KR19980044100A - 부품 탑재 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부품탑재 장치에 관한 것으로서, 부품이 실장되는 기판을 지지하는 기판지지 스테이지와, 상기 기판지지 스테이지에 대해 이동가능하게 설치되며 상기 부품을 흡착 및/또는 접착제를 상기 기판에 분사하는 노즐이 다수 마련된 탑재헤드, 상기 노즐의 단부와 상기 기판과의 수직 이격거리를 소정거리로 제어하기 위하여 상기 노즐의 일측에 상기 노즐의 선단부보다 길게 소정거리 연장되어 수직이동가능하게 설치되는 탐침;과 상기 탐침이 상기 기판에 도달하면 그에 대응하는 전기적신호를 출력하는 귀착검출부;를 구비하여 상기 전기적신호로부터 모터구동을 제어하여 기판과 노즐과의 이격거리를 제어한다. 따라서, 그 표면에 요철 또는 지지되는 지지부의 외력에 의해 휘어짐이 발생되는 기판에 대해서도 일정거리범위로 기판과 노즐과의 이격거리 제어를 위한 구성요소가 간단하고, 기판에 가해지는 충격량이 무시할 정도로 적어 작업의 고속화가 가능하다.

Description

부품탑재장치

본 발명은 전자부품을 프린트 기판에 탑재하는 부품탑재장치에 관한 것으로서, 상세하게는 부품을 흡착 또는 접착재를 분사하는 노즐과 기판과의 이격거리가 접촉식 탐침의 이동에 의해 발생되는 전기적 신호로 제어되는 부품탑재 장치에 관한 것이다.

부품탑재장치는 실장기판을 구성하기 위한 프린트 기판에 대해 IC나 LSI 등의 반도체 집적소자, 다이오드, 콘덴서, 저항 등과 같은 전자부품을 자동적으로 탑재하기 위한 장치를 총칭하는 것으로서, 부품의 리드핀을 기판에 형성된 홀에 삽입하여 실장하는 인써팅(inserting)장치, 기판표면에 접착재을 분사하는 디스펜서(dispenser), 접착재가 도포된 기판위에 전자부품을 부착시키는 써피스 마운터(surface mounter) 등을 포함한다.

여기서 기능상 분리된 디스펜서와 서피스 마운는 별도의 시스템으로 구성될 경우도 있고, 하나의 시스템에 마련된 탑재헤드에 접착재를 분사하는 분사노즐과 부품을 흡착하는 흡착노즐이 복수로 장착된 경우도 있다.

통상적인 부품 탑재장치는 프린트 기판을 안내하여 소정 위치에서 위치결정하고 기판지지 스테이지를 구성하는 가이드 레일과, 프린트 기판에 탑재되는 각종부품을 각각 지지하는 부품 스테이지를 가지고 있으며, 부품 스테이지에 있어서의 전자부품을 프린트 기판에까지 반송하여 탑재하기 위해서 탑재헤드가 XY 두 축 방향으로 수평이동하도록 되어 있다.

상기 탑재헤드에는 전자부품을 부압에 의해 흡착하기 위한 흡착노즐이 복수 개 장착되어 있으며, 이 흡착노즐은 기판지지 스테이지와 부품 스테이지에 대해 각각 상하로 움직이도록 탑재헤드에 설치되어 있다.

흡착노즐은 중공 구멍을 갖고 있으며, 이 중공 구멍은 진공 펌프와 연통되며 부압에 의해 전자부품이 흡착노즐의 선단에 흡착되도록 되어 있다.

디스펜서는 기판에 부품을 실장하기 전에 기판에 부품이 결착되도록 접착재을 도포하는 장치로서, 디스펜서에 채용된 분사노즐의 경우도 흡착노즐과 유사한 구조로 되어있고, 분사노즐의 중공을 통해 접착재을 분사하도록 되어 있다.

디스펜서의 경우 탑재헤드에 설치된 노즐로 접착재를 기판에 도포하는 과정을 살펴보면, 노즐이 수직방향으로 기판스테이지에 지지된 기판을 향하여 하강하고 기판에 대해 적정거리에 도달하면 접착재를 기판표면에 소정량을 분사하고, 다시 수직상승하면서 제어된 다음위치로 이동하여 분사하는 과정을 연속적으로 수행한다. 이때 기판에 도포되는 접착재의 도포량 및 도포면적등이 소정면적으로 적정량 도포되는 것이 실장될 부품의 결착력을 결정하기 때문에 중요하다.

그러나, 기판지지 스테이지에 고정설치되는 기판은 그 표면의 고유적 굴곡 또는 기판지지 스테이지에 마련된 지지핀이 반송되어 유입된 기판의 가장자리에 형성된 관통공을 통과하여 끼워질 때, 지지핀의 중심에 대해 관통공의 중심이 바깥쪽으로 어긋날 경우 기판의 휘어짐이 발생된다.

이와 같은 기판의 휘어짐은 설정된 노즐의 수직하강거리에 대해 고정된 기판의 수직위치가 상대적으로 상승 및 하강된 상태를 유지함으로써 노즐과 기판과의 상호 이격거리가 변동되고, 이와 같은 이격거리 변동은 분사되는 접착제의 도포면적, 도포된 형상이 불안정하게 되고, 심할 경우 노즐과 기판과의 충격에 의해 세라믹 기판과 같이 충격에 약한 기판이 파손되는 문제점이 있다. 칩마운터의 경우에도 기판과 노즐과의 이격거리 변동으로 인해 흡착된 부품이 기판에 일정수준의 가압상태가 유지되지 않아 부품탑재가 불량하거나, 심할 경우 상호 충돌에 의해 부품 및 기판이 크랙이 가거나 파손된다.

종래에는 분사노즐의 일측에 스토퍼를 고정시키고, 분사노즐과 함께 수직하강되는 상기 스토퍼 끝단이 기판에 도달하면 그 전진이 강제적으로 차단되어 분사노즐과 기판과의 이격거리가 소정거리 범위내로 제어되었다. 그러나 이와 같은 종래의 수직거리제어방법은 수직하강되는 가동부의 질량에 의한 충격량이 기판 및 가동부 상호간에 인가되고, 이러한 충격요인은 작업의 고속화를 방해하는 단점이 있다.

비접촉식으로 기판과 노즐과의 이격거리를 제어하기 위해 광학적 수단 또는 초음파와 같은 거리측정기를 탑재시켜 기판위의 각 도포점마다 도포전에 기판에 대한 노즐의 수직방향 거리를 실시간 측정하면서, 기억된 이격거리에 대한 설정값에서 모터구동이 정지되도록 제어하는 방법도 가능하나 현실적으로 제품의 전체가격을 상승시킬 뿐만아니라 그 구조가 복잡해지기 때문에 가격상승부담요인이 저감되면서 단순하게 구조되어 노즐의 수직거리 제어가 이루어지는 부품탑재장치가 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 기판의 휘어짐에 대해서도 부품 흡착 및/또는 접착제 분사용 노즐과 기판과의 이격거리의제어가 용이하고, 이격거리 제어과정중 기판에 가해지는 충격량을 저감시키도록 된 부품탑재장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예 형태인 부품탑재장치를 나타내는 평면도이며,

도 2는 도 1의 부품탑재장치의 정면도이다

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 기판11, 12: 가이드 부재

13, 14: 수평지지부재15: 크로스바

16, 17: 가이드 레일18: 헤드 유니트

19, 27: 모터 20, 26: 볼나사

21: 연동 샤프트22, 23: 피니언 기어

24, 25: 랙 기어30: 노즐

31: 탑재헤드32: 탐침

33: 접점스위치35: 스프링

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 부품탑재장치는 부품이 실장되는 기판을 지지하는 기판지지 스테이지와, 상기 기판지지 스테이지에 대해 이동가능하게 설치되며 상기 부품을 흡착 및/또는 접착제를 상기 기판에 분사하는 노즐이 다수 마련된 탑재헤드를 구비한 부품탑재 장치에 있어서, 상기 노즐의 단부와 상기 기판과의 수직 이격거리를 소정거리로 제어하기 위하여 상기 노즐의 일측에 상기 노즐의 선단부보다 길게 소정거리 연장되어 수직이동가능하게 설치되는 탐침;과 상기 탐침이 상기 기판에 도달하면 그에 대응하는 전기적신호를 출력하는 귀착검출부;를 구비한 것을 그 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부품탑재장치를 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예 형태인 부품탑재장치를 나타내는 평면도이며, 도 2는 도 1의 정면도이다.

이를 참조하면, 부품탑재장치는 접착재를 분사하거나 부품을 흡착하는 노즐(30)이 장착된 탑재헤드(31)와 상기 탑재헤드(31)를 X, Y방향으로 이송시키는 구동부 및 기판(10)이 지지되는 기판지지 스테이지, 기판(10)과 노즐(30)과의 이격거리제어용 신호를 발생시키기 위한 탐침(32) 및 접점스위치(33)를 포함하도록 구성된다.

먼저, X방향으로 상호 나란하게 설치된 두 개의 가이드 부재(11)(12)들은 프린트 기판(20)을 반송하는 콘베이어를 형성하며, 이들 가이드 부재(11)(12)들에 안내되어 프린트 기판(10)이 X방향으로 반송되도록 되어 있다. 프린트 기판(10)은 가이드 부재(11)(12)에 안내되어 소정의 기판지지 스테이지의 위치로 위치결정된다. 이 기판지지 스테이지에는 프린트 기판(10)을 고정하는 지지핀과 같은 고정부재(미도시)가 마련되어 있다. 프린트 기판(10)의 크기에 대응시켜 일방의 가이드 부재(11)는 타방의 가이드 부재(12)에 대하여 접근·분리 이동할 수 있게 되어 있다.

헤드 유니트(18)를 X, Y방향으로 이송시키는 구동부에서 먼저, 두 개의 가이드부재(11)(12) 상측에 상기 가이드 부재(11)(12)와 직교하는 방향에서 상호 평행하게 배치된 두 개의 수평지지부재(13)(14)가 마련되고, 수평지지부재(13)(14) 각각 에는 도 2에 도시하는 바와 같이 가이드 레일(16)(17)이 부착되어 있다. 수평지지부재(13)(14)에 대해 직각방향으로 연장되는 크로스바(15)는 그 양단부에서 가이드 레일(16)(17)에 장착되어 있으며, 가이드 레일(16)(17)에 안내되어 수평지지부재(13)(14)를 따라 Y방향으로 이동가능하게 되어 있다. 이 크로스바(15)에는 이것에 안내되어 헤드 유니트(18)가 섭동가능하게 장착되어 있으며, 헤드 유니트(18)는 크로스바(15)가 연장되는 방향 즉, X방향으로 이동가능하게 되어 있다.

크로스바(15)를 Y방향으로 구동하기 위해 일방의 수평지지부재 (14)에는 모터(19)에 의해 구동되는 볼나사(20)가 회전가능하게 부착되어 있으며, 이 볼나사(20)는 크로스바(15)의 일단부에 나사결합되어 있다. 크로스바(15)에는 이와 평행하게 연동 샤프트(21)가 설치되어 있으며, 이 연동 샤프트(21)의 양단에 고정된 피니언 기어(22)(23)는 수평지지부재(13)(14)에 고정된 랙 기어(24)(25)와 맞물려 있다. 따라서, 모터(19)에 의해 볼나사(20)를 구동하면, 크로스바(15)는 Y방향으로 이동하게 되며 이 이동에 따라 각각의 랙 기어(24)(25)와 맞물리는 피니언 기어 (22)(23)가 회전하게 되므로, 크로스바(15)는 수평지지부재(13)(14)에 대하여 소정의 직각도를 유지하면서 Y방향으로 이동하게 된다.

크로스바(15)에는 헤드 유니트(18)를 X방향으로 구동하기 위한 볼나사(26)가 회전가능하게 설치되어 있으며, 이 볼나사(26)는 헤드 유니트(18)에 나사결합되어 있다. 이 볼나사(26)는 모터(27)의 주축에 설치된 풀리와 볼나사(26)에 설치된 풀리에 걸쳐진 타이밍 벨트를 통하여 구동되도록 되어 있다.

헤드 유니트(18)에는 적어도 하나 이상의 탑재헤드(31)가 설치된다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 탑재헤드(31)에는 상하방향으로 이동가능하게 설치된 분사노즐(30)을 갖고 있다. 상기 노즐(30)은 크로스바(15)가 수평지지재(13)(14)를 따라 Y방향으로 이동함과 동시에, 탑재헤드(31)가 크로스바(15)를 따라 X방향으로 이동하면서 결정된 프린트 기판(10)의 소정 도포 위치에 분사한다.

분사노즐(30)의 일측에는 수직이동가능하게 설치된 탐침(32)과 탐침(32)의 수직이동에 의해 전기적 신호를 발생하는 귀착검출부로서 접점스위치(33)가 마련된다. 탐침(32)은 상기 노즐(30)들이 그 일측에서 지지되는 지지부(34) 사이에 형성된 관통공을 관통하여 설치되고, 수직이동이 상기 지지부(34) 하측으로 관통된 상기 탐침(32)의 일측과 상기 지지부(34) 사이에 끼워진 스프링(35)에 의해 이루어진다. 분사노즐(30)이 수직하강하면 기판(10)에 탐침(32)이 노즐(30)보다 먼저 도달하고, 이때, 탐침(30)은 기판(10)과의 접촉에 의해 그 전진이 차단되면서 분사노즐(30)에 대해 상대적으로 후퇴하게 되고, 탐침(32)과 연결된 접점스위치(33)의 일단이 상승하면서 타단과 접속되어 전기적신호를 발생한다.

따라서, 분사노즐(30)의 수직 승하강을 구동제어하는 수직구동제어부(미도시)는 상기 접접스위치(33)의 전기적 신호가 입력됨과 동시에 모터의 구동을 중단시켜 분사노즐(30)과 기판(10)과의 이격거리를 일정범위내로 제어한다. 이때, 수직구동제어부는 노즐(30)과 기판(10)과의 이격거리가 0.2 ~0.3 mm정도가 되는 위치에서 모터의 구동을 완전히 중단시키는데, 접점스위치(33)로부터 입력된 전기적 신호로 부터 곧바로 모터의 감속정지가 불가능할 경우 전기적 신호의 입력과 동시에 감속하여 모터가 완전히 정지할 때가지의 하강거리에 대한 데이터를 산출하고, 이 감속구간동안의 하강거리가 보상되도록, 탐침(32)의 선단과 분사노즐(30)의 선단과의 거리 및 모터의 구동제어절차를 결정하여 제어하면된다.

본 발명에 의한 분사노즐(30)의 수직이동거리 제어가 탐침(32)의 선단과 기판 상면과의 접촉시 발생되는 전기적 신호에 의해 이루어지만, 하강시 기판(10)과 접촉되는 탐침(32)은 분사노즐(30)에 대해 상대적으로 후퇴되기 때문에 기판(10)에 가해지는 충격량은 무시할 정도로 적어진다. 이와 같이 기판(10)에 가해지는 충격량을 극소화 시키면서, 기판(10)의 휘어짐과 무관하게 기판(10) 상면으로부터 분사노즐(30)의 선단까지의 이격거리가 일정거리에서 탐침(32)의 접촉에 의해 전기적 신호가 발생되기 때문에 이격거리의 제어가 정확하게 유지된다.

도시된 실시예에서는 분사노즐의 경우를 예로서 설명하였지만, 부품이 저장되어 있는 부품카드리지에서 부품을 흡착하여 기판지지 스테이지에 지지된 기판(10)에 실장하는 경우에도, 흡착노즐과 기판(10)과의 이격거리 제어를 위해 상기에 설명된 탐침(32)과 귀착검출부를 이용하여 모터구동을 제어하는 방법이 적용된다.

또한, 귀착검출부로서 실시예에 적용한 접점 스위치(33) 이외에도 노즐(30)에 대해 상대적으로 수직후퇴되는 탐침(32)의 위치변동을 검출하여 그에 대응되는 전기적신호를 발생하는 광학수단을 채용하는 것등 다양한 실시예가 가능하다는 것을 알 수 있다.

지금까지 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 부품탑재장치가 제공됨으로써, 기판과 노즐과의 이격거리 제어를 위한 구성요소가 간단하고, 기판에 가해지는 충격량이 무시할 정도로 적어 작업의 고속화가 가능하다.

Claims (3)

1. 부품이 실장되는 기판을 지지하는 기판지지 스테이지와, 상기 기판지지 스테이지에 대해 이동가능하게 설치되며 상기 부품을 흡착 및/또는 접착제를 상기 기판에 분사하는 노즐이 다수 마련된 탑재헤드를 구비한 부품탑재 장치에 있어서,

   상기 노즐의 단부와 상기 기판과의 수직 이격거리를 소정거리로 제어하기 위하여 상기 노즐의 일측에 상기 노즐의 선단부보다 길게 소정거리 연장되어 수직이동가능하게 설치되는 탐침;과 상기 탐침이 상기 기판에 도달하면 그에 대응하는 전기적신호를 출력하는 귀착검출부;를 구비한 것을 특징으로 하는 부품탑재 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 탐침은 상기 노즐들이 지지되는 지지부 사이에 형성된 관통공을 관통하여 설치되고, 상기 지지부하측으로 관통된 상기 탐침의 일측과 상기 지지부 사이에 끼워져 상기 지지부와 상기 탐침에 상호반발력을 제공하는 스프링이 마련된 것을 특징으로 하는 부품탑재장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 귀착검출부는 상기 탐침의 이동에 의해 상호 접촉 또는 분리되고 그에 대응되는 전기적신호를 출력하는 접점스위치인 것을 특징으로 하는 부품탑재장치.