KR20160043388A - 부품의 재작업 방법 - Google Patents

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KR20160043388A KR1020140137705A KR20140137705A KR20160043388A KR 20160043388 A KR20160043388 A KR 20160043388A KR 1020140137705 A KR1020140137705 A KR 1020140137705A KR 20140137705 A KR20140137705 A KR 20140137705A KR 20160043388 A KR20160043388 A KR 20160043388A
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변대균
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Abstract

부품의 재작업 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 부품의 재작업 방법은, 기판에 실장된 부품의 장착 상태를 검사하며, 장착 불량을 판단하는 단계; 상기 부품의 장착 불량이 발생하는 경우, 상기 부품의 재실장(re-place) 여부를 선택하는 단계; 상기 부품의 재실장이 선택된 경우, 상기 부품을 상기 기판으로부터 픽업하는 단계; 상기 픽업된 부품을 디핑(dipping)하고, 얼라인(align) 인식하는 단계; 및 상기 부품을 상기 기판에 재장착하는 단계를 포함한다.

Description

부품의 재작업 방법{REWORK METHOD OF PART}
본 발명은 부품의 재작업 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 장착 불량이 발생한 부품을 재작업하여 작업의 중단 없이 부품의 장착 불량을 해소할 수 있는 부품의 재작업 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 칩마운터(chip mounter) 또는 부품 실장기라 함은 기판(PCB) 상에 소정의 부품들을 실장(mounting)하는 장치를 말한다.
칩마운터는 베이스 프레임, 갠트리(gantry), 헤드, 컨베이어 등으로 구성된다. 베이스 프레임 상에 장착된 갠트리가 부품을 픽업하는 헤드를 X축 및 Y축 방향으로 이동시키고, 헤드는 컨베이어에 의해 이송되는 기판에 부품을 실장하게 된다.
칩마운터가 부품을 실장함에 있어 중요한 것 중 하나로 부품이 실장되어야 할 위치에 부품을 정확하게 실장하는 것이다. 이를 위해, 칩마운터는 부품을 기판에 장착하기 전 기판 상에 마련된 기준 위치인 피듀셜 마크(fiducial mark)들을 인식하고 있다. 이에 피듀셜 마크가 인식되면, 칩마운터는 인식된 피듀셜 마크들의 중심으로부터 부품이 장착되어야 할 위치를 계산하여 부품을 정확히 기판에 장착하게 된다. 그리고, 기판에 장착된 부품의 위치 정도를 판단하기 위해서 부품의 위치를 인식하여 틀어짐 정도를 계산한다. 계산된 틀어짐 양이 허용치 보다 클 경우 에러를 발생한 후 사용자가 재확인 한다.
도 1은 종래의 기판 생산 작업 과정을 도시한 블록 순서도이다.
스크린프린터(10)에서 집적회로소자, 저항, 콘덴서 등의 각종 부품을 솔더링할 수 있도록 패턴회로의 박리 솔더면에 솔더 페이스트(solder paste)나 크림 솔더(cream solder) 등을 접합제로 이용하여 기판에 도포한다. 그리고, 고속 칩마운터(20), 범용 칩마운터(30), 이형 칩마운터(40) 등의 칩마운터에 의해 여러 종류의 부품이 기판에 장착된다. 고속 칩마운터(20)에서는 한 종류의 아주 많은 부품이 빠른 속도로 실장되고, 범용 칩마운터(30)에서는 다품종의 다소 많은 부품이 기판에 장착되고, 이형 칩마운터(40)에 의해 정밀한 실장 작업을 요하는 부품이 기판에 장착된다. 또한, 고속, 범용, 이형 등 3가지 형태의 칩마운터의 선택적 조합으로 작업 조건에 따라 현장에서 쉽게 교체가 가능하여 라인 운영 효율을 높일 수도 있다. 그리고, 칩마운터(20, 30, 40)의 후단부에 별도의 검사기(50)가 위치하여 기판 위에 장착된 부품들을 검사하여 실장 불량을 검출하게 된다.
도 2a는 정상적으로 부품이 장착된 기판을 도시한 도면이며, 도 2b는 비정상적으로 부품이 장착된 기판을 도시한 도면이다.
부품의 장착 불량은 여러 형태로 분류가 된다. 장착되어야 하는 위치에 부품이 없는 경우(미삽)와, 도 2a의 정상 위치에 장착된 부품(3)과 달리 도 2b에 도시한 바와 같이 정확한 위치에 장착되지 않고 틀어져 있는 경우(틀어짐)로 크게 나눌 수 있다.
이러한 실장 불량 판단은 도 1에 도시한 바와 같이, 별도로 구성된 AOI 검사기(50)에서 불량이 검출되면 장비 쪽의 실장 프로그램을 수정하는 형태로 작업이 진행된다. 또한, 부품의 틀어짐을 확인하기 위해 칩마운터의 피듀셜 카메라를 사용할 수 있다.
도 3은 종래의 기판에 부품을 장착하는 과정을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, PCB가 투입되면(S31), PCB 마크 인식을 통해 장착점을 계산 후(S32), 부품을 픽업하여(S33) 플럭스에 디핑(Dipping)하고(S34) 얼라인(Align) 인식을 통해(S35) PCB에 장착하게 된다(S36). 장착된 부품의 위치 정도를 판단하기 위해서는 피듀셜 카메라를 통해 칩의 위치를 인식하여 틀어짐 정도를 계산하며, 계산된 틀어짐 양이 허용치 보다 클 경우 에러를 발생한 후 사용자가 다시 확인한다(S37). 재 확인 결과에 상관 없이 재 가동하여 최종 PCB에 부품 장착이 완료되면 리플로우 장비로 배출하게 된다(S38).
여기에서, 기판 상에 부품을 장착한 후, 부품이 기판에 장착된 위치가 정확한지를 검사하는 부품 장착 후 검사가 수행되는데(S37), 이를 PBI(Post Bonding Inspection) 검사라 칭할 수 있다. PBI 검사는 카메라로 기판에 장착된 부품을 촬영하여 획득한 영상을 분석함으로써 부품이 기판 상에서 장착되어야 할 위치에 정확하게 장착되었는지를 확인하는 검사다. PBI 검사 결과 기판상에 실장된 부품의 장착 정확도에 문제가 없으면 마운터의 가동을 계속하여 진행하고, 장작 위치에 오차가 있다고 판단되면 문제가 발생했음을 사용자에게 알리는 에러 메시지를 발생시키게 된다.
도 4는 종래의 실장 불량 검출 후 로그 데이터를 저장하는 과정을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 기판 생산 작업 과정에서 실장 불량이 발생한 경우(S46), 문제 원인을 분석하기 위해서 로그(log)가 필요하며, 이에 실장 불량을 추적하기 위해 로그 데이터(log data)를 저장한다. 이러한 로그 데이터를 분석하여 실장 불량을 추적하게 된다.
그러나, 종래의 부품의 장착 검사와 관련된 기술들은 불량 판단 후 에러 메시지와, 장비 정지 후 데이터 로그 분석 및 작업자의 재확인 등에 의존하고 있다. 작업자의 확인 후, 재가동 전까지 장비는 정지 상태이며 이는 장비 가동률에 많은 영향을 주고 있다. 작업자가 에러 상태 확인하는 방법 또한 별도의 메뉴를 띄운 후, 위치 이동을 통해 결과를 확인하는 방식으로 수분이 소요된다. 그리고, 이미 기판에 장착된 부품은 재작업 할수 없는 문제도 있다.
한국공개특허 제2010-0054437호　(2010.05.25 공개) 일본공개특허 특개2011-086695호　(2011.04.28 공개) 일본공개특허 특개2009-117734호　(2009.05.28 공개)
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 장착 불량이 발생한 부품의 검사 결과를 기초로 부품을 재장착함으로써, 작업의 중단 없이 부품의 장착 불량을 해소할 수 있는 부품의 재작업 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 부품의 재작업 방법은, 기판에 실장된 부품의 장착 상태를 검사하며, 장착 불량을 판단하는 단계; 상기 부품의 장착 불량이 발생하는 경우, 상기 부품의 재실장(re-place) 여부를 선택하는 단계; 및 상기 부품의 재실장이 선택된 경우, 상기 부품을 상기 기판으로부터 픽업하는 단계; 상기 픽업된 부품을 디핑(dipping)하고, 얼라인(align) 인식하는 단계; 및 상기 부품을 상기 기판에 재장착하는 단계를 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면, 작업의 중단 없이 장착 불량이 발생한 부품의 검사 결과를 기초로 부품을 재장착 할 수 있다.
또한, 부품의 장착 에러 발생 시 재작업과 장착 정도 검사를 통해 불량 발생 전 사전 정도 틀어짐 감지와 부품 버림률을 줄일 수 있다.
도 1은 종래의 기판 생산 작업 과정을 도시한 블록 순서도이다.
도 2a는 정상적으로 부품이 장착된 기판을 도시한 도면이며, 도 2b는 비정상적으로 부품이 장착된 기판을 도시한 도면이다.
도 3은 종래의 기판에 부품을 장착하는 과정을 도시한 도면이다.
도 4는 종래의 실장 불량 검출 후 로그 데이터를 저장하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5a는 피듀셜 카메라를 구비한 칩마운터의 저면도이며, 도 5b는 피듀셜 카메라를 구비한 칩마운터의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품의 재작업 방법의 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품의 재작업 방법의 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품의 장착 불량을 판단하기 위한 방법의 순서도이다.
도 9는 부품 장착 후 검사(PBI) 이후에 부품의 재장착 과정을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 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 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
도 5a는 피듀셜 카메라를 구비한 칩마운터의 저면도이며, 도 5b는 피듀셜 카메라를 구비한 칩마운터의 단면도이다.
일반적으로, 칩마운터(100)는 프레임(105)에 연결된 헤드(110), 피듀셜 카메라(Fiducial camera, 120)를 포함한다. 또한, 측면 촬영 카메라(130) 및 측면 조명 장치(140)를 더 포함할 수 있다. 여기에서, 측면 촬영 카메라(130) 및 측면 조명 장치(140)는 생략될 수도 있다.
헤드(110)는 부품을 흡착하는 노즐을 구비한다. 헤드(110)는 원형 또는 사각형의 형상을 가질 수 있으며, 부품을 흡착하기 위해 회전하면서 상하 좌우로 이동할 수 있다. 노즐은 헤드(110)에 일정하게 배치될 수 있으며, 스핀들에 의해 지지되어 헤드(110)에 연결된다. 피듀셜 카메라(120)는 부품을 기판에 실장하기 전 기판 상에 마련된 기준 위치인 피듀셜 마크(fiducial mark)들을 인식한다. 또한, 측면 촬영 카메라(130)는 헤드(110)에 픽업된 부품의 측면을 촬영하여 부품의 정확한 픽업 여부를 판단하고, 측면 조명 장치(140)는 헤드(110)에 픽업된 부품에 빛을 조사한다. 여기에서, 피듀셜 카메라(120) 및 측면 촬영 카메라(130)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary metal?xide?emiconductor) 이미지 센서를 채용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품의 재작업 방법의 순서도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부품의 재작업 방법은, 기판에 실장된 부품의 장착 상태를 검사하며(S610), 장착 불량을 판단하고(S620), 상기 부품의 장착 불량이 발생하는 경우, 상기 부품의 재실장(re-place) 여부를 선택하고(S630), 상기 부품의 재실장이 선택된 경우, 상기 부품을 상기 기판으로부터 픽업하고(S640), 상기 픽업된 부품을 디핑(dipping)하고(S650), 얼라인(align) 인식한 후(S660), 상기 부품을 상기 기판에 재장착한다(S670).
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 부품의 재작업 방법은 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같은 일반적인 칩마운터(100)를 그대로 이용하게 된다. 칩마운터(100)의 피듀셜 카메라(120)를 이용하여 칩마운터(100)의 실장 불량을 추적하고 찾아내게 된다.
여기에서, 부품을 장착한 후에는 부품이 올바른 위치에 장착된 것인지를 검사하며(S610), 기판의 배치 상태 및 기판 상에 실장된 부품의 장착 정확도에 문제가 없다고 판단되는 경우에는 가동을 진행하고, 오차가 있다고 판단되면 장착 불량을 판단하는 단계가 수행될 수 있다(S620).
이후, 부품의 장착 불량을 판단 시에(S620), 상기 부품의 틀어짐이 미리 설정된 기준값보다 클 경우 에러 신호를 생성한다. 특히, 에러 신호가 소정 회수 이상 발생하는 경우, 부품을 재장착하지 않고 부품을 폐기할 수 있다. 예를 들어, 한 부품에 대해 에러 신호가 연속적으로 발생하는 경우, 상기 부품을 폐기할 수 있다. 부품의 장착 불량을 판단하는 구체적인 내용에 대해서는 후술하여 살펴 보도록 한다.
부품의 재실장은 작업 프로그램에서 옵션 사항으로 선택 가능하며(S630), 미리 선택되어 있는 경우 장착 불량 시에 부품의 재장착이 자동적으로 수행된다. 재실장이 선택되면 부품의 장착 불량이 있을 경우 부품을 재장착하게 된다. 부품의 재장착 과정은 기판에 장착된 부품을 기판으로부터 재픽업하고(S640), 픽업된 부품을 플럭스에 디핑하고(S650), 얼라인 인식하여(S660) 부품을 기판에 재장착하게 된다(S670). 이때, 부품의 장착 불량이 있으므로, 부품을 픽업하는 헤드가 소정 각도 회전하여 부품의 틀어짐을 보정할 수 있다. 그리고, 부품이 기판에 재장착된 경우, 상기 재장착된 부품의 장착 상태를 다시 검사하며, 실장 작업을 중단 없이 계속 진행하게 된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품의 재작업 방법의 순서도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품의 재작업 방법은, 부품의 장착 불량에 따른 기판 생산의 전체 작업 과정을 포함한다. 구체적으로, 칩마운터(100)가 실장 작업을 개시하며(S710), 작업 프로그램에 따라 헤드(110)가 기판에 부품을 장착한다(S720). 부품이 장착된 후, 부품의 장착 상태를 검사하며(S730), 이때 칩마운터(100)의 피듀셜 카메라(120) 등 영상 촬영 장치 또는 센서 등을 이용할 수 있다.
여기에서, 작업 프로그램의 생성(S401)은 오프라인 프로그램인 이지오엘피(EasyOLP)나 장비 MMI(Man Machine Interface)를 통해 이루어진다. 이지오엘피는 출원인의 SMT 라인 운영을 위한 통합 프로그래밍 소프트웨어이며, 장비 MMI는 개별 장비인 칩마운터에 작업 프로그램을 입력시키는 인터페이스이다.
부품의 장착 검사에서 장착 불량이 발생하면(S740, Yes), 부품을 재실장하게 되며(S750), 부품의 재실장은 기판에 장착된 부품을 기판으로부터 재픽업하고(S761), 픽업된 부품을 플럭스에 디핑하고(S763), 얼라인 인식하여(S765) 부품을 기판에 재장착하게 된다(S767).
부품의 장착 검사에서 장착 불량이 발생하지 않으면(S740, No), 칩마운터(100)의 실장 작업을 계속 진행한다(S710).
또한, 부품의 장착 검사에서 장착 불량이 발생하더라도(S740, Yes), 부품을 재실장하지 않을 경우에는 실장 작업을 종료(S770)하거나 또는 칩마운터(100)의 실장 작업을 계속 진행한다(S710).
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품의 장착 불량을 판단하기 위한 방법의 순서도이다.
도 8을 참조하면, 부품의 장착 불량 판단은, 부품의 장착이 완료된 기판의 영상을 획득하며(S741), 상기 획득된 기판의 영상을 정상적으로 부품이 장착 완료된 기판의 영상인 기준 영상과 비교하고(S743), 상기 획득된 영상과 상기 기준 영상과의 차이를 기초로 상기 부품의 장착 불량을 판단한다(S745). 이러한 부품의 장착 불량 판단은 본 발명의 여러 실시예에 따른 부품의 재작업 방법에 모두 적용될 수 있음은 당연하다 할 것이다.
구체적으로, 칩마운터(100)에서 기판에 부품이 장착되면, 칩마운터(100)에 구비된 피듀셜 카메라(120)를 이용하여 장착 불량이 발생하였는지를 빠르게 검사할 수 있다. 정상적으로 장착된 영상을 기준 영상으로 정의하고, 기준 영상과 차이가 나는 영상을 불량이 발생한 영상이라고 정의한다. 불량이라고 판단하는 기준은 정합성에 관한 파라미터를 사용할 수 있다. 내부 알고리즘과 관계없이 본 발명의 특징은 정상적으로 실장이 된 영상을 기준 영상으로 간주하고 기준 영상과의 차이로 불량 영상을 판단해 낼 수 있다.
즉, 부품의 장착 불량의 판단은, 칩마운터(100)의 피듀셜 카메라(120)에 의해 촬상된 부품의 장착 작업이 완료된 기판의 영상을 획득하여(S741), 획득된 기판의 영상을 정상적으로 부품이 장착된 기판의 영상인 기준 영상과 비교하고(S743), 칩마운터(100)의 피듀셜 카메라(120)의 촬상에 의해 획득된 영상과 기준 영상과의 차이를 기초로 부품의 장착 불량 여부를 판단하게 된다(S745).
특히, 부품의 장착 불량을 판단할 때(S703), 각 부품이 장착될 때마다 장착 불량을 판단하는 것이 바람직하나, 이에만 제한되지 않고 하나의 기판의 실장 작업이 완료될 때마다 실장된 부품의 불량 여부를 판단하거나 복수의 기판의 실장 작업이 완료될 때마다 실장된 부품의 불량 여부를 판단할 수도 있다.
도 9는 부품 장착 후 검사(PBI) 이후에 부품의 재장착 과정을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 기판(5)에 실장 작업이 완료되면, 장착된 부품(3)의 불량을 검사하기 위해 피듀셜 카메라(120)로 촬영한다. 여기에서, 부품(3)의 틀어짐(C) 정도를 정상적으로 장착된 부품(3)과 비교하여 장착 불량을 판단한다. 부품의 장착 불량으로 판단되면, 헤드(110)의 스핀들 노즐(112)을 이용하여 부품(3)을 기판(5)으로부터 픽업하고, 픽업된 부품(3)을 플럭스 탱크(7)에 디핑(dipping)하고, 플럭스에 디핑된 부품(3)을 피듀셜 카메라(120)로 얼라인 인식하여 에러가 발생한 기판(5)의 위치에 재장착하게 된다. 부품의 재장착 후에는 장착 상태를 검사한 후 OK 시, 작업을 완료하거나 마운터의 실장 작업을 계속 진행한다.
그러므로, 장착 불량이 발생한 부품을 바로 재장착하는 부품의 재작업을 통해, 장비의 가동을 중지할 필요가 없고, 작업자가 장착 불량을 확인하기 위한 소요 시간 등도 없앨 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 칩마운터
110: 칩마운터 헤드 120: 피듀셜 카메라

Claims (6)

  1. 기판에 실장된 부품의 장착 상태를 검사하며, 장착 불량을 판단하는 단계;
    상기 부품의 장착 불량이 발생하는 경우, 상기 부품의 재실장(re-place) 여부를 선택하는 단계;
    상기 부품의 재실장이 선택된 경우, 상기 부품을 상기 기판으로부터 픽업하는 단계;
    상기 픽업된 부품을 디핑(dipping)하고, 얼라인(align) 인식하는 단계; 및
    상기 부품을 상기 기판에 재장착하는 단계를 포함하는, 부품의 재작업 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 부품의 장착 불량을 판단하는 단계는,
    상기 부품의 틀어짐이 미리 설정된 기준값보다 클 경우 에러 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 부품의 재작업 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 에러 신호가 연속적으로 발생하는 경우, 상기 부품을 폐기하는 단계를 더 포함하는, 부품의 재작업 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 부품의 장착 불량을 판단하는 단계는,
    상기 부품의 장착이 완료된 상기 기판의 영상을 획득하는 단계;
    상기 획득된 기판의 영상을 정상적으로 부품이 장착 완료된 기판의 영상인 기준 영상과 비교하는 단계; 및
    상기 획득된 영상과 상기 기준 영상과의 차이를 기초로 상기 부품의 장착 불량을 판단하는 단계를 포함하는, 부품의 재작업 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 부품을 상기 기판으로부터 픽업하는 단계는,
    상기 부품을 픽업한 헤드가 소정 각도 회전하여 상기 부품의 틀어짐을 보정하는 단계를 포함하는, 부품의 재작업 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 부품이 상기 기판에 재장착된 경우, 상기 재장착된 부품의 장착 상태를 검사하는 단계를 더 포함하는, 부품의 재작업 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200095711A (ko) * 2019-02-01 2020-08-11 한화정밀기계 주식회사 부품 검사 장치

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