KR20160135950A - 고속 고정밀 본딩 로봇장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 패널에 구동회로부품을 로딩 또는 본딩하는 과정에서 픽업상태인 구동회로부품을 직접 각 축(X,Y,θ) 방향으로 얼라인하여 공정의 고속화를 구현하며 구동회로부품의 로딩 또는 본딩 작업이 정밀하면서도 효율적으로 처리함을 제공하도록, 패널 상에 구동회로부품을 열 압착가능하고 상부에 구동축이 연장형성되는 본딩헤드부와; 상기 본딩헤드부를 기준으로 상/하측에 각각 위치하되 상기 본딩헤드부의 위치보정을 위한 보정데이터 값을 산출하도록 외부로부터 공급된 패널 및 구동회로부품 상의 인식마크를 감지하는 얼라인감지부와; 상기 얼라인감지부의 감지신호에 따라 상기 본딩헤드부의 위치를 좌우 X축 방향으로 보정이동시키는 X축 이송유닛과, 상기 얼라인감지부의 감지신호에 따라 상기 본딩헤드부의 위치를 전후 Y축 방향으로 보정이동시키는 Y축 이송유닛과, 상기 본딩헤드부의 상부에 위치하여 상기 구동축을 수용지지하되 상기 X축 이송유닛 상에 고정설치되고 상기 얼라인감지부의 감지신호를 전달받아 상기 본딩헤드부를 회전각도방향으로 보정시키는 θ축 보정유닛으로 포함하여 구성하는 보정구동부와; 상기 보정구동부로부터 위치 보정된 상기 본딩헤드부를 상하 Z축 방향으로 수직이동시켜 패널 상에 구동회로부품을 압착가능하게 구비되는 승강구동부;를 포함하는 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치를 제공한다.

Description

고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치 {High-speed and High-precision Apparatus for Loading or Bonding }
본 발명은 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 패널에 구동회로부품을 로딩 또는 본딩하는 과정에서 픽업상태인 구동회로부품을 직접 각 축(X,Y,θ) 방향으로 얼라인하여 공정의 고속화를 구현하며 구동회로부품의 로딩 또는 본딩 작업이 정밀하면서도 효율적으로 처리하는 것이 가능한 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치에 관한 것이다.
최근 들어 휴대폰, 노트북, PDA, 네비게이션 등과 같은 이동성 및 공간성을 요구하는 제품이 증가하면서 액정화면을 저전압 구동, 저소비 전력, 풀 칼라 구현 등의 특징을 실현할 수 있는 구조의 표시 패널로 대체되고 있으며, 나아가 별도의 입력장치 없이 디스플레이 장치의 화면에서 사용자가 손가락 또는 도구를 사용하여 직접 입력하는 정보를 처리할 수 있도록 한 터치 패널(touch panel) 등의 다양한 기능적 구조를 갖는 표시 패널들이 사용되고 있다.
이러한 표시 패널에는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vaccuum Fluorescent Display) 등이 있으며, 모두 플렉서블 글래스(flexible glass)(이하 패널이라 함)를 기반으로 구성된다. 나아가 표시 패널에는 액정화면을 기능적으로 구동시킬 수 있게 고밀도의 구동회로부품을 실장하여 사용하게 된다.
여기서 구동회로는 IC(integrated circuit)칩으로 구성되는바, 폴리이미드(polyimide) 등의 절연필름에 복수의 도전성 리드선이 형성된 가요성 인쇄회로(FPC, flexible printed circuit) 상에 탑재하게 된다.
상기한 표시 패널을 제조함에는 인쇄회로를 실장하는 방식에 따라 구분되는바, COG(chip on glass), FOG(film on glass), COF(chip on flex), OLB(outer lead bonding), FOF(fpcb on flex) 등과 같은 제조공정이 이루어지는 실장설비로 나누어지며, 이러한 모든 실장설비에는 패널 또는 인쇄회로를 각각 구분하여 로딩하는 공정에서부터 ACF부착, 가압착(pre bonding), 본압착(main bonding), 언로딩하는 공정을 기본적으로 수반하게 되고, 각 공정마다 구분된 구조의 로봇장치를 설비하여 표시 패널을 제조하게 된다.
상기와 같은 표시 패널의 제조공정에 대한 로봇장치와 관련하여 개시되어 있었던 종래기술로써, 대한민국 등록특허공보 제632378호(2006.09.28.)에는 글래스가 로딩되는 폭분할 가변형 방식의 컨베이어로 이루어지는 로딩부(Loader)와; 상기 로딩부로부터 공급된 글래스상에 자동으로 ACF를 부착하고, FPC를 센터링하고, 로터리 방식에 의하여 상기 FPC를 상기 글래스상에 공급하고, 얼라인하여 예비본딩을 실시하고, 메인본딩을 실시하는 본체부와; 상기 본체부로부터 공급된 FPC가 실장된 글래스를 외부로 배출하는 컨베이어로 이루어지는 언로딩부(Un-Loader)와; 그리고 상기 로딩부, 본체부, 언로딩부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성됨에 따라 본딩작업시간이 단축되고 작업효율이 향상될 수 있는 본딩장치가 공지되어 있다.
그러나 상기한 종래 본딩장치의 경우에는 패널(글래스)에 구동회로부품(FPC)을 부착시키는 예비본딩(pre bonding)의 공정설비에서 패널을 지지한 상태로 공급하는 스테이지의 위치를 얼라인하기 때문에 얼라인 작업중 잦은 오류가 발생하고, 본딩위치의 정확성 및 정밀도가 떨어지며, 결국 제품의 품질저하 및 제품불량을 야기하게 된다는 문제점이 있었다.
특허등록번호 제632378호(2006.09.28.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 패널 및 구동회로부품의 상태를 모두 감지한 후 로딩 또는 본딩을 위해 픽업한 상태에서 구동회로부품을 자체적으로 얼라인할 수 있게 구성하므로 설비의 작업오류를 최소화하는 동시에 작업의 정확성을 높일 수 있는 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치를 제공하는데, 그 목적이 있다.
뿐만 아니라 본 발명은 장비의 얼라인 구동 및 압착 구동을 위한 설비유닛의 하중을 경량화하여 작업의 고속화를 도모하고, 해당 각 축 구동을 최대 0.1㎛ 단위로 위치제어하여 정밀한 작업을 구현할 수 있는 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 제안하는 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치는 패널 상에 구동회로부품을 열 압착가능하고 상부에 구동축이 연장형성되는 본딩헤드부와; 상기 본딩헤드부를 기준으로 상/하측에 각각 위치하되 상기 본딩헤드부의 위치보정을 위한 보정데이터 값을 산출하도록 외부로부터 공급된 패널 및 구동회로부품 상의 인식마크를 감지하는 얼라인감지부와; 상기 얼라인감지부의 감지신호에 따라 상기 본딩헤드부의 위치를 좌우 X축 방향으로 보정이동시키는 X축 이송유닛과, 상기 얼라인감지부의 감지신호에 따라 상기 본딩헤드부의 위치를 전후 Y축 방향으로 보정이동시키는 Y축 이송유닛과, 상기 본딩헤드부의 상부에 위치하여 상기 구동축을 수용지지하되 상기 X축 이송유닛 상에 고정설치되고 상기 얼라인감지부의 감지신호를 전달받아 상기 본딩헤드부를 회전각도방향으로 보정시키는 θ축 보정유닛으로 포함하여 구성하는 보정구동부와; 상기 보정구동부로부터 위치 보정된 상기 본딩헤드부를 상하 Z축 방향으로 수직이동시켜 패널 상에 구동회로부품을 압착가능하게 구비되는 승강구동부;를 포함하여 이루어진다.
상기 본딩헤드부는 좌우로 연장형성되고 압착에 필요한 열을 발생시키도록 발열가능한 히터부재가 설치되는 헤드본체와, 상기 헤드본체의 하부에 돌출된 구조로 설치되어 구동회로부품에 접촉가능하고 상기 히터부재로부터 열이 전달되어 발열상태를 유지하는 헤드팁으로 구성한다.
상기 본딩헤드부에는 상기 헤드팁 상에 진공을 생성시켜 구동회로부품을 이동가능하게 흡착하는 픽업수단을 포함하고, 상기 픽업수단은 상기 헤드본체의 측단에 형성되고 외부로부터 진공이 투입가능하게 진공라인이 연결되는 진공투입구와, 상기 헤드팁의 하단에 흡입가능하게 형성되는 진공홀과, 상기 헤드본체 내에 형성되고 상기 진공투입구 및 상기 진공홀이 상호 연통하도록 연결하여 진공이 공급가능한 경로를 이루는 진공로를 형성한다.
또한 상기 본딩헤드부에는 상기 헤드본체 상에 설치되되 상기 헤드본체의 후방에 위치하여 상기 픽업수단으로부터 픽업된 구동회로부품의 후방을 흡착상태로 지지하는 보조지지수단을 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.
상기 보조지지수단은 상기 헤드본체 상에 일단이 회전가능하게 연결결합하고 상기 헤드본체의 후방으로 연장형성되는 지지부재와, 상기 지지부재의 일단에 위치이동가능하게 힌지 결합하고 구동회로부품을 부분적으로 흡착가능하게 형성되는 흡착패드부재를 구비한다.
상기 얼라인감지부는 상기 본딩헤드부의 상측에 위치하고 외부로부터 공급된 패널 상의 인식마크를 촬영하여 패널의 정렬상태를 인식하는 제1감지유닛과, 상기 본딩헤드부의 하측에 위치하고 구동회로부품 상의 인식마크를 촬영하여 구동회로부품의 정렬상태를 인식하는 제2감지유닛으로 구성한다.
상기 제1감지유닛은 패널을 향해 하향촬영하는 제1얼라인카메라와, 상기 제1얼라인카메라를 지지하고 좌우로 배치된 패널 상의 인식마크에 대응하여 좌우 횡 방향으로 직선왕복이동가능하게 구비되는 제1이송수단과, 상기 제1이송수단에 동력을 인가하는 제1서보모터를 구비한다.
상기 제2감지유닛은 상기 본딩헤드부 상의 구동회로부품을 향해 상향촬영하는 제2얼라인카메라와, 상기 제2얼라인카메라를 지지하고 좌우로 직선왕복이동가능하게 구비되는 제2이송수단과, 상기 제2이송수단에 동력을 인가하는 제2서보모터를 구성한다.
상기 X축 이송유닛은 상부에 좌우 횡 방향으로 연장형성된 제1안내레일을 구비하는 베이스프레임과, 상기 베이스프레임의 제1안내레일 상에 결합하여 X축 방향으로 직선이동가능하게 구비되는 유동프레임과, 상기 베이스프레임 및 상기 유동프레임 사이에 구비되고 상기 유동프레임에 이동가능한 동력을 인가하는 제1리니어모터로 구성한다.
상기 제1리니어모터는 최대속도 0.8㎧ 및 최대가속도 9㎨로 구동가능하며, 내부에 위치감지센서를 내장하여 최대 0.1㎛로 위치제어하고, 내부에 온도감지센서를 내장하여 자동으로 수냉가능하게 구성한다.
상기 Y축 이송유닛은 상기 X축 이송유닛 상에 고정설치되는 제2안내레일과, 상기 제2안내레일 상에 결합하여 Y축 방향으로 직선이동가능하게 구비되는 이송플레이트와, 상기 이송플레이트 상측에 대응하여 구비되고 상기 이송플레이트에 이동가능한 동력을 인가하는 제2리니어모터를 구비한다.
상기 제2리니어모터는 무철심형으로 최대속도 1.8㎧ 및 최대가속도 21.6㎨로 구동가능하며, 내부에 위치감지센서를 내장하여 최대 0.1㎛로 위치제어하고, 내부에 온도감지센서를 내장하여 자동으로 수냉 및 공냉가능하게 구성한다.
상기 승강구동부는 패널에 구동회로부품을 부착가능한 위치까지 상기 본딩헤드부의 압착위치를 셋팅하도록 승강 제어하는 제1승강유닛과, 상기 제1승강유닛 및 상기 본딩헤드부의 사이에 구비되고 패널 상에 구동회로부품을 압착하기 위한 압력을 전달토록 승강하는 제2승강유닛으로 구성한다.
상기 제1승강유닛은 상기 보정구동부의 Y축 이송유닛 상에 상하로 연장형성되는 가이드레일과, 상기 가이드레일 상에 결합하여 상하로 수직이동가능하게 설치되고 상기 제2승강유닛을 지지하는 승강브라켓과, 상기 승강브라켓에 수직이동가능한 동력을 인가하는 승강리니어모터를 구비한다.
상기 제2승강유닛은 상기 본딩헤드부의 구동축 상단에 한쪽이 연결되고 상하로 유동가능하게 구비되는 연결부재와, 상기 제1승강유닛 상에 고정설치되고 상기 연결부재의 한쪽에 로드의 상단이 연결되어 상하 신장운동가능하게 구동하는 승강실린더를 구비한다.
본 발명에 따른 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치에 의하면 작업시 구동회로부품을 각 축방향으로 얼라인한 후 패널에 압착구동하도록 구성하므로, 설비의 작업오류를 방지하는 동시에 작업위치의 정확성을 높여 제품의 양품생산을 도모하고 제품의 품질을 대폭 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.
뿐만 아니라 본 발명에 따른 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치는 전후 Y축 직선구동 및 상하 Z축 승강구동에 따른 구성을 경량화하도록 구성하므로, 매우 빠른 응답성 및 반복구동성에 따라 작업의 택트 타임을 높이고 제품의 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치는 해당 각 축 구동을 위하여 내부에 위치감지센서를 내장하므로, 최대 0.1㎛로 위치제어가능하여 작업의 정밀도를 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치는 작업시 흡착상태로 픽업된 구동회로부품의 후방을 지지가능하게 흡착하므로, 유연한 재질의 구동회로부품이 길이방향으로 쳐지는 휨 현상을 방지하여 작업의 구동안정성을 확보하고 작업의 정밀도를 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일실시예를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 본딩헤드부의 제1실시예를 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 본딩헤드부를 나타내는 측단면도.
도 4는 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 본딩헤드부의 제2실시예를 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 일실시예에서 얼라인감지부의 제1감지유닛을 나타내는 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 일실시예에서 얼라인감지부의 제2감지유닛을 나타내는 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 일실시예에서 X축 이송유닛을 나타내는 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 일실시예에서 Y축 이송유닛을 나타내는 구성도.
도 9는 본 발명에 따른 일실시예에서 승강구동부 중 제1승강유닛의 사용상태를 나타내는 구성도.
도 10은 본 발명에 따른 일실시예에서 승강구동부 중 제2승강유닛의 사용상태를 나타내는 구성도.
본 발명은 패널 상에 구동회로부품을 열 압착가능하고 상부에 구동축이 연장형성되는 본딩헤드부와; 상기 본딩헤드부를 기준으로 상/하측에 각각 위치하되 상기 본딩헤드부의 위치보정을 위한 보정데이터 값을 산출하도록 외부로부터 공급된 패널 및 구동회로부품 상의 인식마크를 감지하는 얼라인감지부와; 상기 얼라인감지부의 감지신호에 따라 상기 본딩헤드부의 위치를 좌우 X축 방향으로 보정이동시키는 X축 이송유닛과, 상기 얼라인감지부의 감지신호에 따라 상기 본딩헤드부의 위치를 전후 Y축 방향으로 보정이동시키는 Y축 이송유닛과, 상기 본딩헤드부의 상부에 위치하여 상기 구동축을 수용지지하되 상기 X축 이송유닛 상에 고정설치되고 상기 얼라인감지부의 감지신호를 전달받아 상기 본딩헤드부를 회전각도방향으로 보정시키는 θ축 보정유닛으로 포함하여 구성하는 보정구동부와; 상기 보정구동부로부터 위치 보정된 상기 본딩헤드부를 상하 Z축 방향으로 수직이동시켜 패널 상에 구동회로부품을 압착가능하게 구비되는 승강구동부;를 포함하는 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치를 기술구성의 특징으로 한다.
다음으로 본 발명에 따른 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치의 일실시예는 도 1에 나타낸 바와 같이, 본딩헤드부(100)와, 얼라인감지부(200)와, 보정구동부(300)와, 승강구동부(400)를 포함하여 이루어진다.
상기 본딩헤드부(100)는 패널 상에 구동회로부품을 부착시킬 수 있게 소정의 압력을 가하여 열 압착하는 기능을 수행한다.
상기 본딩헤드부(100)는 상부에 구동축(130)이 연장형성된다. 즉 상기 본딩헤드부(100)로부터 구동회로부품을 부착시키는 작업과정에서 상기 보정구동부(300)에 따른 회전이동 및 상기 승강구동부(400)에 따른 수직이동이 가능한 상기 구동축(130)을 구성한다.
상기 본딩헤드부(100)는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 구동축(130) 상에 구비되는 헤드본체(110)와, 구동회로부품에 접촉가능하게 구비되는 헤드팁(120)으로 구성한다.
상기 헤드본체(110)는 블록형상으로 이루어지고, 좌우 횡 방향으로 연장형성된다.
상기 헤드본체(110)에는 상기 헤드팁(120)에 전달할 열을 발생시키는 히터부재(115)를 구비한다. 즉 상기 헤드본체(110)에는 상기 헤드팁(120)으로부터 열 압착에 필요한 열을 발생시키도록 발열가능한 구조를 갖는 히터부재(115)가 장착된다.
상기에서 히터부재(115)는 일반적인 히터봉이나 히터선의 구조를 동일하게 적용하여 사용가능하다.
상기 헤드팁(120)은 상기 헤드본체(110)의 하부에 설치되되 하단이 구동회로부품에 접촉가능하게 돌출형성된 구조를 이룬다.
상기 헤드팁(120)은 패널에 구동회로부품을 부착시킬 수 있게 압착하되 상기 히터부재(115)로부터 열이 전달되어 발열상태를 유지가능하도록 열전도가 우수한 금속재를 사용하여 구성한다.
상기 헤드팁(120)은 상기 헤드본체(110)로부터 탈부착할 수 있게 설치되어, 구동회로부품의 모델별 전용 팁이 적용될 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.
상기 본딩헤드부(100)에는 상기 헤드팁(120) 상에 진공을 생성시켜 구동회로부품을 이동가능하게 흡착하는 픽업수단(140)을 형성한다.
상기 픽업수단(140)은 외부로부터 진공투입이 가능한 진공투입구(141)와, 구동회로부품을 향해 흡입력을 생성시키는 진공홀(143)과, 진공의 공급가능한 경로를 이루는 진공로(145)를 형성한다.
상기 진공투입구(141)는 상기 헤드본체(110)의 측단에 형성되고 외부에서 진공이 투입가능하게 진공라인의 일단이 연결된다.
상기 진공홀(143)은 상기 헤드팁(120)의 하단에 흡입가능하게 형성된다.
상기 진공홀(143)은 상기 헤드팁(120)의 폭 방향으로 연장하여 하나의 장방형으로 형성하는 것도 가능하고, 상기 헤드팁(120)의 폭 방향을 향해 일정한 간격을 두고 복수 개가 배열된 구조로 구성하는 것도 가능하다.
상기 진공로(145)는 상기 진공투입구(141) 및 상기 진공홀(143)이 상호 연통하도록 연결된 것으로, 상기 헤드본체(110) 내에 형성된다. 즉 상기 진공로(145)는 상기 헤드본체(110) 상의 진공투입구(141)에서부터 상기 헤드팁(120)의 진공홀(143)까지 서로 연통하도록 형성한다.
상기와 같이 본딩헤드부(100)에 픽업수단(140)을 구성하게 되면, 패널 상에 구동회로부품을 압착시키는 기능과 함께 구동회로부품을 직접 공급하는 기능을 서로 연계하여 설비의 작업효율을 최적화하고 작업속도를 보다 향상시키는 것이 가능하다.
또한 상기 본딩헤드부(100)에는 상기 헤드본체(110)의 후방에 위치하여 구동회로부품을 지지가능하게 설치되는 보조지지수단(150)을 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.
상기 보조지지수단(150)은 상기 픽업수단(140)으로부터 상기 헤드팁(120) 상에 픽업된 구동회로부품의 후방을 흡착상태로 지지할 수 있게 구성한다.
상기 보조지지수단(150)은 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 헤드본체(110)의 후방으로 연장형성되는 지지부재(151)와, 구동회로부품의 후방영역을 부분적으로 흡착가능하게 형성되는 흡착패드부재(153)로 구성한다.
상기 지지부재(151) 및 상기 흡착패드부재(153)는 각각 회전가능하게 설치되어 자유 위치이동가능한 관절 구조로 이루어진다. 즉 상기 지지부재(151)는 상기 헤드본체(110) 상에 일단이 회전가능하게 연결결합하고, 상기 흡착패드부재(153)는 상기 지지부재(151)의 일단에 위치이동가능하게 힌지 결합함에 따라 구동회로부품을 안정적으로 지지할 수 있는 위치로 변형가능하다.
상기와 같이 작업시 흡착상태로 픽업된 구동회로부품의 후방을 지지가능하게 흡착하기 위한 보조지지수단(150)을 구성하게 되면, 유연한 재질의 구동회로부품이 길이방향으로 쳐지는 휨 현상을 방지하여 작업의 구동안정성을 확보하고 작업의 정밀도를 보다 향상시키는 것이 가능하다.
상기 얼라인감지부(200)는 외부로부터 공급된 패널 및 구동회로부품을 각각 구분하여 작업 위치 및 틀어짐과 같은 보정정보를 감지하는 기능을 수행한다.
상기 얼라인감지부(200)는 외부에서 공급된 패널 및 구동회로부품 상의 인식마크를 감지한다. 즉 상기 얼라인감지부(200)는 상기 본딩헤드부(100)로부터 패널을 향해 구동회로부품을 압착작업하기 이전에 상기 본딩헤드부(100)의 위치보정을 위한 보정데이터 값을 산출하도록 패널 및 구동회로부품의 정렬상태를 인식하여 감지한다.
상기 얼라인감지부(200)는 상기 본딩헤드부(100)를 기준으로 상/하측에 각각 위치하여 패널 및 구동회로부품을 감지하도록 구성한다. 즉 상기 얼라인감지부(200)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 본딩헤드부(100)의 상측에 위치하고 패널의 정렬상태를 인식하기 위한 제1감지유닛(210)과, 상기 본딩헤드부(100)의 하측에 위치하고 구동회로부품의 정렬상태를 인식하기 위한 제2감지유닛(220)으로 구성한다.
상기 제1감지유닛(210)은 외부로부터 공급된 패널을 촬영하여 인식하되 패널 상의 인식마크를 촬영하여 패널의 정렬상태를 인식하도록 구성한다.
상기 제1감지유닛(210)은 도 5에 나타낸 바와 같이, 패널을 촬영하는 제1얼라인카메라(211)와, 상기 제1얼라인카메라(211)를 좌우로 이동시키기 위한 제1이송수단(213)과, 상기 제1이송수단(213)에 동력을 인가하는 제1서보모터(215)로 이루어진다.
상기 제1얼라인카메라(211)는 패널의 상측에서 패널을 향해 하향촬영하여 인식마크의 영상을 획득한다.
상기 제1이송수단(213)은 상기 제1얼라인카메라(211)를 지지하되 상기 제1서보모터(215)의 구동으로 좌우로 이송가능하게 구비된다. 즉 상기 제1이송수단(213)은 패널 상에 좌우로 배치된 인식마크에 대응하여 좌우 횡 방향으로 직선왕복이동가능하게 구비된다.
상기 제2감지유닛(220)은 외부에서 공급되되 상기 본딩헤드부(100)로부터 공급된 구동회로부품을 촬영하여 인식하되 구동회로부품 상의 인식마크를 촬영하여 구동회로부품의 정렬상태를 인식하도록 구성한다.
상기 제2감지유닛(220)은 도 6에 나타낸 바와 같이, 구동회로부품을 촬영하는 제2얼라인카메라(221)와, 상기 제2얼라인카메라(221)를 좌우로 이동시키기 위한 제2이송수단(223)과, 상기 제2이송수단(223)에 동력을 인가하는 제2서보모터(225)로 이루어진다.
상기 제2얼라인카메라(221)는 상기 본딩헤드부(100) 상에 픽업상태로 위치한 구동회로부품을 향해 상향촬영하여 인식마크의 영상을 획득한다.
상기에서 제1얼라인카메라(211) 및 제2얼라인카메라(221)는 양자 모두 일반적인 검사기나 검사장치 등에 사용되는 CCD카메라의 구조를 동일하게 적용하여 구성하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 제2이송수단(223)은 상기 제2얼라인카메라(221)를 지지하되 상기 제2얼라인카메라(221)로부터 구동회로부품에 좌우로 구비된 인식마크를 촬영할 수 있게 상기 제2서보모터(225)의 구동으로 좌우로 이송가능하게 구비된다.
상기 보정구동부(300)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 본딩헤드부(100)의 위치를 X축 방향으로 보정하기 위한 X축 이송유닛(310)과, 상기 본딩헤드부(100)의 위치를 Y축 방향으로 보정하기 위한 Y축 이송유닛(320)과, 상기 본딩헤드부(100)를 θ축 방향으로 보정하기 위한 θ축 보정유닛(330)으로 이루어진다.
상기 X축 이송유닛(310)은 상기 얼라인감지부(200)의 감지신호에 따라 상기 본딩헤드부(100)의 위치를 좌우 X축 방향으로 보정이동시킬 수 있게 구성한다.
상기 X축 이송유닛(310)은 도 7에 나타낸 바와 같이, 설비위치에 고정설치되는 베이스프레임(311)과, 상기 베이스프레임(311) 상에 이동가능하게 설치되는 유동프레임(313)과, 상기 유동프레임(313)에 이동가능한 동력을 인가하는 제1리니어모터(315)로 구성한다.
상기 베이스프레임(311)에는 상부에 좌우 횡 방향으로 연장형성된 제1안내레일(312)을 구비한다.
상기 유동프레임(313)은 상기 본딩헤드부(100)를 지지하고, 상기 베이스프레임(311)의 상부에 설치되되 상기 제1안내레일(312) 상에 결합하여 X축 방향으로 직선이동가능하게 구비된다. 즉 상기 본딩헤드부(100)는 상기 유동프레임(313)의 직선이동으로 X축의 위치를 얼라인가능한 구조로서, 상기 본딩헤드부(100)로부터 구동회로부품을 픽업할 위치 및 구동회로부품을 패널에 압착할 위치에 대한 X축 방향으로의 직선이동을 도모하도록 구성한다.
상기 제1리니어모터(315)는 상기 베이스프레임(311) 및 상기 유동프레임(313)의 사이에 구비되어 상기 유동프레임(313)에 이동가능한 동력을 인가한다.
상기 제1리니어모터(315)는 상기 본딩헤드부(100)의 구성을 비롯한 구동구성들(Y축 이송유닛(320), θ축 보정유닛(330), 승강구동부(400) 등)이 설치되어 소정의 중량을 갖는 상기 유동프레임(313)을 이동시킨다는 특성상 매우 높은 추력과 견고함을 갖는 철심형(iron core) 타입의 리니어모터를 사용하여 구성하는 것이 바람직하다.
상기 제1리니어모터(315)는 최대속도 0.8㎧ 및 최대가속도 9㎨로 구동가능한 구조를 이루고, 내부에 위치감지센서(도면에 미도시)를 내장하여 최대 0.1㎛로 위치제어가능하게 구성한다.
상기 제1리니어모터(315)에는 내부에 온도감지센서(도면에 미도시)를 내장하여 구동에 따른 내부코일의 온도를 감지하고 코일이 설정온도 이상으로 가열된 경우 자동으로 수냉가능하게 이루어진다.
상기 Y축 이송유닛(320)은 상기 얼라인감지부(200)의 감지신호에 따라 상기 본딩헤드부(100)의 위치를 전후 Y축 방향으로 보정이동시킬 수 있게 구성한다.
상기 Y축 이송유닛(320)은 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 X축 이송유닛(310) 상에 고정설치되는 제2안내레일(321)과, 상기 제2안내레일(321) 상에 이동가능하게 설치되는 이송플레이트(323)와, 상기 이송플레이트(323)에 이동가능한 동력을 인가하는 제2리니어모터(325)로 구성한다.
상기 제2안내레일(321)은 상기 X축 이송유닛(310)의 유동프레임(313) 상에 전후 횡 방향으로 연장형성되어 상기 이송플레이트(323)의 이동가능한 경로를 형성한다.
상기 이송플레이트(323)는 상기 제2안내레일(321) 상에 결합하여 Y축 방향으로 직선이동가능하게 구비된다. 즉 상기 본딩헤드부(100)는 상기 이송플레이트(323)의 직선이동으로 Y축의 위치를 얼라인가능한 구조로서, 상기 본딩헤드부(100)로부터 구동회로부품을 픽업할 위치 및 구동회로부품을 패널에 압착할 위치에 대한 Y축 방향으로의 직선이동을 도모하도록 구성한다.
상기 제2리니어모터(325)는 상기 이송플레이트(323)에 이동가능한 동력을 인가할 수 있게 상기 이송플레이트(323)의 상측에 대응하여 구비된다.
상기 제2리니어모터(325)는 코일길이가 짧으면서도 큰 추력을 낼 수 있는 고출력, 고효율의 무철심 리니어모터(ironless linear motor)를 사용하여 구성한다.
예를 들면, 상기 제2리니어모터(325)는 무철심형으로 구동을 위한 자석을 내장하지 않으므로 Y축 코일 890g의 무게로 Y축 구동이 가능하여 상기 Y축 이송유닛(320)의 구동을 위한 기본하중이 매우 가벼워 최대속도 1.8㎧ 및 최대가속도 21.6㎨로 구동가능하다.
도면에 나타내지는 않았지만 상기 제2리니어모터(325)에는 내부에 위치감지센서를 내장하여 최대 0.1㎛로 위치제어가능하게 구성하고, 내부에 온도감지센서를 내장하여 구동에 따른 내부온도가 설정온도 이상으로 가열된 경우 자동으로 수냉 및 공냉가능하게 이루어진다.
상기 θ축 보정유닛(330)은 상기 얼라인감지부(200)의 감지신호에 따라 상기 본딩헤드부(100)를 회전시켜 회전각도방향으로 보정시킬 수 있게 구성한다.
상기 θ축 보정유닛(330)은 상기 X축 이송유닛(310) 상에 고정설치된 구조로서, 상기 X축 이송유닛(310)에 고정설치되되 상기 본딩헤드부(100)의 위치를 향해 한쪽으로 연장형성된 지지브라켓(335)을 구비한다.
상기 θ축 보정유닛(330)은 상기 본딩헤드부(100)의 상부에 위치하되 상기 본딩헤드부(100)를 회전각도방향으로 회전시킬 수 있게 상기 본딩헤드부(100)의 구동축(130)을 수용지지한다. 즉 상기 θ축 보정유닛(330)은 상기 구동축(130)을 회전시키도록 구동함에 따라 상기 본딩헤드부(100)의 틀어짐을 보정한다.
상기 승강구동부(400)는 상기 보정구동부(300)로부터 X축, Y축, θ축 방향으로 위치 보정된 상기 본딩헤드부(100)를 상하 Z축 방향으로 수직이동시켜 패널 상에 구동회로부품을 압착가능하게 구비된다.
상기 승강구동부(400)는 도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 상기 본딩헤드부(100)를 부착위치까지 위치 조정하도록 승강 제어하는 제1승강유닛(410)과, 상기 본딩헤드부(100)로부터 압력을 전달하기 위해 승강하는 제2승강유닛(420)으로 이루어진다.
상기 제1승강유닛(410)은 도 9에 나타낸 바와 같이, 패널에 구동회로부품을 부착가능한 위치까지 상기 본딩헤드부(100)의 압착위치를 셋팅하도록 승강 구동하는 구성으로서, 가이드레일(411)과 승강브라켓(413) 및 승강리니어모터(415)로 구성한다.
상기 가이드레일(411)은 상기 보정구동부(300)의 Y축 이송유닛 상에 상하로 연장형성되어 상기 승강브라켓(413)이 상하로 유동가능한 이동경로를 형성한다.
상기 승강브라켓(413)은 상기 제2승강유닛(420)의 구성을 지지하고 상기 가이드레일(411) 상에 결합하여 상하로 수직이동가능하게 설치된다.
상기 승강리니어모터(415)는 상기 승강브라켓(413)에 수직이동가능한 동력을 인가할 수 있게 구비된다.
상기 승강리니어모터(415)는 직각형상을 이루며, 우수한 반복구동성과 빠른 응답성을 갖는 VCM(voice coil motor)리니어모터를 사용하여 구성한다.
예를 들면, 상기 승강리니어모터(415)는 구동을 위한 자석을 내장하지 않으므로 Z축 코일 254g의 무게로 Z축을 향한 승강 구동이 가능하여 상기 제1승강유닛(410)의 구동을 위한 기본하중이 매우 가벼움에 따라 최대속도 0.2㎧ 및 최대가속도 2㎨로 구동가능하다.
상기 제2승강유닛(420)은 도 10에 나타낸 바와 같이, 상기 제1승강유닛(410) 및 상기 본딩헤드부(100)의 사이에 구비되어 상기 제1승강유닛(410)으로부터 압착위치가 셋팅된 상태에서 상기 본딩헤드부(100)를 승강 구동시키도록 구성한다.
상기 제2승강유닛(420)은 패널 상에 구동회로부품을 압착하기 위한 압력을 전달토록 승강하는 구성으로서, 상기 본딩헤드부(100)의 구동축(130) 상단에 한쪽이 연결되고 상하로 유동가능하게 구비되는 연결부재(421)와, 상기 연결부재(421)에 상하 승강 동력을 인가하는 승강실린더(423)로 구성한다.
상기 연결부재(421)와 상기 θ축 보정유닛(330)의 사이에는 탄성체(425)를 구비하여 상기 제2승강유닛(420)의 승강 이동을 지지하므로 압착작업에 따른 구동안정성을 도모하는 것이 가능하다.
상기 승강실린더(423)는 상기 제1승강유닛(410)의 승강브라켓(413) 상에 고정설치되고 상기 연결부재(421)의 한쪽에 로드의 상단이 연결되어 상하 신장운동가능하게 구동하므로 패널에 구동회로부품을 압착할 수 있도록 구성한다.
다음으로 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치의 작동관계를 살펴본다.
먼저 작업대상 중 패널이 스테이지설비에 안착상태로 공급되면 얼라인감지부(200) 중 제1감지유닛(210)이 패널의 인식마크를 촬영하여 정렬상태를 인식하고, 반면 본딩헤드부(100)는 보정구동부(300)의 Y축 이송유닛(320)을 통해 후방으로 직선이동하여 구동회로부품을 픽업한 후 다시 Y축 이송유닛(320)에 의해 원위치로 복귀한다.
이때 상기 본딩헤드부(100) 상에 흡착상태로 픽업된 구동회로부품을 제2감지유닛(220)이 촬영하여 인식한 후 상기 본딩헤드부(100)의 위치보정을 위한 보정데이터 값을 산출한다.
이어 상기 얼라인감지부(200)의 감지신호에 따라 상기 본딩헤드부(100)의 위치를 이동시키되 X축 이송유닛(310) 및 Y축 이송유닛(320)의 구동에 의하여 X축 방향 및 Y축 방향으로 상기 본딩헤드부(100)를 위치보정하고, 이와 동시에 θ축 보정유닛(330)이 구동하여 상기 본딩헤드부(100)를 회전각도방향으로 위치보정시킨다.
연이어 승강구동부(400)의 제1승강유닛(410)이 상기 본딩헤드부(100)를 하강시켜 패널에 구동회로부품을 부착가능한 위치까지 이동하므로 상기 본딩헤드부(100)의 압착위치를 셋팅하고, 제2승강유닛(420)이 압력을 가해 압착하므로 패널에 구동회로부품을 부착하게 된다.
즉 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치에 의하면, 작업시 구동회로부품을 각 축방향으로 얼라인한 후 패널에 압착구동하도록 구성하므로, 설비의 작업오류를 방지하는 동시에 작업위치의 정확성을 높여 제품의 양품생산을 도모하고 제품의 품질을 대폭 향상시키는 것이 가능하다.
뿐만 아니라 본 발명은 전후 Y축 직선구동 및 상하 Z축 승강구동에 따른 구성을 경량화하도록 구성하므로, 매우 빠른 응답성 및 반복구동성에 따라 작업의 택트 타임을 높이고 제품의 생산성을 크게 향상시키는 것이 가능하다.
또한 본 발명은 해당 각 축 구동을 위하여 내부에 위치감지센서를 내장하므로, 최대 0.1㎛로 위치제어가능하여 작업의 정밀도를 대폭 향상시키는 것이 가능하다.
상기에서는 본 발명에 따른 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허등록청구범위와 명세서 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
100 : 본딩헤드부 110 : 헤드본체
115 : 히터부재 120 : 헤드팁 130 : 구동축
140 : 픽업수단 141 : 진공투입구 143 : 진공홀
145 : 진공로 150 : 보조지지수단 151 : 지지부재
153 : 흡착패드부재 200 : 얼라인감지부 210 : 제1감지유닛
211 : 제1얼라인카메라 213 : 제1이송수단 215 : 제1서보모터
220 : 제2감지유닛 221 : 제2얼라인카메라 223 : 제2이송수단
225 : 제2서보모터 300 : 보정구동부 310 : X축 이송유닛
311 : 베이스프레임 312 : 제1안내레일 313 : 유동프레임
315 : 제1리니어모터 320 : Y축 이송유닛 321 : 제2안내레일
323 : 이송플레이트 325 : 제2리니어모터 330 : θ축 보정유닛
335 : 지지브라켓 400 : 승강구동부 410 : 제1승강유닛
411 : 가이드레일 413 : 승강브라켓 415 : 승강리니어모터
420 : 제2승강유닛 421 : 연결부재 423 : 승강실린더

Claims (15)

  1. 패널 상에 구동회로부품을 열 압착가능하고 상부에 구동축이 연장형성되는 본딩헤드부와;
    상기 본딩헤드부를 기준으로 상/하측에 각각 위치하되 상기 본딩헤드부의 위치보정을 위한 보정데이터 값을 산출하도록 외부로부터 공급된 패널 및 구동회로부품 상의 인식마크를 감지하는 얼라인감지부와;
    상기 얼라인감지부의 감지신호에 따라 상기 본딩헤드부의 위치를 좌우 X축 방향으로 보정이동시키는 X축 이송유닛과, 상기 얼라인감지부의 감지신호에 따라 상기 본딩헤드부의 위치를 전후 Y축 방향으로 보정이동시키는 Y축 이송유닛과, 상기 본딩헤드부의 상부에 위치하여 상기 구동축을 수용지지하되 상기 X축 이송유닛 상에 고정설치되고 상기 얼라인감지부의 감지신호를 전달받아 상기 본딩헤드부를 회전각도방향으로 보정시키는 θ축 보정유닛으로 포함하여 구성하는 보정구동부와;
    상기 보정구동부로부터 위치 보정된 상기 본딩헤드부를 상하 Z축 방향으로 수직이동시켜 패널 상에 구동회로부품을 압착가능하게 구비되는 승강구동부;를 포함하여 이루어지는 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 본딩헤드부는, 좌우로 연장형성되고 압착에 필요한 열을 발생시키도록 발열가능한 히터부재가 설치되는 헤드본체와, 상기 헤드본체의 하부에 돌출된 구조로 설치되어 구동회로부품에 접촉가능하고 상기 히터부재로부터 열이 전달되어 발열상태를 유지하는 헤드팁을 포함하여 이루어지는 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 본딩헤드부에는 상기 헤드팁 상에 진공을 생성시켜 구동회로부품을 이동가능하게 흡착하는 픽업수단을 포함하고,
    상기 픽업수단은 상기 헤드본체의 측단에 형성되고 외부로부터 진공이 투입가능하게 진공라인이 연결되는 진공투입구와, 상기 헤드팁의 하단에 흡입가능하게 형성되는 진공홀과, 상기 헤드본체 내에 형성되고 상기 진공투입구 및 상기 진공홀이 상호 연통하도록 연결하여 진공이 공급가능한 경로를 이루는 진공로를 포함하여 이루어지는 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 본딩헤드부에는 상기 헤드본체 상에 설치되되 상기 헤드본체의 후방에 위치하여 상기 픽업수단으로부터 픽업된 구동회로부품의 후방을 흡착상태로 지지하는 보조지지수단을 더 포함하여 이루어지는 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 보조지지수단은, 상기 헤드본체 상에 일단이 회전가능하게 연결결합하고 상기 헤드본체의 후방으로 연장형성되는 지지부재와, 상기 지지부재의 일단에 위치이동가능하게 힌지 결합하고 구동회로부품을 부분적으로 흡착가능하게 형성되는 흡착패드부재를 포함하여 이루어지는 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 얼라인감지부는, 상기 본딩헤드부의 상측에 위치하고 외부로부터 공급된 패널 상의 인식마크를 촬영하여 패널의 정렬상태를 인식하는 제1감지유닛과, 상기 본딩헤드부의 하측에 위치하고 구동회로부품 상의 인식마크를 촬영하여 구동회로부품의 정렬상태를 인식하는 제2감지유닛을 포함하여 이루어지는 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1감지유닛은, 패널을 향해 하향촬영하는 제1얼라인카메라와, 상기 제1얼라인카메라를 지지하고 좌우로 배치된 패널 상의 인식마크에 대응하여 좌우 횡 방향으로 직선왕복이동가능하게 구비되는 제1이송수단과, 상기 제1이송수단에 동력을 인가하는 제1서보모터를 포함하여 이루어지는 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2감지유닛은, 상기 본딩헤드부 상의 구동회로부품을 향해 상향촬영하는 제2얼라인카메라와, 상기 제2얼라인카메라를 지지하고 좌우로 직선왕복이동가능하게 구비되는 제2이송수단과, 상기 제2이송수단에 동력을 인가하는 제2서보모터를 포함하여 이루어지는 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 X축 이송유닛은, 상부에 좌우 횡 방향으로 연장형성된 제1안내레일을 구비하는 베이스프레임과, 상기 베이스프레임의 제1안내레일 상에 결합하여 X축 방향으로 직선이동가능하게 구비되는 유동프레임과, 상기 베이스프레임 및 상기 유동프레임 사이에 구비되고 상기 유동프레임에 이동가능한 동력을 인가하는 제1리니어모터를 포함하여 이루어지는 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1리니어모터는, 최대속도 0.8㎧ 및 최대가속도 9㎨로 구동가능하며, 내부에 위치감지센서를 내장하여 최대 0.1㎛로 위치제어하고, 내부에 온도감지센서를 내장하여 자동으로 수냉가능하게 이루어지는 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 Y축 이송유닛은, 상기 X축 이송유닛 상에 고정설치되는 제2안내레일과, 상기 제2안내레일 상에 결합하여 Y축 방향으로 직선이동가능하게 구비되는 이송플레이트와, 상기 이송플레이트 상측에 대응하여 구비되고 상기 이송플레이트에 이동가능한 동력을 인가하는 제2리니어모터를 포함하여 이루어지는 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2리니어모터는, 무철심형으로 최대속도 1.8㎧ 및 최대가속도 21.6㎨로 구동가능하며, 내부에 위치감지센서를 내장하여 최대 0.1㎛로 위치제어하고, 내부에 온도감지센서를 내장하여 자동으로 수냉 및 공냉가능하게 이루어지는 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 승강구동부는, 패널에 구동회로부품을 부착가능한 위치까지 상기 본딩헤드부의 압착위치를 셋팅하도록 승강 제어하는 제1승강유닛과, 상기 제1승강유닛 및 상기 본딩헤드부의 사이에 구비되고 패널 상에 구동회로부품을 압착하기 위한 압력을 전달토록 승강하는 제2승강유닛을 포함하여 이루어지는 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1승강유닛은, 상기 보정구동부의 Y축 이송유닛 상에 상하로 연장형성되는 가이드레일과, 상기 가이드레일 상에 결합하여 상하로 수직이동가능하게 설치되고 상기 제2승강유닛을 지지하는 승강브라켓과, 상기 승강브라켓에 수직이동가능한 동력을 인가하는 승강리니어모터를 포함하여 이루어지는 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2승강유닛은, 상기 본딩헤드부의 구동축 상단에 한쪽이 연결되고 상하로 유동가능하게 구비되는 연결부재와, 상기 제1승강유닛 상에 고정설치되고 상기 연결부재의 한쪽에 로드의 상단이 연결되어 상하 신장운동가능하게 구동하는 승강실린더를 포함하여 이루어지는 고속 고정밀 로딩 또는 본딩 로봇장치.
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