KR20230160074A - 컨포컬센서를 이용하는 리웍 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

리웍작업을 위한 캘리브레이션 장치는 공압 제어와 정밀 토출을 수행하는 디스펜서 헤드와 컨트롤러; 정밀 위치 제어를 수행하는 정밀 직교3축 로봇; 정밀한 작업위치 교정 및 보정하는 공초점센서;디스펜서 노즐의 높이 교정하는 로드셀과 앰프 및 제어 응용프로그램을 포함하여 구성될 수 있다.

Description

컨포컬센서를 이용하는 리웍 시스템 및 방법{Rework system and method using confocal sensor}

본 개시는 컨포컬센서를 이용하는 리웍 시스템 및 방법에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

각종 전자 제품에 부품으로 사용되는 기판에 반도체칩을 실장하는 다양한 기술이 존재하는데, 이 중 특히,200PIN이 넘는 다핀 반도체칩을 실장하는 경우에 제품의 소형화, 경량화, 고기능화 경향에 따라 뒷면에 구형의 납땜을 ARRAY 상으로 줄지어 배열해 LEAD를 대신하는 BGA 또는 SMD와 같은 표면 실장형 반도체칩을 갖는 기판제작 기술이 널리 사용되고 있다. 그런데 반도체칩을 기판의 표면에 실장하는 중에 반도체칩이 쇼트(SHOT), 역삽(거꾸로 실장), 오삽(잘못된 위치에 실장), 미납(미실장) 등의 불량품이 발생하거나, 전자 제품의 오래된 사용으로 기판의 일부 반도체칩이 파손, 훼손되었을 경우에 실장이 잘못된 불량 반도체칩 또는 훼손된 반도체칩만을 교체하여 기판을 수리하는 것이 기판제작자나 제품의 사용자에게 비용을 저감시킬 수 있어 매우 유리하다.

상기와 같이, 실장된 칩을 교체하여 수리하기 위한 종래기술로는 등록특허 제10-1528201호 "BGA 리워크 시스템"이 있는데,상기 종래기술은 볼 그리드 배열(ball grid array, BGA)을 가열하여 인쇄회로기판에 실장된 칩 등의 수리 또는재생을 위한 디솔더링(De-Soldering) 또는 솔더링 작업을 수행하는 리워크(rework, 재작업) 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동화된 ＢＧＡ 리워크를 구현하기 위하여 필수적인 드러 낸(Pick-Up) 반도체칩의 자리에남아 있는 잔사(잔류 솔더)를 PCB에서 자동으로 제거하기 위한 잔사 제거장치를 필수로 하는 ＢＧＡ 리워크 시스템에 관한 것으로, 수리대상 PCB에서 반도체칩을 들어 낸 후, 솔더잔사를 제거하기 위한 것으로, PCB의 반도체칩 분리자리 크기에 상응하는 크기를 갖는 흡수체; 상기 PCB에 남은 잔사 용융을 위한 히팅부재;를 포함하는잔사제거장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.그러나 상기 종래기술은 사용자가 직접 손으로 잡고 들어내고자 하는 칩 부분을 가열하는 것으로, 사용자의 기술에 따른 정밀함이 필요하며, 가열하는 일정시간동안 직접 손으로 들고 있어야 하므로, 가열시간이 길어질수록 사용의 어려움이 생기는 문제가 있다.

또한 종래기술로 본 출원인이 고안한 등록특허 제10-1381559호 "BGA 리워크 장치 및 방법"이 있는데,상기 종래기술은 BGA가 위치하는 제1 트레이, 접합용 페이스트가 위치하는 제2 트레이, 상기 제1 트레이에 위치하는 상기 BGA를 픽업하고, 픽업한 상기 BGA에 상기 접합용 페이스트를 도포하고, 상기 접합용 페이스트가 도포된 상기 BGA를 인쇄회로기판에 실장하는 헤더 및 상기 BGA의 픽업과정, 상기 접합용 페이스트의 도포 과정 및 BGA의 실장 과정을 수행하도록, 상기 제1 트레이, 상기 제2 트레이 및 상기 헤더의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 기술을 제시하고 있으며,등록특허 제10-1326022호 "표면 실장형 반도체칩 자동 리워크 장치"는 실장된 기판; 출입부와, 디스플레이 패널과, 상기 기판이 안착되는 안착부를 갖는 하부스테이션을 구비한 본체;상기 기판에서 반도체칩을 분리 또는 결합시키기 위한 히팅 수단; 분리된 반도체칩 또는 결합을 위한 반도체칩을 이송하는 픽업 노즐을 구비한 이송유닛; 상기 이송 유닛과 상기 안착부 사이에 형성되어 상기 본체에 인출되고, 상기 픽업노즐과 상기 안착부를 확대하여 송출하기 위한 카메라를 구비한 광학 비전 유닛; 반도체칩의 결합시 상기 기판과 반도체칩의 중심을 맞추기 위한 위치 조절 수단; 및 상기 광학 비전 유닛과 연동되는 인출수단을 구비하여, 상기 출입부에 슬라이딩 인출되는 모니터;를 포함하여 이루어지는 기술을 제시하고 있다.

실시예에 따른 컨포컬센서를 이용하는 리웍 시스템 및 방법은 리웍장치의 각 구성(디스펜서, 컨트롤러, 컨포컬센서 등)에 대한 설명 및 리웍장치의 각 구성이 캘리브레이션을 수행한다.

실시예에 따른 캘리브레이션 과정 후 리웍을 수행하는 리웍 시스템은 캘리브레이션 수행, 타겟 기판을 스테이션에 배치, 컨포컬 센서가 타겟 기판의 x,y,z정보 수집, 컨트롤러가 타겟 기판 내의 리웍을 수행하는 좌표로 디스펜서를 이동시킨 후, 솔더링 수행한다.

실시예에 따른 컨포컬센서를 이용하는 리웍 시스템은 공압 제어와 정밀 토출을 수행하는 디스펜서 헤드와 컨트롤러; 정밀 위치 제어를 수행하는 정밀 직교3축 로봇; 정밀한 작업위치 교정 및 보정하는 공초점센서;디스펜서 노즐의 높이 교정하는 로드셀과 앰프 및 제어 응용프로그램을 포함하여 구성될 수 있다.

다른 실시예에 따른 컨포컬센서를 이용하는 리웍 방법은 캘리브레이션 수행하는 단계; 타겟 기판을 스테이션에 배치 하는 단계;컨포컬 센서가 타겟 기판의 x,y,z정보 수집하는 단계; 및 컨트롤러가 타겟 기판 내의 리웍을 수행하는 좌표로 디스펜서를 이동시킨 후, 솔더링 수행하는 단계;를 포함하여 구성될 수 있다.

실시예에 따른 컨포컬센서를 이용하는 리웍 시스템는 리웍작업의 정확성과 효율을 향상시킨다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 실시예에 따른 컨포컬센서를 이용하는 리웍 시스템의 작업과정은 나타낸 도면
도 2는 실시예에 따른 노즐 높이 교정과 계측기 높이 교정 (Z 교정)과정을 나타낸 도면
도 3은 실시예에 따른 토출 스팟 위치 보정 (XY 보정)과정을 나타낸 도면
도 4는 실시예에 따른 토출 스팟 크기 교정과정을 나타낸 도면

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

실시예에 따른 컨포컬센서를 이용하는 리웍 시스템 및 방법은 리웍장치의 각 구성(디스펜서, 컨트롤러, 컨포컬센서 등)에 대한 설명 및 리웍장치의 각 구성이 캘리브레이션을 수행한다.

실시예에 따른 캘리브레이션 과정 후 리웍을 수행하는 리웍 시스템은 캘리브레이션 수행, 타겟 기판을 스테이션에 배치, 컨포컬 센서가 타겟 기판의 x,y,z정보 수집, 컨트롤러가 타겟 기판 내의 리웍을 수행하는 좌표로 디스펜서를 이동시킨 후, 솔더링 수행한다.

실시예에 따른 컨포컬센서를 이용하는 리웍 시스템은 공압 제어와 정밀 토출을 수행하는 디스펜서 헤드와 컨트롤러; 정밀 위치 제어를 수행하는 정밀 직교3축 로봇; 정밀한 작업위치 교정 및 보정하는 공초점센서;디스펜서 노즐의 높이 교정하는 로드셀과 앰프 및 제어 응용프로그램을 포함하여 구성될 수 있다.

다른 실시예에 따른 컨포컬센서를 이용하는 리웍 방법은 캘리브레이션 수행하는 단계; 타겟 기판을 스테이션에 배치 하는 단계;컨포컬 센서가 타겟 기판의 x,y,z정보 수집하는 단계; 및 컨트롤러가 타겟 기판 내의 리웍을 수행하는 좌표로 디스펜서를 이동시킨 후, 솔더링 수행하는 단계;를 포함하여 구성될 수 있다.

실시예에 따른 리웍시스템의 각 구성(디스펜서, 컨트롤러, 컨포컬센서 등)은 z캘리브레이션,xy캘리브레이션 등에 대한 캘리브레이션션을 수행한다.

실시예에서 z캘리브레이션은 컨트롤러가 디스펜서(노즐)를 이동시켜 로드셀을 통해 노즐 팁의 높이값 수집하고, 컨트롤러가 노즐팁의 높이값을 기준값과 비교했을 때, 높이값이 기준값보다 크거나 작은 경우, 컨트롤러가 노즐팁의 높이를 기준값으로 이동시킨다. 또한, 노즐팁의 높이에 대응되게 솔더링 토출압력을 조절할 수 있다.

실시예에 따른 캘리브레이션 장치는 x,y 캘리브레이션을 수행한다. 실시예에서는 디스펜서가 더미샷을 제1 공간에 토출하고, 컨포컬 센서가 더미샷의 사이즈를 측정한다. 이후 컨트롤러가 더미샷의 사이즈를 기준값과 비교하고 더미샷의 사이즈가 크면 디스펜서를 동작시킨다. 실시예에서는 디스펜서의 높이를 조절할 수 있고,더미샷의 사이즈가 작으면 더미샷의 크기를 조정하도록 디스펜서를 동작시킨다. 여기서, 더미샷의 사이즈 정보에는, 더미샷의 넓이 외의 더미샷의 높이도 포함할 수 있다. 또한, 실시예에서는 더미샷으로, 센서의 중앙점 맞출 수 있다.

실시예에서는 납땜을 솔더링을 수행하는 경우, 본 시스템은 납(솔더페이스트)을 토출한다. 실시예에서는 솔더페이스트를 정밀하게 토출할 때 고려되어야 할 것은 외부환경이 통제되어 있다는 전제하에서 토출압력, 토출거리,솔더페이스트 온도 등을 포함한다. 실시예에서 토출압력은 스팟 크기 교정에서 자동으로 결정되고, 토출 시간은 랩테스트에 의해서 결정되며, 공초점 센서는 매 필요시 데이터를 취득한다.

개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않는다.

Claims (1)

1. 컨포컬센서를 이용하는 리웍 방법에 있어서,
   캘리브레이션 수행하는 단계; 타겟 기판을 스테이션에 배치 하는 단계;
   컨포컬 센서가 타겟 기판의 x,y,z정보 수집하는 단계;
   컨트롤러가 타겟 기판 내의 리웍을 수행하는 좌표로 디스펜서를 이동시킨 후, 솔더링 수행하는 단계;를 포함하는 컨포컬센서를 이용하는 리웍 방법.