부재(120, 320, 420)는 적어도 상기 제공 영역의 범위에서 광 투과성인 이송 단계, 및
    상기 제공 영역 내로 이송된 소자들(195, 595a, 595b)을 상기 제공 부재(120, 320, 420)의 하부에 배치된 카메라(130, 630)에 의해 하부로부터 상기 제공 부재(120, 320, 420)를 통과해서 검출하는 검출 단계를 포함하는 방법.
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