KR100651810B1 - 부품실장방법 및 이를 채택한 부품 실장기 - Google Patents

부품실장방법 및 이를 채택한 부품 실장기 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 노즐의 위치 오차를 정확하게 판단할 수 있도록 하는 부품실장방법 및 이 방법을 채택한 부품 실장기를 제공하는 것을 목적으로 하며, 이를 달성하기 위하여 본 발명은, 헤드 모듈에 장착된 적어도 하나의 노즐로 전자 부품을 흡착하는 단계와, 헤드 모듈을 부품인식용 카메라의 촬영영역(FOV) 상으로 이동하는 단계와, 헤드 모듈의 하면에 형성된 기준마크 및 노즐에 흡착된 전자 부품을 부품인식용 카메라로 촬영하는 단계와, 전자 부품의 흡착된 위치 오차를 보정하는 단계와, 촬영된 기준마크 및 노즐에 흡착된 전자 부품으로부터 전자 부품이 흡착된 노즐의 실제 위치를 파악하는 단계와, 노즐의 실제 위치의 오차를 보정하는 단계와, 전자 부품을 인쇄회로기판 상의 장착 위치에 장착시키는 단계를 포함하는 부품실장방법을 제공한다.

Description

부품실장방법 및 이를 채택한 부품 실장기{Method for mounting chip and chip mounter implementing the same}
도 1은 종래의 부품 실장기용 헤드 어셈블리를 도시한 사시도이다.
도 2는 종래의 부품실장방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부품 실장기를 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3의 헤드 모듈을 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 하우징 회전 기구를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 4의 노즐 자전 기구를 도시한 사시도이다.
도 7은 도 3의 부품 공급장치와 헤드 모듈간의 관계를 도시한 평면도이다.
도 8은 도 4의 하부를 도시한 사시도이다.
도 9는 도 3의 부품인식용 카메라와 도 8의 하나의 헤드 모듈에 구비된 노즐과의 배치를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 부품실장방법을 도시한 흐름도이다.
* 부분 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100: 부품 실장기 102: 부품 공급장치
103: 수평 이동 기구 104: X축 이송 기구
105: Y축 이송 기구 106: 컨베이어
B: 인쇄회로기판 191: 부품인식용 카메라
201: 헤드 모듈 210: 바디
230: 회전 하우징 232: 스핀들 수용홀
240: 노즐 스핀들 242: 노즐
250: 하우징 회전 기구 260: 노즐 자전 기구
270: 노즐 승강 기구 280: 하우징 승강 기구
C: 전자 부품
본 발명은 부품실장방법 및 이를 채택한 부품 실장기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부품 실장기를 사용하여, 집적 회로, 다이오드, 콘덴서, 저항 등과 같은 전자 부품을 실장하여 인쇄회로기판에 장착하는 부품실장방법 및 이를 채택한 부품 실장기에 관한 것이다.
부품 실장기는 전자 부품을 인쇄회로기판(PCB)에 실장하는 부품 실장 조립장비의 핵심장비로서, 각종 부품을 부품 공급장치로부터 공급받아 인쇄회로기판의 실장위치까지 이송시킨 다음 인쇄회로기판 위에 실장하는 장비이다.
통상적으로, 부품 실장기는, 인쇄회로기판을 소정 위치로 안내하는 동시에 기판 지지 스테이지로서 기능하는 X, Y축 이송 장치와, 인쇄회로기판에 실장될 각종 전자 부품을 지지하는 부품 공급장치와, 상기 부품 공급장치에 지지되어 있는 전자 부품을 인쇄회로기판에 실장시키는 노즐을 장착한 헤드 모듈과, 상기 노즐에 흡착된 전자 부품의 위치를 검사, 보정하기 위하여 상기 전자 부품의 하면을 촬영하는 부품인식용 카메라를 구비한다.
최근에는 하나의 헤드 모듈은, 복수의 전자 부품을 차례 또는 동시에 흡착하고, 상기 흡착된 복수의 전자 부품들을 동시에 컨베이어로 이동시키며, 상기 컨베이어로 이동된 전자 부품들을 차례로 또는 동시에 인쇄회로기판에 실장시키도록, 복수 개의 노즐 스핀들들을 구비하는 추세이다. 이 노즐 스핀들들은 일자로 나란히 설치되거나, 이와 달리 노즐 스핀들들이 하나의 중심점을 중심으로 동일 원주 상에 설치될 수 있다.도 1에는 일본 특개평 2003-273582호에 기재되며, 복수의 노즐 스핀들들이 동일한 원주 상에 배치된 리볼브형 헤드 모듈을 구비한 부품 실장기용 헤드부가 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 부품 실장기에 구비된 헤드부(10)는 헤드 모듈(11)과, 상기 헤드 모듈(11)들이 장착된 헤드 프레임(12)을 구비한다. 상기 각각의 헤드 모듈(11)에 구비된 각 노즐 스핀들(40)은 도시되진 않으나 스플라인 샤프트의 중심으로부터 동일한 원주 상에서 서로 이격 배치되며, 그 하측에 흡착 노즐(50)이 결합된다.
각각의 헤드 모듈(11)에 구비된 노즐 스핀들(40)들은 노즐 선택기구(70)에 의하여 하강이 선택되고, 노즐 승강기구(80)에 의하여 하강하게 된다. 또한, 각각의 노즐 스핀들(40)은 노즐 회전기구(60)에 의하여 공전한다. 즉, 노즐 회전기구(60)에 의하여 스플라인 샤프트가 회전함에 따라서 상기 스플라인 샤프트에 결합된 노즐 스핀들(40)들이 공전하게 된다. 이러한 리볼버(revolver)형 헤드 모듈(11)은, 노즐 스핀들(40)들이 일자로 나란히 설치된 헤드 모듈에 비하여 차지하는 사이즈가 작으면서도, 다수의 전자 부품을 실장할 수 있다는 장점이 있다.
그런데, 종래의 부품 실장기에서는 컨베이어를 X축에 나란하도록 조립 시에 발생하는 공차, 또는 복수의 인쇄회로기판이 컨베이어에 평행하게 놓이지 못하는 공차가 발생한다. 이 공차들로 인하여, 하나의 헤드 모듈의 Y축 위치가 이에 대응되는 인쇄회로기판과 동일하게 맞추는 경우, 다른 헤드부의 Y축 위치가 이에 대응되는 인쇄회로기판과 동일하지 않게 된다. 이로 인하여, 부품 실장기에 구비된 적어도 두 개 이상의 헤드부에 구비된 노즐들이 동시에 하강하여 인쇄회로기판 상에 전자 부품을 실장할 수 없게 된다.
이와 더불어, 상기 부품 실장기에서는, 상기 노즐에 흡착된 전자 부품의 흡착 오차나, X, Y축 이동시의 위치 오차나, 노즐 상하강시의 위치 오차 등이 발생하게 되는데, 이러한 오차들을 고려하지 않는 상태로 인쇄회로기판에 부품을 실장하는 경우, 인쇄회로기판상의 올바른 위치에 전자 부품이 장착되지 않게 되어서 불량 인쇄회로기판이 제조된다.
이런 문제점을 해결하기 위해서, 부품 공급장치 및 인쇄회로기판 사이에 부품인식용 카메라를 설치하여서 상기 부품인식용 카메라로 전자 부품의 위치를 파악하도록 할 수 있다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 전자 부품이 흡착된 노즐을 상기 부품인식용 카메라 상측의 설정 위치로 이동시킨 후(S1), 상기 부품인식용 카메라를 사용하여 노즐에 흡착된 전자 부품의 하면을 촬영하고(S2), 이 촬영한 전자 부품의 화상데이 터와 미리 설정된 부품데이터를 비교하여 해당 부품이 정확한 위치에 흡착되었는지 여부를 판단하여 전자 부품이 정확한 위치에 흡착되지 않은 경우에는 이를 정확하게 보정한다(S3).그 후에 인쇄회로기판 상의 장착위치를 파악하여서, 상기 부품인식용 카메라 상의 노즐 설정 위치로부터 상기 장착위치까지의 이동량을 산출한 다음(S4), 그 산출량에 근거하여 헤드 모듈을 상기 인쇄회로기판 상으로 이동시켜서(S5) 전자 부품을 실장한다(S6).
그런데, 이러한 부품인식용 카메라로 상기 전자 부품의 하면을 촬영하여 보정하는 부품실장방법에 의한 경우, 부품의 정확한 위치는 보정할 수 있으나 노즐의 위치를 정확하게 보정할 수 없다. 즉, 도 1에 도시된 리볼브 헤드 모듈(11)을 구비한 부품 실장기(10)를 예로 들면, 노즐 스핀들(40)이 노즐 회전기구(60)에 의하여 공전하고, 노즐 선택기구(70) 및 노즐 승강기구(80)에 의하여 승, 하강 이동을 한다.
즉 노즐 스핀들(40)이 고정되어 않으며, 이로 인하여 노즐이 부품인식용 카메라 상의 정확한 설정 위치에 위치하지 않게 된다. 그러나 상기한 바와 같이 종래의 부품실장방법에서는 부품인식용 카메라로 촬영상의 노즐 위치가 상기 노즐의 설정 위치와 동일하다는 조건 하에 상기 노즐 설정 위치로부터 상기 인쇄회로기판의 장착 위치까지의 이동량을 산출함으로써, 노즐이 정확한 장착위치로 이동하지 않게 되어서 그 실장오차가 발생하며, 결과적으로 불량 인쇄회로기판이 제조된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함한 여러 가지 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 노즐의 위치 오차를 정확하게 판단할 수 있도록 하는 부품실장방법 및 이 방법을 채택한 부품 실장기를 제공한다.
본 발명의 다른 목적은, 하나의 헤드 모듈에 장착된 복수의 노즐 스핀들에서 동시에 흡착된 전자 부품의 흡착 오차를 정확한 동시에 신속하게 판단 및 보정할 수 있는 부품실장방법 및 이 방법을 채택한 부품 실장기를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부품실장방법은: 헤드 모듈에 장착된 적어도 하나의 노즐로 전자 부품을 흡착하는 단계와; 상기 헤드 모듈을 부품인식용 카메라의 촬영영역(FOV) 상으로 이동하는 단계와; 상기 헤드 모듈의 하면에 형성된 기준마크 및 상기 노즐에 흡착된 전자 부품을 부품인식용 카메라로 촬영하는 단계와; 상기 전자 부품의 흡착된 위치 오차를 보정하는 단계와; 상기 촬영된 기준마크 및 상기 노즐에 흡착된 전자 부품으로부터 상기 전자 부품이 흡착된 노즐의 실제 위치를 파악하는 단계와; 상기 노즐의 실제 위치의 오차를 보정하는 단계와; 상기 전자 부품을 상기 인쇄회로기판 상의 장착 위치에 장착시키는 단계를 포함한다.
이 경우, 상기 기준마크 및 전자 부품을 부품인식용 카메라로 촬영하는 단계에서는, 상기 기준마크 및 상기 노즐들을 상기 부품인식용 카메라의 하나의 촬영영역(Field Of View) 내에 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 노즐의 실제 위치의 오차를 보정하는 단계는, 이미 설정된 노즐 기준 위치와 상기 기준마크 및 노즐에 흡착된 전자 부품으로부터 파악된 노즐의 실제 위치의 차이 값을 검출하는 단계와, 상기 차이 값만큼 상기 노즐을 상기 노즐 기준 위치로 이동시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 헤드 모듈에는, 하나의 중심점을 중심으로 동일한 원주 상에 복수의 노즐들이 배치되며, 상기 전자 부품의 흡착된 위치 오차를 보정하는 단계는, 상기 노즐을 자전시킴으로써 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 측면에서, 본 발명의 부품실장방법을 채택한 부품 실장기는 헤드 모듈을 구비하고, 상기 헤드 모듈은 바디와, 상기 바디에 회전 및 하강 가능하도록 지지되고 그 중앙부로부터 동일한 원주 상에 복수의 스핀들 수용홀들이 형성된 회전 하우징과, 상기 스핀들 수용홀 각각에 수용된 것으로, 하부에 상기 전자 부품을 흡, 장착하는 노즐이 결합된 복수의 노즐 스핀들들과, 상기 바디의 하면의 상기 노즐과 소정의 거리를 두고 형성된 적어도 하나의 기준마크를 구비한다.
이 경우, 상기 기준마크는 발광부재 또는 반사부재인 것이 바람직하다.
한편, 상기 기준마크 및 상기 노즐들은, 부품인식용 카메라의 하나의 시야(Field Of View) 내에 위치하는 것이 바람직하다.
이어서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부품실장방법을 채택한 부품 실장기의 일 예를 도시한 평면도이고, 도 4는 상기 부품 실장기의 헤드 모듈을 도시한 측면도이 다.도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 부품실장방법을 채택한 부품 실장기(100)는 헤드 모듈(201)과, 부품인식용 카메라(191)를 기본적으로 구비한다. 헤드 모듈(201)은, 전자 부품(C)을 흡착하여 인쇄회로기판(B) 상에 장착하는 노즐(242)이 하부에 결합된 노즐 스핀들(240)들을 구비한다. 부품인식용 카메라(191)는 상기 노즐(242)에 흡착된 전자 부품(C)의 하부를 촬영한다. 이 경우 상기 부품인식용 카메라(191)는 헤드 모듈(201)의 수에 대응하여 복수로 이루어질 수 있다.
부품 실장기는 이들과 함께 부품 공급장치(102)와, 수평 이동 기구(103)를 구비한다. 이 경우, 상기 부품 공급장치(102)와, 인쇄회로기판(B)을 X축 방향으로 이송시키는 컨베이어(106)는 베드(101)에 장착될 수 있다.
상기 베드(101)에 수평 이동 기구(103)가 결합한다. 상기 수평 이동 기구(103)는 적어도 하나의 헤드 모듈(201)을 부품 공급장치(102)의 부품 흡착위치로부터 인쇄회로기판(B) 상까지 수평 이동시키는 기능을 한다.
이 수평 이동 기구(103)는 통상, 헤드 모듈(201)을 X축으로 수평 이동시키는 X축 이송 기구(104) 및 헤드 모듈(201)들을 Y축으로 수평 이동시키는 Y축 이송 기구(105)를 구비한다.
이 경우 상기 헤드 모듈(201)이 X축 이송 기구(104)를 따라서 수평 이동 가능하도록 X축 이송 기구(104)에 결합될 수 있다. 이 경우 상기 X축 이송 기구(104)의 양단은, 각각 이 X축 이송 기구(104)와 직교하여 형성된 Y축 이송 기구(105)에 수평 이동 가능하도록 장착되어 있다. 따라서 상기 Y축 이송 기구(105)를 따라서 X 축 이송 기구(104)가 이동되면, 상기 X축 이송 기구(104)에 장착된 헤드 모듈(201)이 Y축 방향으로 수평 이동하게 된다. 이와 더불어 헤드 모듈(201)이 X축 이송 기구(104)를 따라서 X축 방향으로 수평 이동하게 된다. 이 경우, 부품인식용 카메라(191)는 상기 부품 공급장치(102) 및 컨베이어(106) 사이에 배치될 수 있다. 이로 인하여, 헤드 모듈(201)에 장착된 노즐이 상기 부품 공급장치(102)로부터 전자 부품(C)을 흡착한 후에 수평 이송 기구(103)에 의하여 컨베이어(106)로 이동하는 경로에 부품의 장착 위치 오차 여부를 판단할 수 있도록 하여 실장 시간을 단축시킬 수 있다.
이 부품인식용 카메라(191)는, 부품 공급장치(102)로부터 노즐 스핀들(240)에 흡착된 전자 부품(C)을 촬영하여 그 상태를 파악하고, 이를 통하여 인쇄회로기판(B)의 장착 위치에 따라서 전자 부품(C)의 위치를 보정하도록 하는데, 라인 스캔 카메라(line scan camera)이거나 영역 카메라(area camera)일 수 있다.
이와 더불어 도면에는 도시되지 않으나 본 발명은 별도의 기판 촬영용 카메라를 구비할 수도 있다. 이 기판 촬영용 카메라는, 컨베이어에 의하여 이송된 인쇄회로기판의 피듀셜 마크(fiducial mark)를 촬영하여서 인쇄회로기판(B)상의 장착 위치 정보를 획득하는 기능을 한다. 상기 헤드 모듈(201)에는 복수의 노즐 스핀들(240)들이 원주 상에 배치된다. 이 경우, 복수의 헤드 모듈(201)들은 수평 이송 기구(103)에 탈착 가능하도록 결합되고, 상기 헤드 모듈(201)에 구비된 복수의 노즐 스핀들(240)들이 상기 부품 공급장치(102)로부터 전자 부품을 픽업하여서, 컨베이어(106) 상에 배치된 인쇄회로기판(B)에 장착시킨다.
이 헤드 모듈(201)은 도 4에 도시된 바와 같이, 바디(210)와, 회전 하우징(230)과, 복수의 노즐 스핀들(240)들과, 적어도 하나의 기준마크(reference mark)(290; 도 7 참조)를 구비한다. 바디(210)에는 회전 가능한 회전 하우징(230)이 장착된다. 이 회전 하우징(230)에는 그 중앙부를 중심으로 동일한 원주 상에 복수의 스핀들 수용홀(232)들이 형성되는데, 이 스핀들 수용홀(232) 각각에는 승강(昇降) 및 자전 가능하도록 노즐 스핀들(240)이 삽입 수용된다. 이 노즐 스핀들(240)들은 회전 하우징(230)의 회전에 따라서 연동하여 공전할 수 있고, 이와 더불어 자체 자전을 할 수 있다. 이 경우, 상기 노즐 스핀들(240)의 하부에는, 전자 부품(C)을 흡, 장착하도록 내부 공간이 형성된 노즐(242)이 결합된다. 이 노즐(242)의 내부 공간에 부압의 공기가 유입되면 전자 부품이 노즐로 흡착하게 되고, 노즐의 내부 공간에 정압의 공기가 유입되면 전자 부품이 노즐(242)로부터 분리된다. 이로 인하여 노즐(242)은 내부에 부압이 공급되는 동시에 하강하여 전자 부품(C)을 픽업하고, 상승하여 수평 이동하며, 그 후에 다시 하강하여 그 내부에 정압이 공급되어서 인쇄회로기판 상에 전자 부품을 장착시킨다. 상기 기준마크(290; 도 7 참조)는 후술하다시피 상기 바디(210)의 하면의 상기 노즐(242)과 소정의 거리를 두고 형성된다.
이와 더불어, 상기 헤드 모듈은 노즐 승강 기구(270)와, 하우징 승강 기구(280)와, 스핀들 자전 기구(260)와, 하우징 회전 기구(250)를 구비할 수 있다.
노즐 승강 기구(270)는 노즐 스핀들(240)을 승강 시키는 기능을 하며. 이를 위하여 여러 가지 방법을 사용할 수 있다. 그 하나의 예로 도 4에 도시된 바와 같 이 노즐 승강 구동부(272) 및 클러치 축(276)을 구비할 수 있다. 이 경우, 노즐 승강 구동부(272)는 노즐 스핀들(240)들에 대응되도록 상기 바디(210)에 장착되고, 상기 클러치 축(276)은 상기 노즐 승강 구동부(272)와 연결되어서, 상기 노즐 승강 구동부(272)의 구동에 따라서 하강 선택된 노즐 스핀들(240)을 누름으로써 하강시킨다. 노즐 승강 기구(270)에 구비된 클러치 축(276)은 노즐 승강 구동부(272)와 벨트(274) 등의 기계적 기구에 의하여 결합될 수 있다. 이 경우, 상기 노즐 스핀들(240)에는, 상기 노즐 스핀들(240)을 상측으로 탄성 바이어스시켜서, 상기 노즐 스핀들(240)의 하측으로 일정 압력 이하의 힘이 가해질 경우 노즐 스핀들을 상측으로 복귀시키는 복귀부재(245)가 결합될 수 있다.한편, 상기 전자 부품(C)을 장착시키는 장착 능률을 향상시키기 위해서는, 인쇄회로기판의 부품 장착위치로의 노즐 스핀들(240)의 하강 운동 거리가 짧은 것이 바람직하다. 이를 위하여, 회전 하우징(230)을 일정 구간 하강시킨 다음, 하강 선택된 노즐 스핀들(240)을 부품 공급장치(102) 또는 인쇄회로기판(B) 상면에 하강시키는 것이 바람직하다. 따라서 본 발명은, 회전 하우징(230)을 승강시키는 하우징 승강 기구(280)를 구비할 수 있다.
상기 하우징 승강 기구(280)가 상기 회전 하우징(230)을 승, 하강시키는 방법도 또한 여러 가지 방법이 있다. 그 하나의 예로 도 4에 도시된 바와 같이 상기 하우징 승강 기구(280)가 승하강 제어 부재(281)를 구비할 수 있다. 이 승하강 제어 부재(281)는 상기 노즐 승강 기구(270)와 연동 하강하여서 상기 회전 하우징(230)이 자체 하중에 의하여 하강되도록 하기도 하고, 상기 노즐 승강 기구(270)와 연동 상승하면서 상기 회전 하우징(230)이 이와 접촉하며 상승되도록 하기도 한다. 이 경우, 승하강 제어 부재(281)는 상기 노즐 승강 기구(270)와 연동 하강하기 위해서, 상기 승하강 제어 부재(281)가 상기 노즐 스핀들(240)의 외주면에 돌출된 돌기 형상으로 상기 노즐 스핀들(240)에 결합되고, 회전 하우징에 결합된 가이드부재(283)의 상하로 형성된 홀의 상부와 접하여서 상하 이동할 수 있다. 한편, 헤드 모듈(201)은 하우징 회전 기구(250)를 구비하는 것이 바람직한데, 이 하우징 회전 기구(250)는 회전 하우징(230)을 회전시킴으로써, 이 회전 하우징(230)에 장착된 노즐 스핀들(240)들을 공전시킨다. 이로 인하여 다수의 전자 부품이 동시에 흡착될 수 있고, 전자 부품(C)이 인쇄회로기판(B) 상의 정확한 위치에 흡착될 수 있다.
본 발명에서는 회전 하우징(230)을 회전시키는 하우징 회전 기구(250) 또한 여러 방법을 사용할 수 있다. 그 하나의 예로는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 하우징 회전 기구(250)가 회전 구동부(252) 및 하우징 구동 전달부(253)를 구비할 수 있다. 통상 바디(210)에 장착된 하우징 회전 구동부(252)는 통상 서보 모터인데 하우징 구동 전달부(253)를 구동하여 회전 하우징(230)을 회전시킨다. 하우징 구동 전달부(253)는 복수의 기어 집합체로 구성될 수 있고, 이와 달리 벨트나 체인일 수 있다.
이 경우, 하우징 구동 전달부(253)가 복수의 기어로 이루어진 기어 집합체로 이루어진다면, 하우징 구동 전달부(253)가 하우징 구동 기어(254) 및 하우징 종동 기어(258)를 구비할 수 있다. 하우징 구동 기어(254)는 하우징 회전 구동부(252)의 일단에 형성되어서 상기 하우징 회전 구동부(252)의 회전에 따라서 연동하여 회전한다. 이 경우, 상기 하우징 구동 기어(254)는 스플라인 샤프트(256)의 외주면에 따라서 결합되어서 상기 회전 하우징과 연동하여 승, 하강이 자유롭도록 배치되도록 할 수 있다. 이 스플라인 샤프트(256)는 커플링 장치(255)를 통하여 하우징 회전 구동부(252)와 결합될 수 있다. 회전 하우징(230)에는 하우징 종동 기어(258)가 결합되어 있으며, 이 하우징 종동 기어(258)가 상기 하우징 구동 기어(254)와 연결되어서 회전한다. 이 경우 하우징 종동 기어(258)는 회전 하우징(230)의 외주면을 따라서 배치될 수 있다.
이런 구조를 가진 하우징 회전 기구(250)에 의하면, 하우징 회전 구동부(252)가 구동하게 되면, 상기 하우징 회전 구동부(252)의 일단부에 배치된 하우징 구동 기어(254)가 회전하고, 이에 따라서 하우징 구동 기어(254)와 맞물려 있는 하우징 종동 기어(258)가 회전하게 된다. 상기 하우징 종동 기어(258)가 회전 하우징(230)의 외주 상에 결합되어 있으므로, 결과적으로 회전 하우징(230)이 회전하게 된다. 한편, 상기 노즐 스핀들(240)은 인쇄회로기판의 회전된 각도에 따라서 정확한 위치에서 전자 부품(C)을 동시에 장착하기 위하여 자전할 수 있는 것이 바람직하다. 즉, 인쇄회로기판(B)이 일정 각도로 회전된 경우, 회전 하우징(230)을 그 중앙부를 중심으로 회전하여서 노즐 스핀들(240)을 일정한 각도로 공전시킴으로써 상기 인쇄회로기판의 회전된 각도에 따라서 전자 부품(C)의 위치를 보정할 수 있다. 이 경우, 상기 노즐 스핀들(240)의 공전에 의하여 이 노즐 스핀들(240)에 흡착된 전자 부품이 일정한 각도로 회전하게 되어서 상기 전자 부품(C)들이 상기 인쇄회로기판(B)의 정확한 장착위치에 위치하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 전자 부품(C)의 회전된 각도를 보정하기 위하여 노즐 스핀들(240)을 자전시켜서 상기 인쇄회로 기판(B)의 회전된 각도에 따라서 흡착 필요한 전자 부품(C)의 위치도 정확하게 보정할 수 있다. 이는 또한 두 개 이상의 인쇄회로기판(B) 상에서 동시에 전자 부품(C)을 장착시킬 경우 더욱 필요하다.
이를 위하여 본 발명에서는 노즐 자전 기구(260)가 구비될 수 있다. 이 노즐 자전 기구 중 일 예를 도 4 및 도 6을 참조하여 설명하면, 노즐 자전 기구(260)가 노즐 자전 구동부(262)와, 노즐 구동 기어(264)와, 노즐 종동 기어(268)를 구비한다. 바디에 결합된 노즐 자전 구동부(262)는 통상 서보 모터로서 노즐 구동 기어(264)와 연결된다. 이 경우, 노즐 구동 기어(264)는 노즐 자전 구동부(262)의 일단에 형성되어서 상기 노즐 자전 구동부(262)의 회전에 따라서 연동하여 회전한다. 이 경우, 상기 노즐 구동 기어(264)는 스플라인 샤프트(266)의 외주면에 따라서 결합되고, 스플라인 샤프트(266)가 커플링 장치(265)를 통하여 노즐 자전 구동부(262)와 결합됨으로써 상기 노즐 구동 기어(264)가 노즐 종동 기어(268)들과 맞물려서 상하 운동할 수 있다.
각각의 노즐 스핀들(240) 외주면에는 노즐 종동 기어(268)가 결합되어 있다. 따라서 상기 노즐 종동 기어(268)가 회전함에 따라서 상기 노즐 스핀들(240)이 자전하게 된다.
상기 노즐 구동 기어(264)는 각각의 노즐 종동 기어(268)와 직접 맞물리거나 또 다른 연결부재를 통하여 간접적으로 연결될 수 있다. 이 경우 노즐 구동 기어가 각각의 노즐 종동 기어와 직접 맞물린다면, 노즐 구동 기어(264)가 상기 회전 하우징(230)의 중앙부에 위치하고, 상기 회전 하우징과 동일한 원주 상에 배치된 복수 의 노즐 스핀들(240)들의 외주면을 따라서 형성된 복수의 노즐 종동 기어(268)들과 맞물리게 된다. 따라서 하나의 노즐 구동 기어(264)가 회전하게 되면, 이와 맞물리는 노즐 종동 기어(268)들이 자전할 수 있다. 한편, 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 회전 하우징 중앙부(O)를 중심으로 대향 배치된 노즐 스핀들(240)들의 간격(K1)은, 이들 전자 부품을 흡착하도록 안착한 이웃하는 부품 공급장치(102)들 중심간의 간격(P)의 정수배이고, 인접하는 노즐 스핀들(240)간은 동일한 각도(??)로 이격 배치되는 것이 바람직하다. 이와 더불어 상기 노즐 승강 기구(270)들은, 상기 회전 하우징 중앙부(O)를 중심으로 대향한 상기 노즐 스핀들(240)들을 동시에 누를 수 있도록, 적어도 상기 회전 하우징(230)의 양단에 각각 배치된 것이 바람직하다. 이는 하나의 헤드 모듈(201)에 구비되고, 회전 하우징의 중앙부(O)로부터 대향되도록 배치된 노즐 스핀들(240)들이 동시에 하강하여 부품 공급장치(102)로부터 전자 부품(C)을 흡착시킬 수 있기 때문이다.
이러한 구조의 부품 실장기(100)에 의하면, 노즐(242)이 공전과 함께 자전을 할 수 있다. 이로 인하여 상기 노즐에 흡착된 전자 부품(C)도 이와 함께 이동 및 회전할 수 있음으로써, 복수의 노즐 스핀들(240)들의 흡착된 전자 부품(C)이 그 부품실장위치의 오차에 대응하여 정확한 실장위치에 위치할 수 있고, 결과적으로 복수의 전자 부품(C)이 동시에 인쇄회로기판(B)에 실장될 수 있다.
한편, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 바디(210)의 하면에는 적어도 하나의 기준마크(290)가 형성된다. 이 기준마크(290)는 발광부재 또는 반사부재로서, 상기 부품인식용 카메라(191; 도 3)로부터 전자 부품(C)의 하면을 촬영하는 경 우 이와 동시에 촬영되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 기준마크(290) 및 상기 노즐(242)들은, 부품인식용 카메라의 하나의 촬영영역(FOV; Field Of View) 내에 위치하는 것이 바람직하다. 이는, 후술하다시피 상기 부품인식용 카메라(191; 도 3참조)가 고정된 기준마크(290)와 함께 전자 부품(C)을 동시에 촬영함으로써, 상기 기준마크(290)를 기준으로 한 전자 부품(C)에 대한 흡착노즐(242)의 위치를 간단히 산출할 수 있고, 결과적으로 상기 전자 부품을 흡착한 노즐이 노즐 설정 위치에서의 어긋남을 구할 수 있다. 이런 기준마크(292)는, 부품인식용 카메라의 촬영영역(FOV)의 각 코너부에 하나씩 위치할 수 있다. 즉, 촬영영역(FOV)이 도 9에 도시된 바와 같이 통상 사각으로 이루어지므로, 상기 기준마크(290)도 또한 상기 사각 코너부마다 하나씩 4개가 형성될 수 있다. 이로 인하여 노즐의 설정 위치로부터 어긋난 위치를 상기 노즐로부터 가까이 배치된 기준마크(290)로부터 산출할 수 있음으로써 그 노즐의 어긋남 정도를 신속하게 산출할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에서, 상기 예와 같이 기준마크(290)가 형성된 헤드 모듈(201)을 구비한 부품 실장기(100)에서의 부품실장방법의 흐름도가 도 10에 도시되어 있다. 도 10과 함께, 도 3 내지 도 9를 참고하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 부품실장방법은, 헤드 모듈(201)에 장착된 적어도 하나의 노즐(242)로 전자 부품(C)을 흡착하는 단계(S10)와, 상기 전자 부품(C)을 흡착한 노즐(242)이 장착된 헤드 모듈(201)을 부품인식용 카메라(191) 상측의 설정 위치로 이동하는 단계(S20)와, 상기 헤드 모듈(201)의 하면에 형성된 기준마크(290) 및 상기 노즐(242)에 흡착된 전자 부품(C)을 부품인식용 카메라(191)로 촬영하는 단계(S30)와, 상기 전자 부품(C)의 흡착된 위치 오차를 보정하는 단계(S40)와, 상기 촬영된 기준마크(290) 및 상기 노즐(242)에 흡착된 전자 부품(C)으로부터 상기 전자 부품(C)이 흡착된 노즐(242)의 실제 위치를 파악하는 단계(S50)와, 상기 노즐(242)의 실제 위치의 오차를 보정하는 단계(S60)와, 상기 전자 부품(C)을 상기 인쇄회로기판(B) 상의 장착 위치에 장착시키는 단계(S70)를 포함한다. 여기서 도 10에서는 (S40)단계 후에 (S50), (S60)단계가 진행되도록 도시되어 있으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, (S40)단계 전에 (S50), (S60)단계를 진행할 수도 있고 이와 더 달리 (S40)단계와 (S50), (S60)단계가 동시에 실시될 수도 있다.이 경우, 상기 헤드 모듈(201)의 하면에 형성된 기준마크(290) 및 상기 노즐(242)에 흡착된 전자 부품을 부품인식용 카메라(191)로 촬영하는 단계(S30)에서는, 상기 기준마크(290) 및 상기 노즐(242)들을 상기 부품인식용 카메라(191)의 하나의 촬영영역(Field Of View) 내에 위치하는 것이 바람직하다. 이는 하나의 헤드 모듈(201)에 복수의 노즐(242)들이 구비되고 상기 노즐(242)들 각각에 전자 부품(C)들이 복수개가 흡착된 경우, 상기 한번의 촬영으로 상기 기준마크(290)로부터 상기 노즐(242)의 위치를 간단하게 파악할 수 있도록 하기 위해서이다.
예를 들어서 하나의 헤드 모듈(201)에 8개의 노즐 스핀들(240)들이 하나의 중심점(O)을 기준으로 동일한 원주 상에 일정한 간격으로 위치한다면, 상기 헤드 모듈(201)이 상기 부품인식용 카메라(191)의 상측의 설정 위치에 위치하는 경우 상기 부품인식용 카메라(191)의 촬영영역(FOV)은 상기 8개의 노즐 스핀들(240)들을 모두 포함하도록 사각 형상을 가진다. 이 경우 상기 촬영영역(FOV)의 각각의 코너 에 맞추어 상기 헤드 모듈(201)의 하부에 기준마크(290)를 형성시킨다면, 상기 각각의 기준마크(290)로부터 가장 가까운 위치에 배치된 노즐 스핀들(240)에 흡착된 전자 부품(C)까지의 거리를 파악할 수 있음으로써 결과적으로 상기 전자 부품(C)의 중앙에 위치한 노즐(242)의 위치를 간단하고 신속하게 파악할 수 있다. 상기 전자 부품의 흡착된 위치 오차를 보정하는 단계(S60)는, 부품인식용 카메라(191)부터 촬영된 전자 부품 데이터를 미리 등록되어 있는 부품 데이터와 비교하여 해당 전자 부품(C)이 정확하게 흡착되어 있는지 여부와 상기 전자 부품(C)이 불량부품인지 등을 판단한다.
한편, 상기 노즐의 실체 위치 오차를 보정하는 단계(S60)는, 이미 설정된 노즐 기준 위치와, 상기 기준마크(290) 및 노즐에 흡착된 전자 부품(C)으로부터 파악된 노즐(242)의 위치의 차이 값을 검출하는 단계와, 상기 차이 값만큼 상기 노즐의 위치를 보정하는 단계를 포함한다.
즉, 고정된 헤드 모듈(201) 하부에 기준마크(290)를 형성시키고 상기 노즐(242)에 흡착된 전자 부품(C)을 상기 기준마크(290)와 동시에 촬영한 후에, 그 촬영 데이터를 사용하여 상기 기준마크(290)로부터 상기 전자 부품의 중앙에 위치한 노즐(242)의 실제 위치를 파악할 수 있다. 즉, 종래에는 노즐 위치 오차를 고려하지 않고 상기 전자 부품의 오차만 파악하여 설정된 거리만큼 노즐을 이동시킨다. 그러나 본 발명은 종래와 달리 노즐의 위치를 고정된 기준마크로부터 정확하게 파악하여 설정된 노즐 기준 위치와 실제 노즐의 위치의 오차를 산출할 수 있다. 그 후에 상기 촬영으로 산출된 노즐(242)의 실체 위치와, 이미 설정된 노즐 기준 위치 간의 차이를 계산한다. 이 경우, 상기 노즐 기준 위치는 실제 부품 실장 작업 전에 선행하여 기판 촬영용 카메라에 의하여 인쇄회로기판을 촬영함으로써 간단히 구할 수 있으며, 이와 다른 방법으로도 구할 수도 있다.
그 후에 상기 노즐(242)의 실제 위치와 노즐 기준 위치간의 차이를 고려하여 상기 노즐(242)이 상기 인쇄회로기판(B) 상으로 이동하여야 하는 거리 및 방향을 결정하여 이동시키게 되고, 상기 인쇄회로기판(B)에 전자 부품(C)을 실장하게 된다.
상기와 같은 구조를 가진 본 발명에 의하면, 고정된 기준마크로부터 부품을 흡착한 노즐의 정확한 위치를 파악할 수 있음으로써, 인쇄회로기판의 정확한 위치에 전자 부품을 실장시킬 수 있다.
이와 더불어, 하나의 헤드 모듈에 동시 흡착된 복수의 노즐들과 함께 기준마크를 부품인식용 카메라의 시야에 놓이도록 하여서, 한번의 촬영으로 복수의 노즐들의 위치오차를 신속하게 파악할 수 있음으로써, 결과적으로 복수의 노즐로 전자 부품을 실장하는 속도가 빨라지게 된다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 헤드 모듈에 장착된 복수개의 노즐을 사용함으로써, 베드에 설치되어 있는 부품 공급장치에 위치하는 전자 부품을 흡착하는 단계;
    상기 헤드 모듈을 상기 베드에 설치된 부품인식용 카메라의 촬영영역(FOV) 상으로 이동하는 단계;
    상기 헤드 모듈의 하면에 상기 노즐과 소정의 거리를 두고 형성된 기준마크 및 상기 노즐에 흡착된 전자 부품을 부품인식용 카메라로 촬영하는 단계;
    상기 전자 부품의 흡착된 위치 오차를 보정하는 단계;
    상기 촬영된 기준마크 및 상기 노즐에 흡착된 전자 부품으로부터 상기 전자 부품이 흡착된 노즐의 실제 위치를 파악하는 단계;
    상기 노즐의 실제 위치의 오차를 보정하는 단계; 및
    상기 전자 부품을 상기 인쇄회로기판 상의 장착 위치에 장착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품실장방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준마크 및 전자 부품을 부품인식용 카메라로 촬영하는 단계에서는, 상기 기준마크 및 상기 노즐들을 상기 부품인식용 카메라의 하나의 촬영영역(Field Of View) 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 부품실장방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐의 실제 위치의 오차를 보정하는 단계는;
    이미 설정된 노즐 기준 위치와, 상기 기준마크 및 노즐에 흡착된 전자 부품으로부터 파악된 노즐의 실제 위치의 차이 값을 검출하는 단계; 및
    상기 차이 값만큼 상기 노즐을 상기 노즐 기준 위치로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품실장방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤드 모듈에는, 하나의 중심점을 중심으로 동일한 원주 상에 복수의 노즐들이 배치되며,
    상기 전자 부품의 흡착된 위치 오차를 보정하는 단계는, 상기 노즐을 자전시킴으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 부품실장방법.
  5. 전자 부품을 흡착하여 인쇄회로기판 상에 장착하는 노즐들을 구비하는 헤드 모듈 및 베드에 설치되어 상기 노즐에 흡착된 전자 부품의 하부를 촬영하는 부품인식용 카메라를 구비하며, 제 1 항의 부품실장방법을 채택한 부품 실장기로서,
    상기 헤드 모듈은:
    바디;
    상기 바디에 회전 및 하강 가능하도록 지지되고 그 중앙부로부터 동일한 원주 상에 복수의 스핀들 수용홀들이 형성된 회전 하우징; 상기 스핀들 수용홀 각각에 수용된 것으로, 하부에 상기 전자 부품을 흡, 장착하는 노즐이 결합된 복수의 노즐 스핀들들; 및
    상기 바디의 하면에 상기 노즐과 소정의 거리를 두고 형성된 적어도 하나의 기준마크를 구비하는 것을 특징으로 하는 부품 실장기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기준마크는 발광부재 또는 반사부재인 것을 특징으로 하는 부품 실장기.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 기준마크 및 상기 노즐들은, 부품인식용 카메라의 하나의 시야(Field Of View) 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 부품 실장기.
KR1020050027490A 2005-04-01 2005-04-01 부품실장방법 및 이를 채택한 부품 실장기 KR100651810B1 (ko)

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