KR20190009342A - 부품 픽업 작업 중에 픽업 헤드의 위치 및 힘을 자동으로 세팅, 교정 및 모니터링 또는 측정하는 장치 및 방법 - Google Patents

부품 픽업 작업 중에 픽업 헤드의 위치 및 힘을 자동으로 세팅, 교정 및 모니터링 또는 측정하는 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20190009342A
KR20190009342A KR1020187036604A KR20187036604A KR20190009342A KR 20190009342 A KR20190009342 A KR 20190009342A KR 1020187036604 A KR1020187036604 A KR 1020187036604A KR 20187036604 A KR20187036604 A KR 20187036604A KR 20190009342 A KR20190009342 A KR 20190009342A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
component
gap
height
sensor
variable
Prior art date
Application number
KR1020187036604A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102361571B1 (ko
Inventor
리안 셍 엔지
리안 아이크 탄
문 파이 라이
Original Assignee
세미컨덕터 테크놀로지스 앤드 인스트루먼츠 피티이 엘티디
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세미컨덕터 테크놀로지스 앤드 인스트루먼츠 피티이 엘티디 filed Critical 세미컨덕터 테크놀로지스 앤드 인스트루먼츠 피티이 엘티디
Publication of KR20190009342A publication Critical patent/KR20190009342A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102361571B1 publication Critical patent/KR102361571B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6838—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping with gripping and holding devices using a vacuum; Bernoulli devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L27/00—Testing or calibrating of apparatus for measuring fluid pressure
    • G01L27/002—Calibrating, i.e. establishing true relation between transducer output value and value to be measured, zeroing, linearising or span error determination
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67144—Apparatus for mounting on conductive members, e.g. leadframes or conductors on insulating substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67259—Position monitoring, e.g. misposition detection or presence detection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/30—Structural arrangements specially adapted for testing or measuring during manufacture or treatment, or specially adapted for reliability measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L21/00—Vacuum gauges

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

부품 핸들링 장치에 의해 캐리어 또는 지지 표면으로부터 부품을 회수하는 과정 중에, 부품에 인가되는 압축력을 교정하는 시스템이 개시된다. 시스템은 센서와 부품 픽업 조립체를 포함하며, 부품 픽업 조립체는 기준 구조체, 하우징 및 흡인 팁에 커플링되는 스프링 안내 홀더를 포함한다. 스프링 안내 홀더와 하우징이 서로로부터 이격되어 그 사이에 가변의 제1 갭을 정의하도록, 하우징과 기준 구조체 내에 탄성 부재가 존재할 수 있다. 기준 구조체와 하우징에 위치하는 시스에 의해 게이트가 형성되며, 이로 인해 기준 구조체는 하우징으로부터 이격되어 그 사이에 가변의 제2 갭을 정의한다. 센서가 검출 구조체의 일부를 검출할 수 있도록, 검출 구조체가 가변의 제2 갭 내에 위치된다. 제2 갭 크기에서 검출된 검출 구조체 또는 요소의 부분은 가변의 제1 갭의 높이와 연관성이 있고, 가변의 제1 갭의 높이는 탄성 부재에 의해 부품에 인가되는 사전 결정된 기준 임계 압축력과 연관성이 있다.

Description

부품 픽업 작업 중에 픽업 헤드의 위치 및 힘을 자동으로 세팅, 교정 및 모니터링 또는 측정하는 장치 및 방법
본 개시는 일반적으로, 예컨대 반도체 부품과 같은 물체를 픽업하고 배치하기 위한 반도체 부품 핸들링 디바이스에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시의 양태는, 부품 핸들링 시스템에 의해, 동적 또는 거의 실시간 기반으로, 부품 픽업 작업 중에, 픽업 헤드에 의해 부품에 가해지는 힘을 자동으로 세팅하기 위한 시스템, 장치, 디바이스 및 공정, 및/또는 부품 핸들링 시스템, 장치 또는 디바이스의 하나 이상의 픽업 헤드의 이동(travel)(예를 들어, 수직 이동)을 자동으로 교정 및 모니터링, 측정 및/또는 조절하기 위한 시스템, 장치, 디바이스 및 공정에 관한 것이다.
반도체 집적 회로(IC)는 일반적으로, 웨이퍼 형태 또는 패키지 형태로 제작된다. 제작 공정이 끝나면, 각각의 웨이퍼 또는 패키지는 통상적으로, 단수화(singulated)되어 다수의 부품이 된다. 부품들은 반도체 다이 또는 예컨대 QFN(quad flat no lead), CSP(Chip Scale), 또는 BGA(ball grid array) 패키지와 같은 플라스틱 패키지를 포함할 수 있다. 통상적으로, 반도체 부품은 포장되어, 예를 들어 후속적인 판매를 위해, 반도체 제작 시설로부터 다른 목적지로 분배되기 전에, 검사, 테스트 및 핸들링 공정을 포함한 수많은 공정 단계를 거친다.
각각의 공정 단계는 일반적으로, 별개의 또는 다른 공정 스테이션 또는 모듈에서 이루어진다. 통상적으로, 반도체 부품은 먼저 부품 핸들링 디바이스에 의해 제1 또는 현재 스테이션에서 또는 현재 스테이션으로부터 회수되고, 이송되어 제2 또는 다음 스테이션에서 적재 또는 분리된다. 반도체 부품들은, 공정 스테이션에서의 공정 요건에 따라, 이동하는 동안 또는 일시적으로 정지하는 동안 처리된다. 부품이 하나의 공정 스테이션으로부터 또 다른 스테이션으로 회수, 핸들링 및 적재되는 방식은, 반도체 부품 핸들링 작업이 콤팩트한 공간 및 고속 환경에서 자동화되는 경우에는 더욱, 부품들이 손상되지 않도록 하는 것에 중요한 역할을 한다.
반도체 부품을 이송하기 위한 기존의 부품 핸들링 디바이스들은, 예를 들어 로봇 조립체 또는 회전식 조립체 또는 업계에 공지되어 있는 임의의 다른 픽-앤-플레이스(pick-and-place) 시스템을 포함할 수 있다. 다양한 종류의 부품 핸들링 디바이스들은, 부품을 회수, 수용, 홀드 및 이송하기 위한 부품 픽업 헤드 또는 부품 핸들러로 지칭될 수 있는 다수의 부품 픽업 헤드 조립체 또는 메커니즘을 구비한다. 일반적으로, 픽업 헤드(들)에 의해 회수 또는 수용 및 홀드되는 반도체 부품들은, 픽업 헤드(들)의 변위가 사전 결정된 이송 프로파일 또는 경로를 따라 이루어지면, 픽업 헤드(들)에 의해 다양한 공정 스테이션들 사이에서 이송되어 위치 설정된다.
통상적으로, 부품 픽업 작업이 일관되고, 예측 가능하며, 오류가 없는 방식으로 이루어지도록 하기 위해, 픽업 헤드는 반복적, 연속적 또는 지속적으로 이송되어야 하는 각 구성 요소의 픽업 표면(예를 들어, 부품의 상면, 하면 또는 측면)에 정확하게 또는 매우 정확하게 위치 설정되어야 한다. 게다가, 이로 인해, 회수되는 부품들에 인가되는 힘은 (a) 부품들이 픽업 헤드에 의해 확실하고 신뢰성 있게 홀드 또는 유지될 수 있도록 충분히 크면서, (b) 부품 손상의 가능성이 최소화되도록 충분히 작아야 한다. 부품 손상 가능성을 최소화하는 것은 손상되기 쉬운 부품(예를 들어, 얇거나 매우 얇은 반도체 다이)이 관여되는 부품 픽업 상황에서 특히 중요하며, 부품 픽업이 이루어지는 제조 단계에서 손상되기 쉬운 각 부품의 경제적 비용 또는 값이 적지 않거나 상당할 때(예를 들어, 다수의 또는 많은 복잡한 부품 제작 공정 또는 단계들이 이미 수행된 이후)에는 특히 더 중요하다.
부품 픽업 헤드는 흔히, 교체 가능한 요소일 수 있는 연성의 또는 변형 가능한 팁 요소와 함께 사용되며, 팁 요소는 부품이 회수되는 부품 픽업 헤드의 사전 결정된 단부에 부착되고, 부품 회수 또는 픽업 공정의 일부에서 각각의 부품과 접촉한다. 팁 요소들은 연속적인 부품 픽업 작업의 결과로, 시간이 지남에 따라 노후화(deteriorate)되거나 품질 저하(degrade)될 수 있다. 따라서, 팁 요소의 길이 또는 높이는 시간이 지남에 따라 작아질 수 있다. 결과적으로, 시간이 지남에 따라 팁 요소의 원위 단부와 부품 픽업 표면 사이의 수직 거리가, 가능하게는 비-균일한 방식으로 또는 쉽게 예측 불가능한 방식으로 증가할 수 있기 때문에, 부품 픽업 작업의 정확도 및 신뢰도가 시간에 지남에 따라 악화 또는 저하될 수 있다.
예를 들어, 일부 유형의 부품 픽업 상황 중, 예컨대 종래의 필름 프레임에 의해 지탱되는 테이프와 같은, 변형 가능한(예를 들어, 수직으로 변형 가능한) 표면에 반도체 다이가 상주하거나(reside) 접착되는 경우, 픽업 헤드는, 부품이 테이프에 놓여있는 동안에 팁 요소가 각각의 부품의 픽업 표면과 맞닿아(engage) 의도적으로 픽업 표면을 약간 가압하고, 이로 인해 부품 픽업 표면에 의도한 만큼의 하향 압축력을 인가함으로써, 부품을 테이프에 홀드하는 접착력을 일정하게 극복하는 적당한 그립을 제공하여, 부품을 테이프로부터 픽업 또는 떼어내도록 구성된다. 이러한 상황에서, 픽업 헤드가 부품의 픽업 표면을 가압할 때, 부품 픽업 표면에 과도한 힘이 인가되면 부품이 손상될 수 있다. 이러한 압축력은 고려 대상인 반도체 부품의 유형 및 두께에 따라 사전 결정되는 타깃 압축력 수준에 부합하도록 설정될 수 있다. 하지만, 종래의 부품 핸들링 시스템, 장치 및 디바이스에서는, 특히 작고 콤팩트하다는 픽업 헤드의 특징과 부품 핸들링 장치의 매우 협소한 작동 공간 때문에, 부품에 가해지는 압축력의 정확한 교정, 측정, 조절 및 모니터링이 어려웠고, 사실상 실현 불가능했다.
전술한 관점에서, 안전한 방식 또는 손상이 없는 방식으로 반도체 부품을 올바르고 일정하게 회수하기 위해, 규칙적인, 지속적인, 진행중인 또는 교정-이후의 부품 픽업 작업의 시작에 앞서, 픽업 헤드(들)의 위치 및 수직 이동이 정확하게 교정될 필요가 있다. 이러한 교정은 통상적으로, 기술자가 수동으로 수행한다. 하지만, 픽업 헤드 교정 공정의 수동 처리에는 상당한 시간이 소요되어 처리량에 악영향을 주고, 주로 인적 오류에 의해 많은 시행착오가 수반되므로, 신뢰성이 불충분한 또는 일관성이 없는 부품 픽업을 야기하고, 및/또는 교정-이후의 부품 회수 작업 중에 반도체 부품에 불충분하거나 과도한 압축력이 가해지도록 한다. 또한, 기존의 장치 중에는, 부품 핸들링 디바이스의 작동 중에 부품에 인가되는 압축력(들)을 결정 또는 모니터링하는 디바이스 또는 메커니즘이 존재하지 않는다.
따라서, 전술한 종래의 부품 핸들링 디바이스와 관련된 문제 및/또는 단점을 해결 또는 완화하기 위해서는, 의도한 압축 임계값을 자동으로 세팅하여, 부품 회수 작업 중에 픽업 헤드(들)이 반도체 부품을 불충분하게 또는 과하게 가압하는 것을 방지하고, 및/또는 픽업 헤드(들)의 부품 픽업 표면으로의 이동(예를 들어, 수직 이동)을 정확하게 자동 교정하며, 픽업 헤드 성능 및 시간 경과에 따른 부품 픽업 일관성을 모니터링 또는 측정을 용이하게 하거나 가능하게 하는 시스템, 장치, 디바이스 및 공정이 필요하다.
본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 부품 핸들링 시스템에 의한 부품 픽업 작업 중에, 픽업 헤드에 의해 부품에 인가되는 힘을, 예를 들어 동적 또는 거의 실시간 기반으로, 자동 세팅하고, 및/또는 부품 핸들링 시스템, 장치 또는 디바이스의 하나 이상의 픽업 헤드의 이동을 자동 교정 및 모니터링, 측정 및/또는 조절하는 시스템, 장치, 디바이스 및 공정이 개시된다.
다양한 실시예에서, 시스템은 센서, 예컨대 진공 캡과 같은 기준 구조체를 구비하는 부품 픽업 조립체, 하우징, 그리고 흡인 팁에 커플링되는 스프링 안내 홀더를 포함할 수 있다. 예컨대 스프링과 같은 탄성 부재가 하우징 및 기준 구조체 내에 상주하여, 스프링 안내 홀더와 하우징이 서로로부터 이격될 수 있으며, 스프링 안내 홀더와 하우징 사이에는 가변의 제1 갭이 정의된다. 기준 구조체가 하우징으로부터 이격되어, 그 사이에 가변의 제2 갭이 정의되며, 하우징에 위치된 시스와 기준 구조체에 의해 게이트가 형성될 수 있다. 또한, 센서가 검출 구조체 또는 요소의 일부를 검출할 수 있도록, 검출 구조체 또는 요소가 가변의 제2 갭 내에 위치될 수 있다. 제2 갭의 크기에서 검출 구조체 또는 요소의 검출된 부분은 가변의 제1 갭의 높이와 연관성이 있을 수 있으며(correlated), 가변의 제1 갭의 높이는 탄성 부재에 의해 부품에 인가되는 사전 결정된 기준 임계 압축력과 연관성이 있을 수 있다.
본 개시의 일 양태에서, 센서는 부품 핸들링 디바이스의 구조체에 조절 가능하게 결합(mated)되는 레이저 센서 또는 이미지 포착 디바이스를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 양태에서, 기준 구조체는, 부품 픽업 조립체의 진공 캡의 사전 결정된 경계면/에지/림 구조체 또는 섹션을 포함하는 부품 픽업 조립체의 기준 경계면 또는 구조체를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 양태에서, 팁 요소가, 캐리어 또는 지지 표면에 상주할 수 있는 부품에 사전 결정된 압축력을 인가하기 위해 하우징의 종축을 따라 탄성적으로 슬라이드 가능하도록, 흡인 팁이 스프링 안내 홀더에 결합될 수 있다.
본 개시의 일 양태에서, 시스가 센서의 가시선 또는 관측 시야를 막고 있을 때, 시스는 센서로부터 검출 구조체로 향하는, 그리고 검출 구조체로부터 센서롤 향하는 조명을 차단하거나 일부 차단한다.
본 개시의 일 양태에서, 검출 구조체가 반사기이고 센서가 레이저 센서일 때, 검출 구조체로부터 반사되어 센서에 의해 검출되는 조명의 광량 또는 강도는 가변의 제2 갭의 크기, 치수 또는 높이와 연관성이 있을 수 있다.
본 개시의 일 양태에서, 검출 구조체가 반사성 폴리카보네이트 재료를 포함할 수 있는 교정된 표시기(marker)이고 센서가 이미지 포착 디바이스일 때, 검출 구조체에 의해 전달(carry)되어 센서에 의해 포착되는 표시(indicia)는 가변의 제2 갭의 크기, 치수 또는 높이와 연관성이 있을 수 있다.
본 개시의 일 양태에서, 부품 픽업 조립체가 초기의 교정된 위치에 있을 때 가변의 제1 갭의 초기 높이가 교정되되, 부품 픽업 조립체의 초기의 교정된 위치가 부품의 픽업 표면의 사전 결정된 위치와 가장 가까운 공간적 관계에 있도록 교정된다.
본 개시의 일 양태에서, 시스는 (i) 센서가 검출 구조체를 검출할 수 없도록 가변의 제2 갭이 완전히 폐쇄된 위치; (ii) 센서가 검출 구조체의 일부를 검출할 수 있도록 가변의 제2 갭이 부분적으로 개방된 다양한 위치; 그리고 (iii) 센서가 검출 구조체의 최대 부분을 검출할 수 있도록 가변의 제2 갭이 완전히 개방된 위치;를 제공하는 게이트 역할을 할 수 있다. 이렇게 함으로써, 폐쇄된 위치로부터 완전히 개방된 위치까지, 제2 갭 높이에 대응하는 게이트의 개방은, 허용되는 또는 용인되는 제1 갭의 높이와 부합하도록 설정될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에서, 가변의 제2 갭에 대응하는 게이트가 완전히 폐쇄된 위치에 있을 때, 스프링에 의해 부품에 아무런 압축력도 인가되지 않도록 스프링이 압축되지 않는다.
본 개시의 일 양태에서, 게이트가 완전히 개방된 위치에 있을 때, 스프링은 부품에 인가되는 과도한 힘을 흡수하기 위해 (더이상) 압축될 수 없다.
본 개시의 일 양태에서, 센서에 의해 포착된 조명의 강도 또는 검출 구조체의 크기, 치수 또는 높이의 분석에 기초한 이미지 처리 작업에 의해, 가변의 제1 갭 높이에 대응하여, 부품에 인가되는 압축력을 컴퓨팅하는 제어기에 센서가 통신 가능하게 접속될 수 있다.
본 개시의 일 양태에서, 제어기는 또한, (i) 초기의 교정된 위치에서 1마이크론의 정확도 내로 부품 픽업 조립체를 위치 설정하고; (ii) 부품 픽업 조립체가 (a) 부품 픽업 작업 중에 사전 결정된 수직 이동 범위 내에 유지되고, (b) 부품 픽업 공정 중에 부품을 과도하게 가압하는 것이 방지될 수 있도록, 부품 픽업 조립체의 수직 이동 위치를 동적으로 조절하기 위해; 자동-교정 메커니즘을 제공하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 부품 핸들링 디바이스에 의해 캐리어 또는 지지 표면으로부터 부품을 회수하는 공정 중에, 부품에 인가되는 압축력을 교정하는 방법이 개시된다. 방법은, 센서를 제어기에 접속하는 단계; 기준 구조체, 하우징, 그리고 하우징과 기준 구조체 내에 상주하는 탄성 부재와 흡인 팁에 커플링되는 스프링 안내 홀더를 포함하는 부품 픽업 조립체를 제공하는 단계; 스프링 안내 홀더와 하우징을 서로로부터 이격시켜 그 사이에 가변의 제1 갭을 정의하는 단계; 기준 구조체와, 하우징에 위치하는 시스에 의해 형성되는 게이트를 형성하는 단계; 기준 구조체를 하우징으로부터 이격시켜 그 사이에 가변의 제2 갭을 정의하는 단계; 가변의 제2 갭 내에 위치하는 검출 구조체를 제공하여, 센서가 가변의 제2 갭에 의해 검출 구조체의 일부를 검출할 수 있도록 하는 단계; 가변의 제1 갭의 높이가 부품에 인가되는 사전 결정된 임계 압축력과 연관성이 있을 수 있도록, 제2 갭의 크기에서의 검출된 검출 구조체의 부분을 가변의 제1 갭의 높이와 연관시키는 단계;를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 양태에서, 방법은 부품 픽업 조립체의 초기 위치를 세팅하는 자동 교정 방법을 추가적으로 포함할 수 있다. 이러한 방법은: 부품 핸들링 디바이스의 부품 픽업 조립체를 제어기에 의해 사전 결정된 초기 부품 핸들링 디바이스 높이에 배치하기 위해 부품 픽업 조립체를 이동시키는 단계; 센서를 활성화하는 단계; 센서가 검출 구조체를 검출할 때까지, 제1 증분 펄스(incremental pulse)만큼 부품 픽업 조립체를 하향 이동시키는 단계; 제1 부품 픽업 조립체 높이를 등록하는 단계; 제1 증분 펄스만큼 부품 픽업 조립체를 상향 이동시키는 단계; 센서가 검출 조립체를 검출할 때까지, 제2 증분 펄스만큼 부품 픽업 조립체를 하향 이동시키는 단계; 제2 부품 픽업 조립체 높이를 등록하는 단계; 제2 증분 펄스만큼 부품 픽업 조립체를 상향 이동시키는 단계; 그리고 제1 및 제2 부품 픽업 조립체 높이가 복수의 부품 픽업 조립체 높이에 대응하도록, 그리고 제1 증분 펄스가 그 크기에 있어서 제2 증분 펄스보다 크도록, 제어기에 의해 제1 및 제2 부품 픽업 조립체 높이를 포함한 교정된 부품 픽업 조립체 높이를 설정하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 양태에서, 방법은, 부품 픽업 조립체의 교정된 위치를 자동 모니터링, 측정 및 조절하는 방법을 추가적으로 포함할 수 있다. 이러한 방법은: 부품 핸들링 디바이스의 부품 픽업 조립체를 제어기에 의해 사전 결정된 초기의 부품 핸들링 디바이스 높이에 배치하기 위해, 부품 픽업 조립체를 이동시키는 단계; 센서를 활성화하는 단계; 센서가 검출 구조체를 검출할 때까지, 제1 증분 펄스만큼 부품 픽업 조립체를 하향 이동시키는 단계; 제1 부품 픽업 조립체 높이를 등록하는 단계; 제1 증분 펄스만큼 부품 픽업 조립체를 상향 이동시키는 단계; 센서가 검출 구조체를 검출할 때까지, 제2 증분 펄스만큼 부품 픽업 조립체를 하향 이동시키는 단계; 제2 부품 픽업 조립체 높이를 등록하는 단계; 제2 증분 펄스만큼 부품 픽업 조립체를 상향 이동시키는 단계; 그리고 제1 및 제2 부품 픽업 조립체 높이가 복수의 부품 픽업 조립체 높이에 대응하도록, 제1 및 제2 부품 픽업 조립체 높이를 포함한 교정된 부품 픽업 조립체 높이를 제어기에 의해 설정하는 단계로, 제1 증분 펄스가 그 크기에 있어서 제2 증분 펄스보다 큰, 교정된 부품 픽업 조립체 높이의 설정 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 대표적인 실시예들이 도면을 참조하여 이하에 설명될 것이다.
도 1은 대표적인 반도체 부품 처리 시스템의 사시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른, 플리퍼 메커니즘, 픽업 헤드 및 압축 임계 메커니즘을 구비하는 대표적인 반도체 부품 핸들링 디바이즈의 사시도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른, 플리퍼 메커니즘 및 픽업 메커니즘의 사시도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른, 픽업 헤드의 단면도이다.
도 5a 내지 도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 푸셔 암, Z-샤프트 및 픽업 헤드의 위치를 나타내는 측면 확대도이다.
도 6a 내지 도 6c는, 하우징과 스프링 안내 홀더 사이의 갭 높이와 관련하여, 센서 변향기가 레이저 센서에 노출되는 것을 도시하는 측면 확대도이다.
도 7은 자동 압축 임계 세팅 메커니즘의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 8은 자동-교정 공정의 비-제한적인 예시를 나타내는 공정 흐름도이다.
도 9는 픽업 헤드 위치의 모니터링/조절 공정의 비-제한적인 대표 예를 나타내는 공정 흐름도이다.
본 개시에서, 특정 도면에서 주어진 요소의 묘사 또는 특정 요소의 개수의 고려 또는 사용, 또는 대응하는 설명 부분에서의 도면번호는, 다른 도면에서 또는 그와 관련된 설명 부분에서 식별된 것과 동일하거나 동등하거나 유사한 요소 또는 요소 번호를 포함할 수 있다. 도면 또는 명세서에서 기호 "/"는, 달리 표시되지 않는 한 "및/또는"의 의미로 이해된다. 본 명세서에서 특정 숫자 값 또는 값 범위의 열거는 대략적인 숫자 값 또는 값 범위를 포함하거나, 그러한 값 또는 값 범위의 예를 들어 +/-20%, +/-15%, +/-10%, +/-5%, +/-2% 또는 +/-0% 내에 있는 것으로 이해된다. "본질적으로 모두"라는 표현은 90% 이상의 백분율, 예를 들어 95%, 98%, 99% 또는 100%를 나타낼 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "집합(set)"이라는 단어는, 공지된 수학적인 정의에 따라(예를 들어, 1998년도 Cambridge University Press에 개재된 Peter J. Eccles 저 수학 추론 개론: 숫자, 집합 및 함수의 "제11장: 유한 집합의 특징"(예를 들어, 140쪽에 표시되어 있음)에 기재된 것에 대응하는 방식으로), 적어도 하나의 기수를 수학적으로 나타내는 공집합이 아닌 요소들의 집합(organization)(예를 들어, 본 명세서에서 정의되는 집합은 한 개의 집합, 단일의 집합 또는 단일 요소 집합 또는 다수의 요소 집합에 대응할 수 있음)에 대응되거나 이렇게 정의된다. 일반적으로, 집합의 요소는 고려 대상인 집합의 유형에 따라, 시스템, 장치, 디바이스, 구조체, 물체, 공정, 물리적 파라미터, 또는 값을 포함할 수 있다.
본 명세서에 기재된 본 개시에 따른 대표적인 실시예들은, 자동화된 부품 또는 물체 핸들링 시스템, 장치 또는 디바이스에 대응하는 일련의 픽업 헤드가 예측 가능하고 안전하게 또는 손상이 없는 방식으로, 부품 또는 물체(예를 들어, 반도체 다이 또는 다른 유형의 부품 또는 다른 물체)를 일정하게, 정확하게, 반복적으로, 그리고 확실하게 포착, 회수, 수용 또는 픽업할 공산을 높이거나 최대화한다. 본 개시에 따른 다양한 실시예들은 자동화된 공정 또는 자동 공정을 제공하는데, 이 공정에 의해, (a)부품 픽업 표면(예를 들어, 부품들의 시퀀스 내에 있는 각 부품의 상부, 하부 또는 측부 표면)에 대한 픽업 헤드의 하나 이상의 변위 또는 이동(예를 들어, 수직 이동)이 정확하게 교정될 수 있고; (b)부품 픽업 표면에 대한 하나 이상의 픽업 헤드의 변위 또는 이동이, 하나 이상 시점에 또는 하나 이상의 기간 동안에 (예를 들어 주기적으로, 동적 또는 거의-실시간 기반으로) 모니터링, 측정 및 조절될 수 있으며; (c) 부품 픽업 작업 중에 픽업 헤드에 의해 부품에 인가되는 하나 이상의 압축력이 하나 이상의 시점에 또는 하나 이상의 기간 동안에 (예를 들어 주기적으로, 동적 또는 거의-실시간 기반으로) 추산, 계산 또는 조절될 수 있다. 본 개시에 따른 다수의 실시예는, 부품 픽업 작업 중에 (예를 들어, 주어진 또는 각각의 부품을 픽업하는 동안 온-더-플라이로, 또는 하나의 부품 픽업으로부터 후속하는, 다음의 또는 바로 연속하는 부품의 픽업까지 온-더-플라이로) 부품 픽업 표면에 대한 픽업 헤드의 불충분한 또는 과도한 변위 또는 이동 및/또는 부품 픽업 헤드에 의해 부품에 인가되는 불충분한 또는 과도한 압축력이 (예를 들어, 픽업 헤드 변위 제어 서브시스템에 의해 사용되는 전자기 신호 피드백 방식으로) 식별, 전송, 교정, 또는 정정될 수 있도록 하는 자동화된 공정을 제공한다.
부품 픽업 공정 또는 일련의 부품 픽업 작업의 초반부에, 픽업 헤드 팁 요소(예를 들어, 연질 중합체 또는 고무 팁 요소와 같이, 유연한, 연질의 및/또는 탄성적으로 변형 가능한 팁 요소)가, 각 부품의 픽업 표면 위에 의도한 또는 사전 결정된 수준 또는 양의 압축력을 인가하여, 팁 요소와 픽업 표면이 맞닿도록 구성되는 상황에서, 예를 들어 반도체 다이가 예컨대 필름 프레임에 의해 지지되는 접착 테이프와 같은 변형 가능한 또는 압축 가능한 표면에 상주할 때, 픽업 헤드는 각각의 반도체 다이에 정확하고, 신뢰성 있게, 그리고 안전하게, 반도체 다이를 테이프에 홀드하는 접착력을 극복하기에 충분한 흡인력 또는 진공 힘을 각 반도체 다이에 가할 필요가 있다. 본 개시에 따른 다양한 실시예들은 부품 회수의 실패 또는 부적절한 부품 회수, 부품의 손상 및/또는 가능하게는 픽업 헤드의 손상을 야기할 수 있는, 픽업 헤드가 부품에 불충분하거나 과도한 압축력을 인가할 공산을 낮춘다. 본 개시에 따른 실시예들은, 픽업 헤드의 부품 픽업 표면에 대한 위치의 자동화된 또는 자동 교정을 제공함으로써, 기계 세트업 시간을 자동화, 단순화하여 줄이고, 교정 오류, 특히 인간에 의해 발생하는 교정 오류를 감소, 매우 감소 또는 제거한다. 본 개시에 따른 실시예들은, 특정 유형의 부품을 픽업하기에 적절한 의도된, 사전 결정된 또는 교정된 거리 범위로부터, 최소의 또는 무시해도 될 정도의 편차로 픽업 헤드가 부품 픽업 표면을 압축할 수 있는, 허용 가능한 거리 범위를 자동 결정 및 모니터링하는 방식을 추가적으로 제공한다.
도 1은, 다양한 공정 스테이션을 포함하고, 반도체 부품 핸들링, 검사 및 테스트 작업을 위해 구성되는 또는 구성될 수 있는, 반도체 부품(100)(도 3에 도시됨)을 처리 및 핸들링하는 시스템(10)의 대표적인 실시예를 도시한다. 시스템(10)은 일반적으로, 예컨대 바닥과 같은 지지 표면에 시스템(10)을 조절 가능하게 위치 설정 또는 배치하기 위한, 지지 구조체(12)를 포함한다. 지지 구조체(12)는 통상적으로, 공정 스테이션의 작동 중에 지지 구조체(12)에 충격 및/또는 진동이 가해지는 것을 방지하기 위해, 지지 구조체에 또는 그 안에 장착되는 일련의 진동 격리 장치(도시되지 않음)를 포함한다. 시스템(10)은, 예컨대 투입 스테이션 또는 모듈(14), 배출 테이블 스테이션 또는 모듈(16), 투입 픽-앤-플레이스 스테이션 또는 모듈/메커니즘(18), 불량(reject) 픽-앤-플레이스 스테이션 또는 모듈(19), 테이프 및 릴 스테이션(22), 불량 트레이 스테이션 또는 모듈(24), 그리고 부품(100)을 회수, 이송 및 해제 또는 적재하여, 부품을 하나의 공정 스테이션으로부터 또 다른 스테이션으로의 용이하게 이송하거나 이송 가능하게 하기 위해, 이들 공정 스테이션들 사이에서 이동하는 부품 핸들링 스테이션(26)을 추가적으로 포함한다. 투입 픽-앤-플레이스 스테이션 및 불량 픽-앤-플레이스 스테이션은 픽-앤-플레이스 메커니즘(30)(도 3에 도시됨)을 포함한다.
대표적인 실시예에서, 부품 핸들링 스테이션(26)은, 부품(100)들을 이송하기 위한 대응하는 물리적 원칙(principal)에 따라 작동하도록 구성되는 적절한 물리적 메커니즘을 이용하는 로봇 조립체를 포함하거나 이러한 로봇 조립체일 수 있다. 로봇 조립체는 로봇 그리퍼 툴, 흡인 디바이스, 진공 디바이스, 및/또는 다른 적절한 디바이스(들)을 포함할 수 있다. 이러한 로봇 조립체는, 예를 들어 부품 공급 시스템(도시되지 않음)과 부품 포장 시스템(도시되지 않음)에 추가적으로 커플링될 수 있는 제어기(28)(도 7에 도시됨)를 추가적으로 포함할 수 있다.
또 다른 대표적인 실시예에서, 부품 핸들링 스테이션(26)은, 부품(100)들을 수용, 홀드 및 이송하기 위한 다수의 픽-앤-플레이스 메커니즘(30) 또는 부품 핸들링 디바이스를 구비하는, 예컨대 터릿(turret)(도시되지 않음)과 같은 회전 가능한 조립체를 포함한다. 터릿이 회전하면 픽-앤-플레이스 메커니즘(30)들이 사전 결정된 이동 프로파일 또는 경로를 따라 변위된다. 일반적으로, 픽-앤-플레이스 메커니즘(30)들이 사전 결정된 이동 프로파일을 따라 변위될 때, 픽-앤-플레이스 메커니즘(30)들에 의해 수용 및 홀드되는 부품(100)들은 처리를 위한 다른 공정 스테이션에 위치 설정되도록 이송된다. 각각의 픽-앤-플레이스 메커니즘(30) 또는 부품 핸들러는 제1 위치에서 반도체 부품(100)을 픽업, 회수 또는 수용하기 위한 메커니즘과, 후속적인, 그 다음의, 또는 제2의 위치에서 반도체 부품을 해제, 적재 또는 분리하기 위한 메커니즘을 포함한다.
또 다른 대표적인 실시예에서, 부품 핸들링 스테이션(26)은 플리퍼 메커니즘(flipper mechanism)(31)(도 3에 도시됨)을 구비하는 캐리지를 포함할 수 있는데, 플리퍼 메커니즘은, 예를 들어 회전 축에 대해 회전 가능하게 변위할 수 있고, 관련 분야의 통상의 기술자가 용이하게 이해하는 방식으로 부품(100)을 픽업 및 회전, 플립 또는 뒤집을 수 있다. 플리퍼 메커니즘(31)은 캐리지에 이동 가능하게 커플링되는 회전 가능한 샤프트(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 샤프트(도시되지 않음)는 픽업 헤드(36)(도 2에 도시됨)에 부착되는 회전식 슬라이드 플레이트(34)(도 3에 도시됨)에 추가적으로 커플링될 수 있다. 샤프트는, 부품(100)을 회수하여 제1 위치로부터 제2 위치로 부품을 각각 이송하기 위해, 픽업 헤드(36)를 제1 위치와 제2 위치 사이에서 위치 설정하도록, 캐리지에 대해 회전 가능할 수 있다.
부품 핸들링 스테이션(26)은 또한, 사전 결정된 방식 또는 선택 가능한/프로그램 가능한 방식으로 부품(100)들을 제어 가능하게 이동하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 부품 핸들링 스테이션(26)과 픽-앤-플레이스 메커니즘(30)은, 디바이스들 또는 부품들을 검출하는 데 사용되는 하나 이상의 광 센서(도시되지 않음) 및/또는 사전 결정된 위치에서 디바이스들 또는 부품들에 초점을 맞추도록 작동될 수 있는 하나 이상의 카메라/센서(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 제어기(28)는, 부품 핸들링 스테이션(26)을 사전 결정된 위치에 있는 부품 또는 물체 위에 놓기 위해, 이러한 광 센서 및/또는 카메라로부터의 데이터를 처리하도록 작동될 수 있다. 그 다음, 부품(100)을 픽업하여, 또 다른 사전 결정된 위치로 이동시키고, 그 후에 부품(100)을 해제하기 위해, 픽-앤-플레이스 메커니즘(30)이 이용된다.
간결성 및 명확성을 위해, 이하에서는 본 개시에 따른 실시예들의 설명이 플리퍼 메커니즘(31)의 일부에 대응하는 또는 이를 형성하는 픽-앤-플레이스 메커니즘(30)을 구비하는 부품 핸들링 스테이션(26)으로 제한된다. 하지만, 관련 분야의 기술자라면, 본 명세서에서 설명되는 이러한 메커니즘이, 본 개시에 따른 다양한 실시예들의 기본원리, 예컨대 작업, 기능 및/또는 성능 특성을 희망하거나 요구하는 다른 유형의 부품 핸들링 스테이션들 및/또는 상황들에 본 개시에 따른 실시예들을 적용할 가능성을 배제하지 않는다는 것을 알 것이다. 예를 들어, 본 개시에 따른 시스템, 장치 또는 공정은 다른 유형의 부품 및 물체, 예컨대 픽업 헤드(들)가 부품 픽업 표면에 이송하는 물체를 정확하게, 신뢰성 있게, 확실하게 및/또는 손상이 없게 회수 및 핸들링하기 위해 사용될 수 있고, 및/또는 픽업 헤드(들)로부터 부품 픽업 표면에 가해지는 압축력(들)은 정확하게 제어 및/또는 모니터링 또는 측정되어야 한다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 대표적인 반도체 부품 핸들링 서브시스템, 장치 또는 디바이스의 사시도로, 이 서브시스템은, 플리퍼 메커니즘(31); 플리퍼 메커니즘(31)에 커플링되는 적어도 하나의 픽업 헤드(36)를 구비하는 픽-앤-플레이스 메커니즘(30);, 그리고 픽업 헤드(36)에 의해 수행되는 일련의 픽업 작업 교정, 모니터링 및/또는 측정 요소, 및 감지 서브 시스템 또는 유닛(20);을 포함한다. 픽업 작업 교정/모니터링/측정 요소들 및 감지 서브시스템(20)은, 부품 픽업 작업이 정확하고 일정하게 손상이 발생하지 않는 방식으로 수행되도록, 픽업 헤드의 기능적, 작업적 또는 성능적 파라미터의 자동 교정, 모니터링, 측정 및/또는 조절을 용이하게 또는 가능하게 한다. 이러한 픽업 헤드 파라미터들은 부품 픽업 표면에 대한 픽업 헤드의 변위 또는 이동 거리, 및/또는 한 번 이상으로 부품(100)에 인가되는 픽업 헤드의 압축력과 연관성이 있거나, 이에 대응하거나 또는 이를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 픽-앤-플레이스 메커니즘(30)은 선형 모터(40)(예를 들어, 보이스 코일) 및 플리퍼 메커니즘(31)이 장착되는 메인 베이스 블록(38)을 포함할 수 있다.
도 3을 더 참조하면, 픽-앤-플레이스 메커니즘(30)은 플리퍼 메커니즘(31)이 회전 가능하게 장착되는 회전식 슬라이드 플레이트(34)를 포함할 수 있다. 픽업 헤드(36)는 플리퍼 메커니즘(31)의 아래에 커플링 또는 부착된다. 선형 모터(40)가 푸셔 암(42)(도 2에 도시됨)에 커플링되며, 푸셔 암은, 예를 들어 도 3 및 도 5a 내지 도 5b에 도시된 바와 같이, 플리퍼 메커니즘(31)이 부품(100)의 위에 회수 위치에 있을 때, 플리퍼 메커니즘(31)의 Z-샤프트(44) 위에 위치 설정될 수 있다. 픽업 헤드(36)는, 선형 슬라이드(46)와, Z-샤프트(44)와 픽업 헤드(36)를 연결하는 선형 슬라이드 암(48)에 의해, 슬라이드 하여 변위 가능한 방식으로 Z-샤프트(44)에 커플링되고, 픽업 헤드는 선형 슬라이드(46)를 따라 변위하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 선형 모터(40)가 푸셔 암(42)을 통해 스프링 부하된 Z-샤프트(44)를 축(예를 들어, 도 6a 내지 도 6c에서는 Z-축(104), 또는 통상의 기술자가 용이하게 이해할 수 있는 방식으로 달리 정의되는 축)을 따라 밀어서, 의도한 또는 사전 결정된 픽업 위치에서 부품(100)을 회수하기 위해, 픽업 헤드(36)가 부품(100)의 픽업 표면(102)에 가까워지거나 매우 근접해질 수 있고, 또는 부품(100)의 픽업 표면(102) 위를 가압할 수 있다. Z-샤프트 스프링(45)(도 5a 및 도 5b에 도시됨)은 부품(100)을 회수할 때 픽업 헤드(36)를 논-픽업 위치로 자동으로 복귀시키는 역할을 한다. Z-축(104)은 수직축이어서, 픽업 헤드(36)가 부품 회수 과정 중에 수직 상하운동으로 이동할 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 픽업 헤드(36)의 단면도이다. 이러한 픽업 헤드(36)는, 팁 요소 또는 흡인 팁(52), 예를 들어 픽업 공정의 일부로서 부품(100)의 픽업 표면(102)과 맞닿도록 구성되는 변형 가능한, 유연한 또는 연성의 탄성 팁(예를 들어, 고무 팁)을 구비하는, 흡인 팁 홀더(50)를 포함할 수 있다. 픽업 헤드(36)는, 스프링 안내 홀더(56)가 슬라이드 가능하게 커플링 또는 부착되어 있는 하우징(54)을 추가적으로 포함할 수 있다. 이는, 스프링 안내 홀더(56) 내에 스프링 부하되는 중공 샤프트(58)를 제공함으로써 달성될 수 있으며, 예를 들어 스프링 안내 홀더(56)는 픽업 헤드 스프링(60)을 그 안에 포함할 수 있고, Z-축(104)과 정렬된 또는 실질적으로 평행한 또는 평행한 축을 따라 하우징(54) 내에서 슬라이드 가능하게 변위하도록 구성될 수 있다. 또한, 스프링 부하되는 중공 샤프트(58)는 흡인 또는 진공 소스와 유체 연통하는 진공 캡(62)에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 슬라이드 동작을 돕기 위해, 하우징(54)은 볼 베어링 케이지(66)를 구비하는 한 쌍의 가이드 핀(64)을 추가적으로 포함할 수 있다. 이러한 픽업 헤드 구조에 의해, (예를 들어, 부품 픽업 표면에 대한 픽업 헤드의 변위가 올바르게 교정되었다는 가정하에) 흡인 팁(52)이 부품(100)과 접촉하고 및/또는 서로에게 힘을 인가할 때, "쿠션 효과"가 제공되어 부품 손상의 공산을 낮추거나 최소화하도록, 스프링 안내 홀더(56)는 (예를 들어, 흡인 팁(52)과 부품 픽업 표면(102)이 맞닿을 때의 흡인 팁(52)의 부품 픽업 표면(102)으로의 하향 충격 또는 부품 픽업 표면(102)의 흡인 팁(52)으로의 상향 충격에 대응하여) 흡인 팁(52)이 부품(100)에 접촉할 때 픽업 헤드 스프링(60)을 유리하게 압축할 수 있다.
흡인 팁(52)은 제1의 또는 현재의 공정 스테이션에서 부품(100)을 픽업하고(예를 들어, 반도체 부품 또는 물체를 확실하게 포획 또는 흡인 팁에 부착하고), 후속하여 부착되었던 부품을 제2의, 다음의 또는 후속하는 공정 스테이션에서 분리 또는 해방하도록 형상화 및 수치화될 수 있다. 이러한 흡인 팁(52)은, 통상의 기술자가 용이하게 이해 가능한 방식으로, 예컨대 하나 이상의 종류의 플라스틱 또는 고무 재료와 같은 탄성 재료로 만들어질 수 있다. 흡인 팁의 에지 또는 하측 경계면은, 부품과 맞닿을 때 양호한 밀봉 결합을 제공하도록 구성될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 흡인 팁(52)은, 진공 소스에 유체공학적으로(fluidically) 결합되는 공기 채널 또는 공기 통로(68)와 유체 연통하도록 구성된다. 부품(100)을 픽업하기 위해, 공기 채널(68)에 의해 진공 또는 흡인력이 가해진다. 진공 소스는, 채널(68)로 도입되고 채널로부터 나오는 공기의 부피 및 압력의 세팅, 제어 및 조절 중 적어도 하나를 수행하는, 제어기(28)에 통신 가능하게 접속될 수 있다. 부품(100)을 회수, 홀드 및 해방하기 위한 진공 또는 흡인력의 제어 및 조절은 제어기(28)에 의해 제공될 수 있다.
진공 소스가 작동하면, 진공 소스가 픽업 헤드(36)의 위치에 기초하여 양압, 무압 또는 음압으로 작동하거나 또는 이러한 압력을 제공하도록 유발하는 신호가 생성될 수 있다. 통상적으로, 픽업 헤드(36)가 흡인 팁(52)과 부품 픽업 표면(102)이 맞닿도록 의도되는 사전 결정된 부품 픽업 위치에 배치될 때, (a) 진공 힘 또는 흡인력이, 흡인 팁(52)과 부품 픽업 표면(102)의 물리적인 접촉 이전에, 부품(100)을 흡인 팁(52)을 향해 위쪽으로 끌어당기는, 진공 또는 흡인 힘의 작동에 의해, 또는 (b) 진공 또는 흡인력이 활성화되기 전에, 부품 픽업 표면(102)에 대항한 흡인 팁(52)의 하향 압축 접촉에 의해, 또는 (c) 본질적으로 동시에 일어나는, 진공 또는 흡인력의 활성화와 흡인 팁(52)과 부품 픽업 표면(102) 사이의 접촉에 의해, 음압이 활성화된다는 것이 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
진공 소스의 사용은, 넓은 범위의 속도에서의 픽-앤-플레이스 메커니즘(30)의 사전 결정된 이동 경로에 따른 변위에도, 부품(100)이 흡인 팁(52)에 확실하게 유지(retention)될 수 있도록 한다. 통상의 기술자라면, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 유사한, 본질적으로 동일한, 또는 동일한 기능을 달성하기 위해, 대안적인 설계 및 구조의 진공 소스가 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
도 5a는, 푸셔 암(42), Z-샤프트(44) 및 흡인 팁(52)의 홈 위치에서의 서로에 대한 위치를 대표적으로 나타낸다. 홈 위치란, 픽업 헤드가 부품을 회수할 준비가 된 위치, 또는 다음 부품을 회수할 준비가 된 위치에 있는 것을 의미한다. 홈 위치는, 통상의 기술자가 용이하게 이해할 수 있는 방식으로, 공정 스테이션에 위치하는 부품(100)의 픽업 표면(102)의 사전 결정된 위치와 공간적으로 관련 있는 일련의 x, y, z 좌표일 수 있다.
도 5b는, 푸셔 암(42), Z-샤프트 및 흡인 팁(52)의 "부품 픽업" 위치에서의 서로에 대한 위치를 대표적으로 나타내며, 흡인 팁(52)의 원위 단부는 부품(100)의 픽업 표면(102)으로부터 의도한 또는 사전 결정된 거리 범위 내에, 또는 의도한 또는 사전 결정된 거리에 배치되어, 정확하고, 일정하며 안전한 부품 픽업을 할 수 있거나 그럴 수 있는 것으로 예상된다. 부품 픽업 위치로의 이동의 일부로서, 픽업 헤드(36)는 아래로 이동된다. 예를 들어, 픽업 헤드는, 부품(100)을 회수, 수용 또는 픽업하는 목적으로 푸셔 암(42)에 의해 정확한 거리만큼 아래로 밀린다. 흡인 팁(52)과 부품 픽업 표면(102)의 맞닿음에 의해 부품(100)을 회수할 때, 푸셔 암(42)은 홈 위치로 복귀하고, Z-스프링(45)은 픽업 헤드(36)를 홈 위치로 복귀시킨다.
픽업 헤드(36)가 올바르게 부품(100)을 회수할 수 있도록 하기 위해, 교정 또는 세트업 공정 중에, 먼저 홈 위치가 교정 또는 세트업된다. 홈 위치로부터, 픽업 헤드(36)는 부품(100)을 정확하게, 일정하게 그리고 안전하게 회수하기 위해, 의도된 거리 또는 사전 결정된 거리(105)(예를 들어, 일부 대표적인 실시예에서는 3 내지 4mm)에 걸쳐 이동할 것이다. 사전 결정된 거리(105)에 대응하는 픽업 헤드(36)의 이동 거리, 동작 거리(throw), 또는 스트로크는, 픽업 헤드의 스프링 안내 홀더(56)가 전술한 쿠션 효과를 제공하기 위해 이동할 수 있도록 또는 해야 하도록 의도되는 안전한 거리 범위 또는 거리(예를 들어, 맞닿음 거리 또는 맞닿을 때의 힘의 완충 거리)에 대응하거나 이를 포함하도록 설정되며, 이러한 쿠션 효과에 의해, 흡인 팁(52)이 부품 픽업 표면(102)과 맞닿는 동안 압축될 수 있는 작은 거리 범위 또는 거리에 걸쳐 스프링 안내 홀더(56)가 적어도 일부 힘을 흡수한다. 결과적으로, 진공 소스가 부품 픽업 표면(102)에 진공 또는 흡인력을 가하기 전에, 흡인 팁(52)이 부품(100)에 하향 압축력을 가하여, 부품(100)의 올바른 픽업을 용이하게 하는 의도되는 또는 희망하는 압축력(예를 들어, 목표 최대 압축력보다 작은 목표 최소 압축력 또는 임계 압축력)이 설정될 수 있는 상황을 포함하여, 일정하고, 신뢰성 있으며, 손상이 제한되는(본질적으로는 손상이 없는) 또는 손상이 없는 방식으로 부품 픽업이 발생할 수 있다. 도 5b는 부품(100)의 픽업 표면(102)에 접촉했을 때 또는 접촉한 이후의 고무 팁(52)의 위치도 나타낸다.
전술한 바와 같이, 다양한 픽업 헤드 실시예에서, 스프링 안내 홀더(56)는 하우징(54)에 대해 변위하도록 구성된다. 보다 구체적으로, 스프링 안내 홀더(56)는 하우징(54)을 향해 위로 변위하도록 구성되어, 픽업 헤드 스프링(60)이 흡인 팁(52)과 부품(100)이 맞닿는 동안 그 사이에서 발생하는 접촉 또는 충격 힘을 흡수 또는 완충할 수 있다. 보다 상세하게 후술되는 바와 같이, 픽업 헤드(36)는 일련의 갭 구조 또는 갭들(70, 72)(도 4에 도시됨)로, 하우징(54)에 대한 스프링 안내 홀더(56)의 변위의 의도한 최대 정도 또는 범위를 표시하거나 정의하는 갭(71, 72)들을 제공하도록 구성될 수 있으며, 이는 광학 신호 검출 및/또는 이미지 포착 작업에 의해, 스프링 안내 홀더의 하우징에 대한 현재 변위의 정확한 교정, 검출, 모니터링 및/또는 측정을 용이하게 하거나 가능하게 한다.
도 6a는 픽업 헤드(36)는 부품 픽업이 개시될 수 있는 부품 픽업 위치(또는 홈 위치)의 외측 한계 또는 상측 한계로 막 수직으로 병진된 상태의 스프링 안내 홀더(56)에 대한 픽업 헤드 하우징(54)의 대표적인 위치를 나타내며, 결과적으로 흡인 팁(52)은 부품을 픽업할 목적으로 부품(100)에 매우 근접하게 위치되어, (a)전술한 진공 소스에 의해 제공되는 위쪽을 향하는 진공 또는 흡인력이 (예를 들어, 부품 픽업 위치에서 캐리어 또는 지지 표면에 부품(100)을 유지시키는 반대되는, 아래쪽을 향하는 진공 또는 흡인력을 넘어서서) 부품(100)을 위쪽으로 흡인 또는 빨아들이고, 이로 인해 부품 픽업 표면과 흡인 팁(52)이 맞닿을 수 있도록 하며; 또는 (b)흡인 팁(52)이 단순히 부품(100)의 픽업 표면(102)에 맞닿도록 한다.
도 6b는 부품 회수 과정 동안에, 허용 가능한 또는 의도된 픽업 헤드 이동 위치(예를 들어, 수직 이동 위치)에서의 스프링 안내 홀더(56)에 대한 픽업 헤드 하우징(54)의 대표적인 위치를 나타내며, 상기 위치에서 흡인 팁(52)의 원위 단부와 부품 픽업 표면(102)이 일정하고, 확실하게, 손상 없이 맞닿을 수 있다. 후술되는 바와 같이, 허용 가능한 또는 의도된 픽업 헤드 이동 위치에서, 픽업 헤드 스프링(60)은 부품(100)에 특정한 양의 힘(예를 들어, 하향 힘)을 인가하며, 이는 (픽업 헤드 스프링(60)의 스프링 매개변수 또는 스프링 특성에 따라) 추산 또는 계산될 수 있다.
도 6c는, 픽업 헤드(36)가 과도하게 이동하여, 부품(100)이 흡인 팁(52)에 대해 과도하게 압축된, 정확히 픽업 헤드 이동 거리(104)(예를 들어, 픽업 헤드의 수직 이동 거리)에 있는 또는 픽업 헤드 이동 거리(104)를 지난, 스프링 안내 홀더(56)에 대한 픽업 헤드 하우징(54)의 대표적인 위치를 도시한다. 이러한 과도한 이동은 픽업 헤드 하우징(54)이 스프링 안내 홀더(56)와 접촉하여, 결과적으로 원치 않은 과도한 압축 조건이 된다.
도 4 및 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 본 개시에 따른 다양한 픽업 헤드 실시예들은, 스프링 안내 홀더(56)와 픽업 헤드 하우징(54) 사이에 제1 또는 하측 갭(70)과, 픽업 헤드 하우징(54)에 의해 지탱되는 시스(74)와 픽업 헤드(36)의 기준 경계면 또는 픽업 헤드 구조체(예컨대, 진공 캡(62)의 사전 정의된 경계면, 에지 또는 림 구조 또는 림 부분) 사이에 제2 또는 상측 갭(72)을 제공하도록 구조화된다. 제1 갭(70)은, 픽업 헤드의 스프링 안내 홀더(56)가 하우징(54)에 대해 이동하도록 구성되는 의도된 맞닿음 거리(또는 높이) 또는 의도된 최대 맞닿음 거리(또는 높이)에 대응하거나 이를 정의하며, 이러한 거리 내에서 또는 이러한 거리에 걸쳐 (a) 흡인 팁(52)과 부품 픽업 표면(102)이 확실하게 맞닿을 수 있고, (b) 전술한 쿠션 효과가 발생할 수 있다. 의도된 최대 맞닿음 거리는 최대 기준 갭 높이 또는 최대 기준 높이로서 지칭될 수 있다(예를 들어, 일부 대표적인 실시예에서 이는 최대 0.7mm이다). 픽업 헤드 하우징(54)에 대한 스프링 안내 홀더(56)의 변위는, 스프링 안내 홀더(56)가 하우징(54)을 향해 위로 변위하면, 제1 갭(70)이 감소하도록, 변한다. 보다 구체적으로, 흡인 팁(52)이 하우징(54)을 향해 장착되는 스프링 안내 홀더(56)의 하측 부분이 위쪽으로 변위하면, 그 결과 제1 갭(70)이 사라지거나, 0일 수 있는(예를 들어, 일부 대표적인 실시예에서 대략적으로 0.0mm인) 최소 갭 높이 또는 최소 기준 갭 높이로 감소할 수 있다. 따라서, 다양한 실시예에서, 제1 갭(70)은 최대 기준 높이에서 0.0mm만큼 작을 수 있는 최소 높이까지의 초기 높이를 가질 수 있으며, 최대 기준 높이는 스프링 안내 홀더(56)가 하우징(54)을 향해 위로 0만큼 변위한 것에 대응하고, 최소 높이는 스프링 안내 홀더(56)의 하측 부분이 하우징(54)을 향해 하우징(54)으로 최대한 위로 변위한 것(예를 들어, 스프링 안내 홀더(56)와 하우징(54)은 서로 접촉함)에 대응한다. 또한, 제1 갭(70)은, 교정된 목표 최대 제1 갭 높이(106max)(기준 최대 갭 높이까지 될 수 있음, 즉 도 6a에 도시된 바와 같이 기준 최대 갭 높이 또는 기준 최대 갭 높이보다 낮을 수 있음)로부터, 교정된 목표 최소 제1 갭 높이(106min)(0.0mm만큼 작을 수 있음, 즉 도 6c에 도시된 바와 같이, 교정된 목표 최대 제1 갭 높이(106max)보다 작거나, 예컨대 교정된 목표 최대 갭 높이(106max)보다 0.1mm 내지 0.5mm만큼 작을 수 있음)으로 감소할 수 있는 높이(106)를 갖도록 생성될 수 있다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 교정된 목표 최대 제1 갭 높이(106max)와 교정된 목표 최소 제1 갭 높이(106min) 사이의 픽업 헤드 수직 위치에서, 정확하고 일정하며 손상이 없는 부품 픽업 작업이 의도되거나, 구성되거나, 제어된다.
제2 갭(72)의 높이는, 스프링 안내 홀더(56)가 하우징(54)에 대해 이동함에 따라, 예를 들어 스프링 안내 홀더(56)의 하측 부분이 위쪽으로 변위함에 따라, 초기의 제2 갭 높이로부터 기준 최대 높이까지 증가한다. 따라서, 스프링 안내 홀더(56)의 하측 부분이 하우징(54)을 향해 위쪽으로 변위할 때, 제2 갭(70)의 높이는 제1 갭(70)의 현재 높이와 또는 이에 대해 반비례하도록 변화한다. 즉, 스프링 안내 홀더(56)의 하측 부분이 하우징(54)을 향해 이동할 때, 제1 갭 높이(106)는 감소하고, 제2 갭 높이(110)는 증가한다. 초기의 제2 갭 높이(110min)는 대략적으로 0.0mm만큼 작을 수 있다.
다양한 실시예에서, 제2 갭(72)의 크기 또는 높이는 조명 반사 및/또는 검출 영역의 크기에 대응하거나 이를 정의하며, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 이러한 조명 반사/검출 영역 내에서 반사기 및/또는 교정 가능한 또는 교정된 표시 구조체(80)가 변위 가능한 시스(74)의 뒤에 상주하고, 시스는 하우징(54)의 일부에 커플링되거나 하우징의 일부로서 형성된다. 제1 갭 높이(106)가 기준 최대 높이(106max)일 때, 즉 초기의 제2 갭 높이(110min)가 0.0mm일 때, 시스(74)의 상측 경계면 또는 상측 에지가 전술된 진공 캡(62)의 사전 결정된 경계면, 에지 또는 림 구조체 또는 부분에 인접할 수 있다. 스프링 안내 홀더(56)의 하측 부분을 하우징(54)을 향해 위쪽 변위를 상승 또는 점진하면, 시스(74)의 뒤로부터 반사기/표시 구조체(80)의 노출이 상승 또는 점진하게 된다. 스프링 안내 홀더(56)의 하우징(54)을 향한 0이 아닌 상향 변위에 대응하여, 제2 갭(72)이 0이 아닌 높이를 가질 때, 반사기/표시기(80)를 향한 조명이 의도된 또는 사전 결정된 광학 이동 경로(114)(도 2에 도시됨)를 따라 제2 갭(72)으로, 그리고 이를 통해 이동하여, 동일한 및/또는 또 다른 의도된 또는 사전 결정된 광학 이동 경로(114)를 따라 반사기/표시기(80)로부터 반사된다. 고려중인 부품(100)의 픽업 표면(102)에 대한 픽업 헤드(36)의 수직 이동 또는 위치를 정확하고 신뢰성 있게 교정, 모니터링, 측정 및/또는 조절하려는 목적으로, 이러한 반사된 조명이 일련의 광학 센서(81)(도 2에 도시됨)에 의해 검출될 수 있다. 특히, 반사기/표시기(80)로부터 반사되어 임의의 주어진 시간에 감지 서브 시스템에 의해 검출된 조명의 광량 또는 강도는 제2 갭(72)의 현재 크기 또는 높이, 그리고 이로 인해 제1 갭(70)의 현재 높이, 그리고 스프링 안내 홀더(56)가 하우징(54)에 대해 변위한 정도 또는 거리와 정확하게 상관관계가 있거나 이를 가리킨다.
전술한 관점에서, 일부 대표적인 실시예에서는, 흡인 팁(52)과 부품(100)의 픽업 표면(102) 사이의 초기 접촉 시, 흡인 팁(52)이 압축 또는 이동하거나 및/또는 픽업 헤드(36)가 약 0.05mm 내지 0.35mm(예를 들어 약 0.1mm 내지 0.3mm)만큼의 추가적인 거리를 이동할 수 있다. 이러한 거리 범위는 부품(100)이 일정하고 안전하게 회수될 수 있도록 하는 적절하거나, 효과적이거나 최적의 조건을 만들 수 있다. 이러한 접촉 조건에서, 픽업 헤드 스프링(60)은 약 0.1mm 내지 0.3mm의 "쿠션 효과"를 제공하고, 부품(100)을 손상하지 않으면서 부품(100)의 픽업 표면(102)에 사전 결정된 (예를 들어, 100gmF 이하의) 압축력을 가할 수 있다.
본 개시에 따른 일부 대표적인 실시예에서, 부품(100) 및/또는 픽업 헤드(36)를 손상시키지 않으면서, 부품(10)에 100gmF 이하의 허용 가능한 압축이 인가되도록 유지하려는 목적으로, 하우징(54)에 대한 스프링 안내 홀더의 허용 가능한 이동 범위, 목표 이동 범위, 또는 이상적인 이동 범위를 제공하기 위해, 0.1mm 내지 0.7mm인 사전 결정된 제1 갭 높이(106)가 교정, 설정 또는 결정된다. 이러한 0.1mm 내지 0.7mm의 사전 결정된 제1 갭 높이(106)는 픽업 헤드(36)가 부품을 안전하게 회수할 수 있도록 적절한, 허용 가능한, 목표의 또는 이상적인 기준 또는 "쿠션" 또는 공차를 제공한다. 하지만, 통상의 기술자는 의도된 또는 사전 결정된 기준 최대 제1 갭 높이와 대응하는(다양한 픽업 헤드 실시예에 대응하는) 압축력, 및/또는 픽업될 부품의 다양한 크기 및 종류를 결정할 수 있을 것이다.
종래의 시스템, 장치 또는 디바이스에서, 홈 위치는 부품 픽업 또는 회수 작업의 시작 전에 기술자에 의해 교정된다. 보다 구체적으로, 이러한 홈 위치에 대한 현재 관행(practice)은, 픽-앤-플레이스 메커니즘(30)의 기술자 시야를 확대하여 수동으로 픽업 헤드(26)를 위치 설정하기 위해, 광학 장치(optical scope)를 이용한 것이며, 고무 팁(52)은 부품 픽업 작업에서 부품의 표면에 가능한 한 근접하게 배치될 수 있다. 그러면, 최종 홈 위치는, 최상의 "알맞은(fit)" 위치를 결정하기 위해 일련의 수동 반복에 기초하여 기술자에 의해 결정된다. 최종 홈 위치는, 흡인 팁(52)이 부품(100)의 표면에 가장 근접하게 배치되어 부품 픽업이 실제로 일어날 수 있는 수직 위치에 대응하도록 의도된다. 하지만, 이러한 홈 위치의 교정 과정은 많은 시행 착오를 수반하여, 인적 오류에 의해 부품(100)에 부적절하거나 과도한 압축력이 가해질 수 있으며, 이는 상당한 시간을 소비하여, 제조 처리량에 악영향을 끼친다.
다시 도 2를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른, 자동 또는 자동화된 픽업 헤드 위치 교정, 검출, 모니터링, 측정 및/또는 조절 서브 시스템 또는 메커니즘의 대표적인 설비의 일부가 도시된다. 다양한 실시예에서, 픽업 헤드 위치 교정, 검출, 모니터링, 측정 및/또는 조절 서브시스템 또는 메커니즘은, 적어도 하나의 조명 소스 또는 조명 장치와 적어도 하나의 광신호 검출 및/또는 이미지 포착 디바이스를 포함하는 감지 서브시스템(20)을 기반으로 한다. 이하에서 보다 자세하게 설명되는 바와 같이, 조명 소스 또는 조명 장치는 레이저를 포함하거나 레이저일 수 있다. 이에 상응하도록, 적절한 센서(81)는 브래킷(82)(도 2에 도시됨)에 조절 가능하게 장착되는 레이저 센서를 포함하거나 이러한 레이저 센서일 수 있으며, 이는 추가적으로 부품 핸들링 장치 또는 스테이션(26)의 암 또는 구조체에 부착될 수 있다. 일부 실시예에서, 반사기/표시기 구조체(80)는, 예컨대 폴리카보네이트 재료와 같은 적절한 반사성 재료로 만들어지는 반사기를 포함하며, 이는 픽업 헤드(36)의 진공 캡(62)의 사전 결정된 부분 또는 픽업 헤드(36)의 임의의 다른 적절한 위치에 결합 또는 부착될 수 있다. 반사기는 사용 가능한 공간 및 반사기의 위치의 구조에 따라 치수 결정될 수 있다. 예를 들어, 일부 대표적인 실시예에서, 반사기의 너비는 대략 10mm, 높이는 대략 2mm, 그리고 두께는 대략 0.4mm-0.5mm일 수 있다.
반사기는 또한, 부품 픽업 작업 동안에 레이저 빔이 (예를 들어, 방해 받지 않는 방식으로) 일련의 사전 결정된 광 이동 경로(114)를 따라 반사기로 향하고 반사기로부터 이동할 수 있도록, 센서(81)와 마주보도록, 또는 센서(81)와 광학적으로 동등한 배향으로 장착될 수 있다. 도 6a 내지 도 6c의 대표적인 실시예들에 도시된 바와 같이, 반사기는, 시스(74)가 레이저 빔의 경로에 있을 때, 레이저 반사기로부터 반사된 조명을 레이저 센서로부터 적어도 부분적으로 차단하는, 시스(74)를 형성하는 하우징(54)의 돌출부가 제공되는 방식으로 장착될 수 있다. 이렇게 하면, 시스(74)는, 레이저 센서가 반사기로부터 반사된 조명을 검출할 수 없는, 제2 갭이 완전히 폐쇄된 위치(도 6a); 레이저 센서가 반사기로부터 반사된 광을 적어도 일부 검출할 수 있는, 부분적으로 개방된 위치 범위(예를 들어, 도 6b에 도시됨); 및 레이저 센서가 반사기로부터 반사된 조명의 최대 양을 검출할 수 있는, 완전히 개방된 위치(도 6c)를 제공하는 게이트 역할을 한다. 제2 갭의 높이에 대응하는, 폐쇄 위치로부터 완전히 개방된 위치까지의 게이트의 개방은, 스프링 안내 홀더(56)와 하우징(54) 사이에 허용되는 또는 용인되는 0.1mm 내지 0.7mm만큼의 제1 갭의 높이에 대응하도록 설정될 수 있다. 마찬가지로, 제2 갭의 높이에 대응하는, 개방 위치에서 완전히 폐쇄된 위치까지의 게이트의 폐쇄는, 스프링 안내 홀더(56)와 하우징(54) 사이에 허용되는 또는 용인되는 0.1mm 내지 0.7mm만큼의 제1 갭의 높이에 대응하도록 설정될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 센서(81)는 카메라, 예컨대 센서와 동일하거나 다른 브래킷(82)에 조절 가능하게 장착되는 비디오 카메라를 포함할 수 있으며, 카메라는 부품 핸들링 장치 또는 스테이션(26)의 암 또는 구조체에 추가적으로 부착될 수 있다.
제2 갭(72)의 크기, 치수 또는 높이에 대응하는 표시를 지탱하는 표시기가 픽업 헤드(36)의 진공 캡(62)의 사전 결정된 부분 또는 픽업 헤드(36)의 임의의 다른 적절한 위치에 부착될 수 있다. 이러한 표시기는, 반사기의 경우와 유사한 방식으로, 사용 가능한 공간 및 레이저 카메라의 위치 구조에 따라 적절하게 치수 결정될 수 있다.
표시기는 또한, 부품 픽업 작업 동안에, 카메라 가시선(LOS: Line of Sight) 또는 관측 시야(FOV: Field of View)가 방해 받지 않는 방식으로 표시기로부터 그리고 표시기로 향할 수 있도록, 카메라와 마주보거나 카메라와 광학적으로 동등한 배향으로 장착될 수 있다. 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 표시기는, 시스(74)를 형성하는 하우징(54)의 돌출부가 제공되어, 시스(74)가 레이저 빔(및/또는 실시예 세부사항에 따라서는 다른 조명 소스도 가능)의 경로에 있을 때, 시스(74)가 카메라의 시야로부터 표시기를 차단하도록 하는 방식으로 장착될 수 있다. 이로써, 시스(74)는, 카메라가 표시기의 이미지를 포착할 수 없는, 완전히 폐쇄된 위치(도 6a); 부분적으로 개방된 위치(예를 들어, 도 6b에 도시됨)로, 위치에 비례하여, 게이트의 개방 정도에 따라 카메라가 표시기의 이미지를 포착할 수 있는, 부분적으로 개방된 다양한 위치; 및 카메라가 표시기의 최대 높이 및 면적을 검출할 수 있는, 완전히 개방된 위치(도 6c)를 제공하는 게이트 역할을 한다. 폐쇄 위치로부터 완전히 개방된 위치까지의 게이트의 개방은 스프링 안내 홀더(56)와 하우징(54) 사이에 허용되는 또는 용인되는 0.1 내지 0.7mm만큼의 제1 갭의 높이에 대응하도록 사전 결정된 길이로 설정될 수 있다.
추가적인 이해를 돕기 위해 이하에서 상세하게 설명되는, 특정한 비-제한적인 대표 실시예의 맥락에서, 도 6a는 픽업 시작 위치 또는 흡인 팁(52)이 부품(100)의 픽업 표면과 접촉하기 직전의 위치를 도시한다. 전술된 하우징(54)과 스프링 안내 홀더(56) 사이의 제1 갭의 높이는 이 위치에서 최대 기준 높이(예를 들어, 최대 0.7mm)까지 교정 또는 설정될 수 있다. 이 위치에서 픽업 헤드 스프링(60)은 압축되지 않으며, 그 결과 이 위치에서는 픽업 헤드 스프링에 의해 부품(100)에 아무런 압축력도 인가되지 않는다. 도시된 대표적인 실시예에서, 이 시점에서 게이트는 완전히 폐쇄된 위치에 있어, 제2 갭(72)은 0.0mm이다. 현재, 게이트가 완전히 폐쇄되었기 때문에, 레이저 센서/카메라(81)는 반사기/표시기(80)로부터 반사되는 조명을 검출 또는 포착할 수 없을 것이다.
이런 특정한 비-제한적인 대표 실시예의 맥락에서, 도 6b는, 흡인 팁(52)이 일정하고, 확실하며, 안전한 부품 픽업을 위해 예측되는 이상적 위치에 가까운 위치의 타깃 임계 범위 내에 있을 때, 또는 그러한 위치에 있을 ?의 픽업 헤드 위치를 도시하며, 이러한 위치들은 흡인 팁(52)을 통해 부품(100) 위에 진공 또는 흡인력이 작동하기 전에, 흡인 팁(52)이 부품(100)과 압축 접촉하는 상황들을 포괄한다. 이러한 흡인 팁 위치는 회수 과정 중에 픽업 헤드 스프링 안내 홀더(56)와 하우징(54) 사이의 대략 0.1-0.3mm의 제1 갭 높이(106)에 대응할 수 있으며, 이때 스프링(60)은 압축되고, 부품(100)을 손상하지 않으면서 픽업 헤드 스프링(60)에 의해 부품(100)에 최대 100gmF의 거의-최적의 또는 최적의 압축력이 인가될 수 있다. 게이트는 이제 부분적으로 개방된 위치에 있고, 제2 갭(72)은 최대 기준 높이에서 현재 제1 갭 높이를 뺀 값으로 주어질 수 있는 높이를 갖는다. 레이저 센서/카메라(81)는 이제, 부분적으로 개방된 게이트의 다양한 위치에서 반사기/표시기(80)로부터 반사되는 조명을 검출할 수 있고, 0.1-0.3mm의 제1 갭 높이를 모니터링할 수 있으며, 및/또는 반사기에 의해 반사되어 센서에 의해 포착되는 조명의 강도는 통상의 기술자가 쉽게 이해할 수 있는 방식으로, 제2 갭 또는 게이트의 높이 및 면적과 수학적으로 연관성이 있기 때문에, 이러한 조명의 강도에 기초하여 제1 및/또는 제2 갭 높이를 추산 또는 계산할 수 있다.
고려되는 특정한 비-제한적인 대표 실시예에 있어서, 도 6c는, 흡인 팁(52)이 부품(100)에 대해 과-압축 위치에 있는 또는 과-압축 위치를 넘어선, 과-압축 상황에 대응하는 위치를 도시한다. 스프링 안내 홀더(56)와 하우징(54) 사이의 제1 갭(70)의 높이는 0.0mm이고(스프링 안내 홀더(56) 및 하우징(54)이 접촉하여, 스프링 안내 홀더(56)의 하부가 더이상 하우징(54)을 향해 위로 변위될 수 없다), 게이트는 지금 완전히 개방된 위치에 있으며, 또는 동등하게 제2 갭의 높이는 최대 기준 높이와 동일하다. 픽업 헤드 스프링(60)이 더 이상 압축될 수 없어 과도한 힘을 흡수할 수 없기 때문에, 이러한 과도한 힘은 100gmF의 힘을 인가할 수 있으며, 이는 부품(100)에 인가될 수 있다. 게이트가 완전히 개방된 위치에 있어, 레이저 센서/카메라(81)는 이제 반사기/표시기(80)로부터 반사되는 조명의 최대 광량 또는 최대 강도를 검출할 수 있으며, 제어기(28)는 허용 불가능한 제2 갭의 높이(110max)(이 특정한 대표 실시예에서는 0.7mm 이상)를 표시할 수 있다.
레이저 센서는 이러한 목적에 적절한, 상업적으로 입수 가능한 다-목적 디지털 레이저 센서일 수 있으며, 이는 조명 소스로서 그 안에 레이저를 포함할 수 있다. 레이저 센서는 진동하는 타깃 또는 배경에 의해 가장 덜 영향을 받는 적어도 하나의 면적 빔(area beam)을 출력할 수 있다. 레이저 센서는, 센서 반사기 위치가 변하더라도 안정적인 검출을 제공할 수 있도록, 적당히 넓은 또는 넓은 레이저 빔을 사용할 수 있다. 관련 업계의 통상의 기술자가 쉽게 이해할 수 있는 바와 같이, 현재의 또는 가장 최근의 제1 갭 높이(106)의 크기는, 반사기로부터 반사되는 광의 양과 관련이 있거나, 이로부터 추정 가능하거나, 결정 가능하다. 레이저 센서는 제어기(28)에 통신 가능하게 연결될 수 있다.
카메라는 이러한 목적에 적절한, 상업적으로 입수 가능한 비디오 카메라(예를 들어, 고속 비디오 카메라)일 수 있으며, 제어기(28)에 통신 가능하게 연결될 수 있다. 비디오 이미지 시퀀스 또는 스트림 내의 개별적인 비디오 이미지 시퀀스에 대해서, 부품 픽업 작업 중에 표시기의 표시에 의해 나타나는, 포착된 제2 갭의 최대 크기 또는 최대 높이에 대응하는 포착되는 이미지 내에서, 카메라에 의해 포착된 표시기의 표시의 분석에 기초한 이미지 처리 작업에 의해 현재 또는 가장 최근의 제1 갭 높이(106)의 크기가 컴퓨팅될 수 있으며, 제2 갭의 최대 크기는 부품 픽업 작업 중에 스프링 안내 홀더(56)의 하부가 하우징(54)을 향해 위쪽으로 변위한 결과로서 제1 갭의 최소 높이(108)에 대응된다. 표시기에 의해 표시되는, 포착된 제2 갭의 최대 크기 또는 최대 높이는, 관련 기술분야의 통상의 기술자가 쉽게 이해할 수 있는 방식으로 제1 갭의 높이와 상관될 수 있다.
본 개시에 따른 실시예들은 기술자(사람)의 개입 없이도 적어도 두 가지 점에서 유리하게 사용될 수 있다. 첫 번째는, 수동 교정 공정을 자동화된 또는 자동 교정 공정으로 교체한다는 점이다. 본 개시에 따른 자동-교정 메커니즘은 픽업 헤드를 홈 위치에 대략적으로 1마이크론의 정확도 내로, 정확하게 또는 매우 정확하게 위치 설정하도록 구성될 수 있다. 이러한 자동-교정 메커니즘은 종래의 수동 픽업 헤드 교정 과정과 연관된 인적 오류와 긴 설정/교정 시간을 제거한다. 두 번째는, 픽업 헤드(36)가 (a) 예를 들어 시간에 따른 흡인 팁의 마모와는 상관없이, 부품 픽업 작업 중에 의도한, 사전 결정된, 거의-최적의 또는 최적의 수직 이동 범위 내에서 유지되고, 및/또는 흡인 팁의 교체에 의해 변경된 또는 비-최적의 흡인 팁 원위 단부 위치 내에서 유지되며, (b) 부품 픽업 과정 중에 부품(100)을 과하게 가압하는 것이 방지되도록, 부품 픽업 작업의 시퀀스 중에 픽업 헤드의 수직 이동 위치가 조절되도록 하는, 가능하게는 선형 모터(예를 들어, 보이스 코일)에 적용되는 피드백 제어 신호의 생성과 함께, 하측 스프링 안내 홀더가 하우징을 향해 최대 정도로 변위한 것에 대응하는 제1 및/또는 제2 갭 높이를 자동으로 추정, 결정, 모니터링, 및/또는 측정한다는 점이다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 자동 픽업 헤드 수직 위치 교정 및 모니터링, 추정, 결정 및/또는 조절 서브 시스템 또는 메커니즘의 개략적인 블록 다이어그램이다. 반사기/표시기(80)는 전술한 메커니즘으로 픽업 헤드(36)의 일부를 구성할 수 있다. 반사기/표시기(80)에 의해 반사된 조명을 포착할 때, 감지 서브시스템(20)은 제어기(28)와 통신할 수 있으며, 제어기는, 프로그램 명령어(예를 들어, 메모리-상주 프로그램 명령어)가 실행되었을 때, (예를 들어, 반복된, 거의 실시간 또는 실시간 기반으로) 하나 이상의 시간에 또는 시간의 함수로서 제1 및/또는 제2 갭 높이를 추정 또는 결정하여, 하나 이상의 부품 픽업 작업 중에 픽업 헤드 하우징(54)에 대한 스프링 안내 홀더(56)의 현재 변위 또는 최대 변위를 추정 또는 결정하기 위해, 레이저 센서에 의한 신호 출력을 분석하거나 및/또는 카메라에 의해 포착되는 이미지를 처리하는 프로그램 명령어를 실행하도록 구성되는 처리 유닛(29)을 포함한다. 또한, 픽업 헤드 스프링에 의해 부품에 인가되는 압축력을 추정 또는 측정하기 위해, 제어기(28)에 의해 컴퓨팅된 제1 갭 높이(106) 및/또는 제2 갭 높이(110)가 변환될 수 있다. 그 다음, (i) 픽-앤-플레이스 메커니즘(18)의 작동 또는 추가적인 작동 이전에, 홈 위치의 자동 교정 또는 자동 재교정을 하거나, 및/또는 (ii) 부품 픽업 작업 중에, 부품(100)에 불충분한 또는 과도한 힘이 가해지는지 자동 검출 및 모니터링하기 위해, 픽업 헤드를 이동시키거나 픽업 헤드의 수직 이동을 조절하도록, (예를 들어, 프로그램 명령어의 제어기 실행에 의해) 일련의 신호가 생성된다. 주어진 시간에, 반사된 조명 신호 강도 및/또는 검출된 표시기 표시에 의해 표시되는 제2 갭(72)의 높이는, 관련 분야의 통상의 기술자가 용이하게 이해할 수 있는 방식인 종래의 수학 연산에 따라, 그 시간의 제1 갭(70)의 높이 및/또는 픽업 헤드 스프링(60)에 의해 부품 픽업 표면에 인가되는 힘과 수학적으로 상관될 수 있다.
도 7의 서브 시스템에 대한 자동 교정의 비-제한적인 예시가 설명된다. 예를 들어, 픽업 헤드 수직 이동 및 홈 위치 자동-교정 공정이 설명된다. 홈 위치의 설정이 전체적으로 자동으로 수행될 수 있어, 기술자에 의해 수동으로 실시되는 교정의 시행착오 시퀀스(들)이 제거된다. 일 실시예에서, 레이저 센서/카메라(81)는 사용자 인터페이스(33)를 통해 스위치 온 되거나, 픽업 헤드(36)가 부품(100) 위에 위치 설정된 이후에 제어 패널(27)의 "홈" 스위치/GUI가 활성화될 수 있다. 그러면, 레이저 센서/카메라(81)는 반사기/표시기(80)를 검출할 수 있어, 홈 위치가 자동으로 결정될 수 있다.
도 7에 도시된 것과 같은 서브 시스템에 대한, 홈 위치 교정 시퀀스(200)의 비-제한적인, 대표 공정이 도 8에 도시된다. 예를 들어, 선형 모터(40)(예를 들어, 보이스 코일)에 단일 전기 펄스를 가한 것에 응답하여 발생하는 픽업 헤드(36)의 미세한 수직 위치 설정의 증분(increments)은 사전 결정된, 예를 들어 1마이크론의 수직 이동 증분에 대응한다.
단계 201에서, 예측된, 추정된 또는 측정된/알려진 수직 거리만큼 초기 수직 위치로, 예컨대 목표 부품 픽업 위치의 0.3mm 위로, 픽업 헤드(36)를 배치하기 위해, 픽업 헤드의 Z-하향 운동이 발생한다. 단계 202에서, 반사기/표시기(80)로부터 반사된 조명이 (예를 들어, 제2 갭(72)이 대응하는 제2 갭 임계 높이(110max)에 도달한 결과로서) 조명의 최소 임계 검출 수준을 만족함 또는 약간 초과함을 검출한 결과로서 센서가 "ON"으로 인식(register)될 때까지, 100 펄스(이 비-제한적인 대표 예시에서는 100펄스=100마이크론임)만큼 픽업 헤드가 Z-하향 운동한다.
단계 203에서, 제어기(28)는 현재 픽업 헤드 높이를 등록한다. 단계 204에서, 픽업 헤드 Z-상향 운동이 100 펄스만큼 진행된다. 단계 205에서, 전술한 것과 같이, 센서가 "ON"될 때까지, 10-펄스만큼 픽업 헤드가 Z-하향 운동한다. 단계 206에서, 제어기가 픽업 헤드 높이를 등록한다. 단계 208에서, 전술한 것과 같이, 센서가 "ON"이 될 때까지, 1-펄스만큼 픽업 헤드가 Z-하향 운동한다. 단계 209에서, 제어기(28)가 현재 픽업 헤드 수직 위치를 목표 수직 부품 픽업 위치로 등록한다. 단계 210에서, (예를 들어, Z-샤프트(44)를 아래로 변위시키기 위해 Z-샤프트(44)에 힘을 주도록 구성되는 푸셔 암(42)의 팁이 Z-샤프트(44)의 상단부 바로 위에 오도록) 사전 결정된 거리를 지나 또는 사전 결정된 펄스 수만큼 픽업 헤드가 홈 위치로 Z-상향 운동한다(즉, 수직으로 위쪽으로 변위함).
이러한 자동화된 또는 자동 교정 시퀀스는, 교정된 부품 픽업 위치 및 대응하는 교정된 홈 위치를 설정 또는 재-설정하기 위해, 적어도 한번 수행될 수 있고, 임의의 횟수만큼 반복될 수 있으며, 이는 1.0 내지 3.0 마이크론(예를 들어, 대략 1.0 마이크론) 이내의 정확도로 일정하게 재현 가능하다. 이는 종래의 수동 교정 공정으로는 불가능한 것이다.
"홈" 위치를 교정할 때, 픽-앤-플레이스 메커니즘(18)은 픽-앤-플레이스 작업의 일부로서, 부품 픽업 작업을 수행할 준비가 되어 있다. 앞서 말한 비-제한적인 대표 예시에 추가적으로, 예를 들어 도 7의 서브 시스템을 사용한 자동 픽업 헤드 모니터링, 측정 및 조절 공정이 설명된다.
비-제한적인 공정(300)이 도 9에 도시된다. 단계 301에서, 부품 픽업 조립체 또는 픽업 헤드(36)가 교정된 홈 위치에 배치된다. 단계 302, 303 및 304에서, 픽업 헤드는 홈 위치로부터 멀어져 부품 픽업 표면(102)을 향해 부품 픽업 위치로, Z-방향으로 이동된다. 예를 들어, 반사기/표시기(80)가 노출될 때, 부품 픽업 위치에 도달한다. (예를 들어, 제2 갭이 대응하는 임계 제2 갭 높이에 도달한 결과) 반사기로부터 반사된 조명이 최소 임계 조명 검출 수준을 만족하거나 이를 약간 넘어서면, 센서(81)가 "ON"이 된다.
부품(100)이 견고하고 수직으로 변형될 수 없는 부품 지지 표면에 전달되는 경우, 진공 또는 흡인력이 흡입 팁(52)을 통해 활성화되는데(turn on), 이러한 힘은 부품(100)을 부품 지지 표면에 유지시키는 임의의 반대방향 진공 힘 또는 흡인력을 극복하기에 충분한 수준으로 활성화된다. 이 힘에 의해, 부품(100)이 부품 지지 표면으로부터 멀어지도록 위쪽으로 흡인 팁(52)까지 끌어 당겨져, 흡인 팁(52)과 부품 픽업 표면(102)이 확실하게 맞닿게 된다.
부품(100)이, 예컨대 필름 프레임에 의해 지지되는 접착 테이프와 같이, 접착성이 있거나 수직으로 변형 가능한 표면에 지탱되는 경우, 픽업 헤드는 반사기/표시기(80)가 노출될 때까지 계속해서 Z방향으로 하향 운동한다. 센서(81)는, 제2 갭의 목표 높이 범위 또는 목표 높이에 대응하는 반사된 조명 강도(이는 스프링 안내 홀더(56)의 하부와 하우징(54) 사이의 분리 거리의 목표 범위 또는 목표 거리와 연관성이 있음 또는 대응함)를 등록하여, 흡인 팁(52)과 부품 픽업 표면(102)이 압축 방식으로 맞닿았고, 압축력이 목표 압축력 범위 또는 수준이거나 그러한 범위 내에 있음을 나타내며, 그 다음 흡인 팁(52)과 부품 픽업 표면(102) 사이에 맞닿은 것이 확실하게 유지되도록 진공 또는 흡인력이 활성화된다.
단계 305에서, 제어기(28)는 센서(81)와의 신호 통신에 기초하여, 픽업 헤드의 현재 수직 위치, 센서의 현재 신호 수준 및 제1 및/또는 제2 갭의 현재 높이를 결정 또는 기록한다. 단계 306에서, 제어기(28)는, 현재 픽업 헤드의 수직 위치, 현재 제1 및/또는 제2 갭의 높이 및 픽업 헤드 스프링 파라미터에 기초하여, 픽업 헤드 스프링(60)에 의해 부품(100)에 인가되는 현재 압축력을 컴퓨팅한다. 단계 307에서는, 필요에 따라, 제어기(28)가 픽업 헤드 Z-하향 운동을 증가 또는 감소하여, (예를 들어, 동적 기반으로 또는 온-더-플라이로) 픽업 헤드 스프링(60)에 의해 최소 임계 압축력이 부품(100)에 인가되도록, 또는 픽업 헤드 스프링(60)에 의해 부품에 인가되는 압축력이 최대 압축력을 초과하지 않도록 한다.
또한, 필요에 따라서는 단계 307에서, 현재 부품 픽업 작업 중에 또는 다음 부품 픽업 작업 이전에, 예를 들어 동적 기반으로 또는 온-더-플라이로, 제어기(28)가 현재 픽업 헤드 수직 위치와 현재 제2 갭 높이를 나타내는 현재 센서 신호 출력에 기초하여, 조절된 홈 위치를 결정하거나 재교정된 홈 위치를 설정하며, 현재 제2 갭의 높이에서 픽업 헤드 스프링(60)에 의해 최소 임계 압축력이 부품(100)에 인가되거나, 픽업 헤드 스프링(60)에 의해 부품(100)에 인가되는 압축력이 최대 압축력을 초과하지 않는다. 단계 308에서, 픽업 헤드는 원래의 홈 위치 또는 조절된 홈 위치로 복귀하며, 이 위치로부터 후속하는, 다음의 또는 연속적인 부품 픽업 작업이 시작하여, 부품의 픽-앤-플레이스 작업의 시퀀스를 연속할 수 있다.
위의 설명으로부터, 본 개시의 특정 실시예에 따른 시스템, 서브 시스템, 설비, 장치 및 과정에 대한 비-제한적이고 대표적인 예시가 설명되었다. 관련 분야의 통상의 기술자라면, 본 개시의 실시예의 범위를 벗어나지 않고, 전술된 실시예들의 특정 형태, 배열 및/또는 구조에 다양한 변형을 할 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (20)

  1. 부품 핸들링 디바이스에 의한 부품 회수 공정 중에, 캐리어 또는 지지 표면으로부터 부품에 인가되는 압축력을 교정하는 시스템으로,
    상기 시스템은,
    센서;
    기준 구조체와 하우징, 스프링 안내 홀더를 포함하는 부품 픽업 조립체로, 스프링 안내 홀더는 흡인 팁과, 하우징과 기준 구조체 내에 상주하는 탄성 부재에 커플링되고, 스프링 안내 홀더와 하우징이 서로로부터 이격되어 그 사이에 가변의 제1 갭이 정의되는, 부품 픽업 조립체;
    기준 구조체와, 하우징에 위치하는 시스(sheath)에 의해 형성되는 게이트로, 기준 구조체가 하우징으로부터 이격되어 그 사이에 가변의 제2 갭이 정의되는, 게이트; 및
    제2 갭 내에 위치하는 검출 구조체로, 제2 갭에 의해 센서가 검출 구조체의 일부를 검출할 수 있고, 제2 갭의 크기에서 검출 구조체의 검출된 부분은 가변의 제1 갭의 높이와 연관성이 있으며, 가변의 제1 갭의 높이는 탄성 부재에 의해 부품에 인가되는 사전 결정된 기준 임계 압축력과 연관성이 있는, 검출 구조체;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 부품에 인가되는 압축력 교정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    시스가 센서의 광학 이동 경로의 가시선 또는 관측 시야에 있을 때, 시스는 센서로부터 검출 구조체로 향하고 검출 구조체로부터 반사되어 센서로 향하는 조명을 차단하거나 일부 차단하는 것을 특징으로 하는, 부품에 인가되는 압축력 교정 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    검출 구조체가 반사기를 포함하고, 센서가 레이저 센서를 포함할 때, 검출 구조체로부터 반사되어 센서에 의해 검출되는 조명의 광량(amount) 또는 강도는 가변의 제2 갭의 크기, 치수 또는 높이와 연관성이 있는 것을 특징으로 하는, 부품에 인가되는 압축력 교정 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    검출 구조체가 교정된 표시기를 포함하고, 센서가 이미지 포착 디바이스를 포함할 때, 검출 구조체에 의해 지탱되어(carry) 센서에 의해 포착되는 표시는 가변의 제2 갭의 크기, 치수 또는 높이와 연관성이 있는 것을 특징으로 하는, 부품에 인가되는 압축력 교정 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    부품 픽업 조립체가 초기의 교정된 위치에 있을 때, 가변의 제1 갭의 초기 높이가 교정되고, 부품 픽업 조립체의 초기의 교정된 위치는, 부품의 픽업 표면의 사전 결정된 위치와 가장 근접한 공간적 관계에 있는 것을 특징으로 하는, 부품에 인가되는 압축력 교정 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    시스는,
    센서가 검출 구조체를 검출할 수 없도록, 가변의 제2 갭이 완전히 폐쇄된 위치;
    센서가 검출 구조체의 일부를 검출할 수 있도록, 가변의 제2 갭이 부분적으로 개방된 다양한 위치; 및
    센서가 검출 구조체의 최대 부분을 검출할 수 있도록, 가변의 제2 갭이 완전히 개방된 위치;를 제공하는 게이트로서의 역할을 하고,
    가변의 제2 갭이 완전히 폐쇄된 위치로부터 가변의 제2 갭이 완전히 개방된 위치까지의 게이트의 개방은, 허용되는 또는 용인되는 제1 갭의 높이에 대응하도록 설정되는 제2 갭의 높이에 대응하는 것을 특징으로 하는, 부품에 인가되는 압축력 교정 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    센서는, 센서에 의해 포착되는 조명의 강도 또는 검출 구조체의 크기, 수치 또는 높이의 분석에 기초한 이미지 처리 작업에 의해, 가변의 제1 갭의 높이에 대응하여 부품에 인가되는 압축력을 컴퓨팅하는 제어기에 통신 가능하게 접속되는 것을 특징으로 하는, 부품에 인가되는 압축력 교정 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    제어기는,
    초기의 교정된 위치에 1 마이크론의 정확도 이내로 부품 픽업 조립체를 위치 설정하기 위해; 그리고
    부품 픽업 작업 중에 부품 픽업 조립체가 사전 결정된 수직 이동 범위 내에 유지되고, 부품 픽업 과정 중에 부품 픽업 조립체가 부품을 과도하게 가압하는 것이 방지되도록, 부품 픽업 조립체의 수직 이동의 위치를 동적으로 조절하기 위해;
    자동-교정 메커니즘을 제공하도록 추가적으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 부품에 인가되는 압축력 교정 시스템.
  9. 부품 핸들링 디바이스에 의해 캐리어 또는 지지 표면으로부터 부품을 회수하는 공정 중에 부품에 인가되는 압축력을 교정하는 방법으로,
    상기 방법은,
    센서를 제어기에 접속하는 단계;
    기준 구조체, 하우징, 그리고 하우징과 기준 구조체 내에 상주하는 탄성 부재와 흡인 팁에 커플링되는 스프링 안내 홀더를 포함하는 부품 픽업 조립체를 제공하는 단계;
    스프링 안내 홀더와 하우징 사이에 가변의 제1 갭이 정의되도록, 스프링 안내 홀더와 하우징을 서로로부터 이격시키는 단계;
    기준 구조체와, 하우징에 위치하는 시스를 포함하는 게이트를 형성하는 단계;
    기준 구조체와 하우징 사이에 가변의 제2 갭이 정의되도록, 기준 구조체를 하우징으로부터 이격시키는 단계; 및
    크기가 정해진(sized) 가변의 제2 갭에서 검출 구조체의 검출된 부분과 가변의 제1 갭의 높이를 연관시키는(correlate)단계로, 가변의 제1 갭의 높이가 부품에 인가되는 사전 결정된 임계 압축력과 연관성이 있는, 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 부품에 인가되는 압축력 교정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    시스가 센서의 광학 이동 경로의 가시선 또는 관측 시야에 있을 때, 시스는 센서로부터 검출 구조체를 향하고 검출 구조체로부터 반사되어 센서를 향하는 조명을 차단하거나 부분적으로 차단하는 것을 특징으로 하는, 부품에 인가되는 압축력 교정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    검출 구조체가 반사기를 포함하고, 센서가 레이저 센서를 포함할 때, 검출 구조체로부터 반사되어 센서에 의해 검출되는 조명의 광량과 강도를 가변의 제2 갭의 크기, 치수 또는 높이와 연관시키는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 부품에 인가되는 압축력 교정 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    검출 구조체가 교정된 표시기를 포함하고, 센서가 이미지 포착 디바이스를 포함할 때, 검출 구조체에 의해 지탱되어 센서에 의해 포착되는 표시를 가변의 제2 갭의 크기, 치수 또는 높이와 연관시키는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 부품에 인가되는 압축력 교정 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 방법은 부품 픽업 조립체가 초기의 교정된 위치에 있을 때 가변의 제1 갭의 초기 높이를 교정하는 단계를 추가적으로 포함하고, 부품 픽업 조립체의 초기의 교정된 위치는 부품의 픽업 표면의 사전 결정된 위치와 공간적 관계에 있는 것을 특징으로 하는, 부품에 인가되는 압축력 교정 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    시스는,
    센서가 검출 구조체를 검출할 수 없도록, 가변의 제2 갭이 완전히 폐쇄된 위치;
    센서가 검출 구조체의 일부를 검출할 수 있도록, 가변의 제2 갭이 부분적으로 개방된 다양한 위치; 및
    센서가 검출 구조체의 최대 부분을 검출할 수 있도록, 가변의 제2 갭이 완전히 개방된 위치;를 가능하게 하는 게이트로서의 역할을 하고,
    가변의 제2 갭이 완전히 폐쇄된 위치로부터 가변의 제2 갭이 완전히 개방된 위치까지의 게이트의 개방은, 허용 가능한 또는 수용 가능한 제1 갭의 높이에 대응하도록 설정되는 가변의 제2 갭의 높이에 대응하는 것을 특징으로 하는, 부품에 인가되는 압축력 교정 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    탄성 부재는 스프링이고, 가변의 제2 갭에 대응하는 게이트가 가변의 제2 갭이 완전히 폐쇄된 위치에 있을 때 스프링은 압축되지 않아서, 스프링에 의해 부품에 아무런 압축력도 인가되지 않는 것을 특징으로 하는, 부품에 인가되는 압축력 교정 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    탄성 부재는 스프링이고, 게이트가 가변의 제2 갭이 완전히 개방된 위치에 있을 때, 스프링은 부품에 인가되는 과도한 힘을 흡수하는 것을 특징으로 하는, 부품에 인가되는 압축력 교정 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    센서에 의해 포착되는 조명의 강도 또는 검출 구조체의 크기, 치수 또는 높이의 분석에 기초한 이미지 처리 작업에 의해, 가변의 제1 갭의 높이에 대응하여 부품에 인가되는 압축력을 컴퓨팅하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 부품에 인가되는 압축력 교정 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    제어기는,
    초기의 교정된 위치에 1 마이크론의 정확도 이내로 부품 픽업 조립체를 위치설정 하기 위해, 그리고
    부품 픽업 작업 중에 부품 픽업 조립체가 사전 결정된 수직 이동 범위 내에 유지되고, 부품 픽업 과정 중에 부품 픽업 조립체가 부품을 과하게 가압하는 것이 방지되도록, 부품 픽업 조립체의 수직 이동의 위치를 동적으로 조절하기 위해,
    자동-교정 메커니즘을 제공하도록 추가적으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 부품에 인가되는 압축력 교정 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 방법은 부품 픽업 조립체의 초기 위치를 세팅하는 자동 교정 방법을 추가적으로 포함하고,
    상기 자동 교정 방법은,
    제어기에 의해 사전 결정된 부품 핸들링 디바이스의 초기 높이에 부품 픽업 조립체를 배치하기 위해, 부품 핸들링 디바이스의 부품 픽업 조립체를 이동시키는 단계;
    센서를 활성화하는 단계;
    센서가 검출 구조체를 검출할 때까지, 제1 증분 펄스만큼 부품 픽업 조립체를 하향 이동시키는 단계;
    제1 부품 픽업 조립체 높이를 등록하는 단계;
    제1 증분 펄스만큼 부품 픽업 조립체를 상향 이동시키는 단계;
    센서가 검출 구조체를 검출할 때까지, 제2 증분 펄스만큼 부품 픽업 조립체를 하향 이동시키는 단계;
    제2 부품 픽업 조립체 높이를 등록하는 단계;
    제2 증분 펄스만큼 부품 픽업 조립체를 상향 이동시키는 단계; 및
    제어기에 의해 제1 및 제2 부품 픽업 조립체 높이를 포함하는 교정된 부품 픽업 조립체 높이를 설정하는 단계;를 포함하고, 제1 및 제2 부품 픽업 조립체 높이는 복수의 부품 픽업 조립체 높이에 대응하고, 제1 증분 펄스는 그 크기가 제2 증분 펄스보다 큰 것을 특징으로 하는, 부품에 인가되는 압축력 교정 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 방법은 부품 픽업 조립체의 교정된 위치를 자동 모니터링, 측정 및 조절하는 방법을 추가적으로 포함하고,
    상기 부품 픽업 조립체의 교정된 위치를 자동 모니터링, 측정 및 조절하는 방법은,
    제어기에 의해 교정된 부품 픽업 조립체 높이에 부품 픽업 조립체를 배치하는 단계;
    부품이 회수될 때, 검출 구조체의 일부를 검출하는 단계;
    센서와 제어기 사이의 신호 통신에 기초하여, 복수의 부품 픽업 조립체 높이를 결정하는 단계;
    제어기에 의해 압축력을 컴퓨팅하는 단계;
    부품으로의 사전 결정된 임계 압축력에 따라 복수의 부품 픽업 조립체 높이를 조절하거나, 현재 부품 픽업 작업 시 또는 다음의 부품 픽업 작업 이전에 재교정된 부품 픽업 조립체 높이를 설정하는 단계; 및
    연속하는 부품 픽업 작업이 부품 회수 공정의 시퀀스를 계속하도록, 부품 픽업 조립체를 원래 높이로 또는 재교정된 부품 픽업 조립체 높이로 복귀시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 부품에 인가되는 압축력 교정 방법.
KR1020187036604A 2016-06-15 2017-06-12 부품 픽업 작업 중에 픽업 헤드의 위치 및 힘을 자동으로 세팅, 교정 및 모니터링 또는 측정하는 장치 및 방법 KR102361571B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662350685P 2016-06-15 2016-06-15
US62/350,685 2016-06-15
PCT/SG2017/050295 WO2017217931A1 (en) 2016-06-15 2017-06-12 Apparatus and method for automatically setting, calibrating and monitoring or measuring pickup head position and force during component pickup operations

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190009342A true KR20190009342A (ko) 2019-01-28
KR102361571B1 KR102361571B1 (ko) 2022-02-10

Family

ID=60661427

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187036604A KR102361571B1 (ko) 2016-06-15 2017-06-12 부품 픽업 작업 중에 픽업 헤드의 위치 및 힘을 자동으로 세팅, 교정 및 모니터링 또는 측정하는 장치 및 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10475690B2 (ko)
KR (1) KR102361571B1 (ko)
TW (1) TWI740966B (ko)
WO (1) WO2017217931A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102142264B1 (ko) 2019-10-18 2020-08-07 동의대학교 산학협력단 작업 공정에서 획득한 데이터의 완성도를 측정하여 제품의 출하를 모니터링하는 장치 및 방법
KR20200109685A (ko) 2019-03-14 2020-09-23 유한책임회사 세봉 플렉서블 필름용 픽업툴 및 이의 제어방법

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018068037A1 (en) * 2016-10-07 2018-04-12 Children's National Medical Center Robotically assisted ankle rehabilitation systems, apparatuses, and methods thereof
CN108502536A (zh) * 2018-05-30 2018-09-07 珠海格力智能装备有限公司 搬运夹具及具有其的搬运装置
US11234351B2 (en) * 2018-10-18 2022-01-25 Facebook Technologies, Llc Display fabrication microassembly system
TWI694611B (zh) * 2019-05-01 2020-05-21 蔡東猛 微型發光二極體和影像感測元件測試和修復流程
CN110530564B (zh) * 2019-09-07 2021-04-06 浙江宸通电子科技有限公司 一种选针器的刀头检测设备
TWI743870B (zh) * 2020-07-06 2021-10-21 友達光電股份有限公司 排片機構
CN112390016A (zh) * 2020-12-10 2021-02-23 苏州斯尔特微电子有限公司 大尺寸晶圆吸附定位装置
US11912513B1 (en) * 2021-04-14 2024-02-27 Amazon Technologies, Inc. Robotic system camera calibration and localization using robot-mounted registered patterns
US20230257150A1 (en) * 2022-02-11 2023-08-17 Cp Packaging, Llc System For Automatic Calibration Of An Initial Position Of A Moveable Machine Component
CN114719717B (zh) * 2022-04-13 2023-06-20 重庆电子工程职业学院 冲压模具的修模方法
CN116007843B (zh) * 2023-02-09 2024-02-09 连云港亿润工业科技有限公司 一种压力表检验装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050076714A (ko) * 2004-01-21 2005-07-26 에이에스엠 어쌤블리 오토메이션 리미티드 본딩 툴의 얼라인을 위한 장치 및 방법
KR100815136B1 (ko) * 2006-11-10 2008-03-20 세크론 주식회사 반도체소자용 스트립 피커장치
KR20110137602A (ko) * 2010-06-17 2011-12-23 한미반도체 주식회사 다이 본딩 장치의 본드 헤드
KR101394496B1 (ko) * 2009-09-25 2014-05-14 세메스 주식회사 멀티픽커장치 및 이를 이용한 반도체소자흡착방법

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5065933A (en) * 1990-09-19 1991-11-19 At&T Bell Laboratories Electronic device manipulating apparatus and method
US5500589A (en) * 1995-01-18 1996-03-19 Honeywell Inc. Method for calibrating a sensor by moving a magnet while monitoring an output signal from a magnetically sensitive component
US6605500B2 (en) * 2000-03-10 2003-08-12 Infotech Ag Assembly process
US6640423B1 (en) * 2000-07-18 2003-11-04 Endwave Corporation Apparatus and method for the placement and bonding of a die on a substrate
WO2004083824A1 (en) * 2003-03-20 2004-09-30 Dakocytomation Denmark A/S System for establishing a sample cover on a substrate
JP4574240B2 (ja) * 2004-06-11 2010-11-04 キヤノン株式会社 加工装置、加工方法、デバイス製造方法
US8606540B2 (en) * 2009-11-10 2013-12-10 Projectionworks, Inc. Hole measurement apparatuses
WO2011127306A1 (en) * 2010-04-07 2011-10-13 Sensortech Corporation Contact sensors, force/pressure sensors, and methods for making same
WO2014085732A1 (en) * 2012-11-28 2014-06-05 Notheastern University Virtually-interfaced robotic ankle & balance trainer
TW201423127A (zh) * 2012-12-14 2014-06-16 Hon Tech Inc 電子元件壓接單元、壓接控制方法及其應用之作業設備
BR112015028905A2 (pt) * 2013-05-21 2017-07-25 Orpyx Medical Tech Inc conjunto de aquisição de dados de pressão, e, método de adquirir dados de pressão
US9513721B2 (en) * 2013-09-12 2016-12-06 Microsoft Technology Licensing, Llc Pressure sensitive stylus for a digitizer
WO2015042698A1 (en) * 2013-09-27 2015-04-02 Cold Bore Technology Inc. Methods and apparatus for operatively mounting actuators to pipe
TWI575646B (zh) * 2014-10-24 2017-03-21 Hon Tech Inc The monitoring unit of the electronic component moving mechanism and the operating equipment for its application

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050076714A (ko) * 2004-01-21 2005-07-26 에이에스엠 어쌤블리 오토메이션 리미티드 본딩 툴의 얼라인을 위한 장치 및 방법
KR100815136B1 (ko) * 2006-11-10 2008-03-20 세크론 주식회사 반도체소자용 스트립 피커장치
KR101394496B1 (ko) * 2009-09-25 2014-05-14 세메스 주식회사 멀티픽커장치 및 이를 이용한 반도체소자흡착방법
KR20110137602A (ko) * 2010-06-17 2011-12-23 한미반도체 주식회사 다이 본딩 장치의 본드 헤드

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200109685A (ko) 2019-03-14 2020-09-23 유한책임회사 세봉 플렉서블 필름용 픽업툴 및 이의 제어방법
KR102142264B1 (ko) 2019-10-18 2020-08-07 동의대학교 산학협력단 작업 공정에서 획득한 데이터의 완성도를 측정하여 제품의 출하를 모니터링하는 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102361571B1 (ko) 2022-02-10
TW201803790A (zh) 2018-02-01
US20170365501A1 (en) 2017-12-21
US10475690B2 (en) 2019-11-12
TWI740966B (zh) 2021-10-01
WO2017217931A1 (en) 2017-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102361571B1 (ko) 부품 픽업 작업 중에 픽업 헤드의 위치 및 힘을 자동으로 세팅, 교정 및 모니터링 또는 측정하는 장치 및 방법
US9669550B2 (en) Pick and place device with automatic pick-up-height adjustment and a method and a computer program product to automatically adjust the pick-up-height of a pick and place device
US8212577B2 (en) Needle trace transfer member and probe apparatus
US20170148759A1 (en) Bonding apparatus and bonding method
US8030955B2 (en) Probe card inclination adjusting method, inclination detecting method and storage medium storing a program for performing the inclination detecting method
KR101774670B1 (ko) 본딩 장치 및 본딩 방법
US10492351B2 (en) Mounting apparatus and measuring method
JP6021550B2 (ja) 電子部品実装装置
KR101096927B1 (ko) 다이본더의 본드헤드를 정렬시키는 방법
JP5359801B2 (ja) 電子部品検査装置、および電子部品搬送装置
EP3764763A1 (en) Component mounting system
WO2015161256A1 (en) A pick and place device with automatic pick-up-height adjustment and a method and a computer program product to automatically adjust the pick-up-height of a pick and place device
KR20180041048A (ko) 전자부품 테스트용 핸들러 및 그 티칭점 조정 방법
KR101871207B1 (ko) 부품 실장 장치, 표면 실장기, 및 흡착 높이 위치의 검출 방법
TWI605999B (zh) 剝離方法及剝離裝置
US9594312B2 (en) Processing apparatus, processing method, and device manufacturing method
JP2015162555A (ja) 切削装置
TW202303085A (zh) 試驗裝置及試驗方法
US20210127535A1 (en) Component placing device and component placing method
KR102096567B1 (ko) 반도체 소자 픽업 장치
KR102181497B1 (ko) 반도체 소자 이송 장치의 검사 방법
JP5865294B2 (ja) ボール搭載装置およびボール搭載方法
US6289256B1 (en) Method and apparatus for mounting parts
WO2022009409A1 (ja) 部品実装装置
CN113433134A (zh) 检测方法、检测设备及计算机可读存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant