KR19990081927A - 캐리어상에 콤포넌트를 배치하기 위한 방법과 배치기및, 이러한방법과 배치기에 사용되는 보정 캐리어 검출 장치 - Google Patents

Abstract

캐리어(3)상에 콤포넌트(30)를 배치하기 위한 콤포넌트 배치기용의 보정 방법및 장치에 관한 것으로 상기 배치기는 캐리어 위치설정 수단(50)과 콤포넌트 위치설정 수단(26,27,11;40)을 구비한다. 보정 과정중에 보정 캐리어(60,65)상에 배치된 콤포넌트의 위치는 배치기 자체내에 존재하는 보정 캐리어 검출 장치(50)에 의해 검출된다. 콤포넌트(30)와 보정 캐리어 표면사이에 만족할만한 색조 대비(콘트라스트)를 얻기 위하여, 보정 캐리어 표면에는 반사적인 접착성 포일(65,66)이 제공될수도 있다. 제조 캐리어 검출 장치가 제공된 기계에서 상기 장치는 보정 캐리어 검출 장치로서 사용될수도 있다.

Description

캐리어상에 콤포넌트를 배치하기 위한 방법과 배치기및, 이러한 방법과 배치기에 사용되는 보정 캐리어 검출장치

본 발명은 캐리어상에 콤포넌트들을 배치하는 방법으로서, 상기 캐리어는 캐리어 위치설정 수단의 제어하에 콤포넌트 배치기로 이송되고, 상기 배치기의 배치 헤드에 의해 픽업된 후의 콤포넌트는 콤포넌트 위치설정 수단에 의해 배치 헤드에 대해 위치되며, 이후 콤포넌트는 실제 배치 과정 이전에 그 단부 위치가 보정(calibration) 과정에 의해서도 결정되는 동안 캐리어상에 배치되고, 상기 보정 과정에서는 사용된 배치기의 배치 정확도가 체크되는, 배치방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한 상기 방법을 수행하기에 적합한 콤포넌트 배치기와, 이 배치기에 사용할 보정 캐리어 검출장치및, 상기 보정 캐리어 검출장치의 일부를 형성하는 광학 검출 장치에 관한 것이다.

상기 언급된 보정 과정은, 소정의 배치 작용 사양에 따라 배치기에 의해 콤포넌트가 배치되고, 배치된 콤포넌트의 위치가 연속해서 측정되어 이들 콤포넌트의 소요 위치가 비교되며, 그 결과를 이용하여 실제의 배치 과정 또는 제조 배치 과정중에 콤포넌트를 원하는 위치에 가능한 정확하게 배치시키는, 테스트및 제어 과정이다.

전술한 방법을 이용한 콤포넌트 배치기는 수년동안 FCM(Fast Component Mounter)이라는 형태의 명칭으로 필립스사에 의해 제조되어 왔고, 특히 1996년 1월과 7월에 각각 발간된 필립스 일렉트로닉 매뉴팩츄어링 테크놀러지의 안내 소책자, " Fast Component Mounter-(laser) Specifications"에 기재되어 있다. 이들 캐리어와 콤포넌트는 따로 배치기로 이송된다. 상기 배치기에는 캐리어를 다수의, 최대 16 군데의 배치 스테이션으로 연속해서 운송하기 위한 운송 시스템이 제공되며, 상기 배치 스테이션에서 콤포넌트는 캐리어 상에 배치된다. 이 운송 시스템은 하나 이상의 캐리어를 픽업하여 배치기 길이의 일부분 상에서 안내 레일을 따라 운송하기 위한 다수의 운송판을 포함한다. 배치기는 또한 배치 스테이션과 일치하는 개수의 배치 헤드를 포함한다. 각각의 운송판은 예로서 인쇄회로기판과 같은 캐리어를 여러개의 배치 헤드를 따라서 이동시킬수 있으며, 각각의 운송 단계는 명확한 길이를 갖는다. 이러한 운송 단계는 인덱스(index)로도 지칭된다. 이러한 운송판의 운송단계 또는 인덱스들의 합은 판의 길이와 동일하다. 제 1 운송판이 그 길이의 끝에 도달하면 판위의 캐리어는 제 2 운송판에게로 넘겨지고, 제 2 운송판은 이어지는 적은 개수의 배치 헤드를 따라서 캐리어를 이동시킨다.

배치될 콤포넌트를 배치기 내로 이송시키는 하나 이상의 이송 장치는 각각의 배치 헤드와 연관되어 있다. 별개의 로보트로 제어되는 각각의 배치 헤드는 항상 관련된 하나의 이송장치로부터 콤포넌트를 픽업하여 이를 캐리어상의 배치될 위치로 운송시킨다. 각각의 배치 헤드는 고정된 작업 범위를 가지며, 헤드는 이 범위에 걸쳐서 이동할수 있고 이 범위내에서 콤포넌트를 배치할수 있다. 이어지는 운송 단계에서는 각각의 경우마다 캐리어의 다른 부분이 하나의 헤드 작업 범위내로 이동된다.

각각의 로보트에는 콤포넌트를 로보트 축에 대해 위치설정및 배치시키기 위한 수단이 제공된다. 이 위치설정은 다른 방향으로 정해진 거리만큼 이동할수 있는 기계적 조절 수단에 의해 콤포넌트를 위치시키므로써 기계적으로 이루어질수 있다. 이 콤포넌트-위치설정 수단은 또한 광학 콤포넌트-검출 장치로서, 예를 들어 레이저 정렬 시스템(Laser Aligning System:LAS)을 포함하는데 이 시스템에서는 콤포넌트의 섀도우 이미지가 예를 들어 CCD 센서와 같은 검출기상에 형성된다. 이 광학 콤포넌트-검출 장치는 카메라로 구성될수도 있으며 이 카메라에 의하면 콤포넌트가 관측되고 예를 들어 콤포넌트 태그(tag)의 위치가 검출된다. 위치 데이타는 로보트와 연관된 신호 처리 유니트에 적용되고 이 유니트에서 기준 데이타와 비교된다. 이는 예를 들어 좌표의 XYZ 시스템의 X, Y 방향으로의 변위(displacement)와 Z 방향으로의 연장되는 배치 헤드 축 주위로의 회전을 수정하므로써 콤포넌트를 배치 스테이션으로 운송하는 도중에 위치를 수정할 가능성을 제공한다. 콤포넌트-검출 장치는 또한 콤포넌트를 확인하여 그 품질을 체크할수도 있다. 이러한 모든 종류의 측정이 콤포넌트 검출의 범주에 드는 것으로 간주된다.

캐리어상에 콤포넌트를 정확히 배치하기 위하여, 제조 캐리어상의 전기전도성 트랙 패턴은 또한 배치기 기준치에 대해 정렬되어야 한다. 이를 위하여, 상기 배치기는 캐리어-위치설정 수단을 구비한다. 이러한 캐리어 위치설정은 배치기의 운송판에 핀을 제공하고 캐리어에는 상기 핀을 수용하기 위한 구멍을 제공하므로써 순수하게 기계적으로 이루어질수 있다. 또한, 배치기의 송입부(feed-in section)에 트랙 패턴을 정렬하기 위해 캐리어-검출 장치가 제공되며, 상기 캐리어 검출 장치는 보드 비젼 모듈(Board Vision Module)로 알려려 있는 로보트와 광학 캐리어 검출 장치및, 카메라를 포함한다. 이 장치에 의하면, 캐리어 상에 존재하는 둘 이상의 정렬 마크(기점)로 화면이 찍힌다. 이들 마크에 대해 콤포넌트가 배치되어야 하는 캐리어상의 상대 위치는 이미 알려져 있다. 캐리어-검출 장치에 의해 공급되는 마크의 위치에 대한 데이타는 이 검출 장치에 연관된 이미지 프로세서로 적용되며, 이 프로세서에서 그곳에 저장된 데이타와 비교된다. 이어서 편차가 계산된다. 이렇게 해서 얻어진 정보와 콤포넌트-검출 장치에 의해 공급되는 정보는 캐리어상의 소정 위치 위에 배치 헤드를 정확히 위치시킬 가능성과 이 헤드에 의해 유지되는 콤포넌트를 소정 위치에 배치시키고 고정시킬 가능성을 제공한다.

콤포넌트들은 FCM 기계에 의해 상당한 정확성과 속도로 배치될수 있다. 이러한 정확성은 오래 동안 유지된다. 그러나, 기계가 작동되고 예를 들어 3000시간 정도의 상당한 작업시간이 지난후 이 기계는 장시간 사용후 변화될수있는 정상 세팅을 보장받기 위해 보정되어야 한다. 사용및 사용자의 희망에 따라서 이러한 보정은 예를 들어 배치 헤드나 로보트 모터 또는 드라이버 벨트의 교환이후 주기적으로 그리고 다른 형태의 캐리어로 교환할때 이루어질수도 있다. 이러한 보정은 조명 모듈, 카메라, 이미지 프로세싱 유니트를 포함하는, 상기 기계와 함께 제공되는 별도의 보정 세트 또는 비젼 모듈에 의해 이루어질수도 있으며, 이 보정 세트는 보정 과정 도중에만 기계에 연결된다. 이러한 보정 세트에 의하면, 각 배치 로보트의 좌표 시스템은 운송판과 안내 레일로 구성되는 기계 운송의 좌표 시스템에 대해 운송판 인덱스마다 커플링된다. 이를 위하여, 둘이상의 정렬 마크가 운송판마다 그리고 인덱스마다 각각의 배치 헤드용 보정 카메라에 의해 검출되며 보정 데이타는 보정 비젼 모듈에 의해 프로세싱된다. 이를 위하여, 보정 캐리어에는 그 각각이 다수의 인덱스에 대응하는 둘이상의 정렬 마크로 된 다수의 세트가 제공된다.

각각의 배치 헤드에 대해서는 별도의 보정이 행해진다. 제 1 로보트상에는 카메라가 배치되고 제 1 보정 절차가 이루어지며, 이어서 제 2 로보트상에 카메라가 배치되고 제 2 보정 절차가 이루어진다. 특별한 보정 판이 사용되는데 이는 정렬마크로서 작용하는 구멍을 가진 것이다. 보정판의 형상과 치수는 보정후 기계내로 이송될 제조 캐리어의 그것에 일치하며, 그로 인하여 다른 형태의 보정 캐리어가 사용되어야 한다.

본 발명은 보다 정확하고 보다 신속하게 보정이 이루어질수 있으며 배치기에 이미 존재할수도 있는 검출 장치및 관련 신호-처리 수단을 이용할 가능성을 제공하는 신규한 보정 개념을 이용한 콤포넌트-배치 방법및 배치기를 제공하는 것이다. 이러한 신규한 개념을 이용한 방법은 청구항1에 정의되어 있다.

각각의 배치 헤드에 의해 콤포넌트가 배치되는 캐리어 부분이 알려져 있으므로, 본 발명은 모든 배치 헤드와 관련 로보트의 배치 정확도가 모든 배치된 콤포넌트를 검출하므로써 한번에(in one step) 검출될수 있으며, 수정이 이루어져야 하는지가 결정될수 있다는 인식에 기초하고 있다. 따라서, 보정은 단기간내에 이루어질수 있다. 모든 배치 헤드를 체크하기 위해 고정 검출 장치가 사용되므로 보정은 모든 배치 헤드에 연속하여 배치되어야 하는 별도의 카메라에 의해 보정이 이루어지는 경우보다 정확하고 신뢰성이 높아질 것이다.

본 발명에 따른 방법은 두개의 카테고리로 나누어질수 있는 다양한 실시예를 제공한다. 제 1 카테고리는 콤포넌트의 개수와, 이들 콤포넌트가 보정 과정중에 배치되는 위치및, 보정 과정중에 얻어진 데이타의 사용에 관한 것이다.

제 1 카테고리의 제 1 실시예는, 콤포넌트의 개수와 이들 콤포넌트가 보정 캐리어상에 배치되는 위치가 콤포넌트의 개수및 이들 콤포넌트가 제조 캐리어에 배치되는 위치와 무관하다는 것과, 배치 헤드의 좌표의 시스템을 운송 시스템과 일치시키기 위해 보정 데이타가 사용된다는 것을 특징으로 한다.

이러한 수정은 각각의 배치 헤드에 대해 운송판마다 그리고 그 인덱스마다 실현된다. 보정 캐리어는 이후 운송판상의 핀과 보정 캐리어내의 구멍에 의해 순전히 기계적으로만 정렬되며, 콤포넌트들은 보정 배치 작용 사양(specification)에 따라서 보정 캐리어상에 배치된다.

콤포넌트가 제조 캐리어상에 배치되는 제조 단계 이전에, 배치기용 컴퓨터는 제조 캐리어의 형태에 기초하여, 어떤 배치 헤드가 어떤 콤포넌트를 어느 위치에 배치할 것인지를 계산해낸다. 다양한 배치 헤드에 의해 이루어질 작용에 대한 이렇게 얻어진 처방은 제조 배치 작용 사양으로서 지칭된다. 또한 보정 과정에서 이들 콤포넌트는 주어진 처방에 따라 배치된다. 이는 보정 배치 작용 사양으로 지칭된다.

제 1 카테고리의 제 2 실시예는 콤포넌트들이 제조 배치 작용 사양에 따라 보정 캐리어상에 배치되고, 콤포넌트마다 배치 위치를 수정하기 위해 콤포넌트를 제조 캐리어상에 배치하는 동안에 보정 데이타가 저장및 사용되는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 보정 캐리어상에 배치되는 콤포넌트의 개수는 나중의 스테이지에서 제조 캐리어상에 그리고 동일 위치에 배치되는 개수와 동일하며, 보정 캐리어상에 배치되는 콤포넌트는 제조 캐리어상에 배치되는 것과 동일하거나 이보다 저렴하다.

제 2 실시예의 다른 특징에 따르면, 보정 단계는 또한 제조 배치 작용 사양에 따라 캐리어에 콤포넌트가 제공되는 경우와 배치된 콤포넌트의 위치가 검출되는 경우에 제조 배치 과정에 포함될수도 있다. 원하는 배치 위치와 실현된 배치 위치 사이에 측정된 차이는 이후 제조 배치 과정의 다음 부분에서 수정을 위해 사용될수 있다.

방법 실시예의 제 2 카테고리는 콤포넌트의 검출을 개선시키는 수단에 관한 것이다.

제 2 카테고리의 제 1 실시예는 콤포넌트를 유지시키기 위한 접착층이 일측부에 제공되는 제조 캐리어 형태의 보정 캐리어가 사용되며, 배치된 콤포넌트를 검출하는데 있어서 캐리어에 경사지게 입사되는 비임이 사용되는 것을 특징으로 한다.

예를 들어 접착층이거나 신속 건조 래커층인 이 층은 그 반사 특성으로 선택될수 있다. 즉 이는 층이 접착 작용뿐 아니라 광학 작용을도 갖도록 만족할만하게 반사적이거나 대조적으로 덜 만족스럽게 반사적이다.

보정 과정 동안에, 콤포넌트는 보정 배치 작용 사양에 따라 또는 제조 배치 작용 사양에 따라 상기 캐리어상에 배치되며, 이후 캐리어는 다시 보정 검출 장치에 의해 검출되도록 기계내로 이송된다. 이후, 배치된 제조 콤포넌트보다 제조 캐리어가 많이 반사시키고, 경사 입사되는 조명빔의 빛(ray)은 배치된 콤포넌트에 의해 반사되는 것보다 캐리어에 의해 보정 캐리어 검출 장치의 카메라쪽으로 덜 반사된다는 사실이 이용된다. 이러한 콤포넌트는 보다 어두운 배경에 대해 보다 밝은 요소로서 관측된다.

제 2 카테고리의 제 2 실시예는, 콤포넌트를 유지하기 위한 접착층이 그 일측부에 제공되는 제조 캐리어 형태의 보정 캐리어가 사용되고, 상기 콤포넌트에는 광학적으로 검출할수 있는 마크가 제공된다는 특징을 갖는다.

이들 마크는 예를 들어 크로스 형상, 정사각형등의 다양한 형상을 가지며, 검출중에 배치된 콤포넌트의 원하는 위치에 대한 그 위치가 결정된다.

제 2 카테고리의 제 3 실시예는, 콤포넌트를 유지하기 위한 접착층이 그 일측부에 제공되는 제조 캐리어 형태의 보정 캐리어가 사용되고, 이들 콤포넌트는 조명시에 캐리어 표면보다 많은 방사선(radiation)을 반사시키는 특수 콤포넌트라는 것을 특징으로 한다.

이들 콤포넌트는 반사성 또는 형광성의 콤포넌트이거나 인광성 콤포넌트 인 것이 만족스럽다.

검출될 콤포넌트들은 덜 만족스럽게 반사적인 캐리어 표면으로 구성되는 그 배경과 명확히 구분된다.

상기 실시예들에 비해 선호되는 제 2 카테고리의 제 4 실시예는 보정 과정중에, 콤포넌트가 배치되어야 할 부분이 콤포넌트보다 반사율이 높은 캐리어가 사용된다는 것을 특징으로 한다.

이 캐리어에는 관습적인 제조 콤포넌트 또는 보다 저렴한 콤포넌트가 배치될수 있다. 이들 콤포넌트가 반사층보다 덜 만족스럽게 그리고 보다 확산적으로 반사하므로, 콤포넌트를 구비한 캐리어를 조명하면서 이들 콤포넌트의 배경 조명이 시뮬레이팅되고, 따라서 이들 콤포넌트는 그 색이나 형상과 무관하게 쉽게 인지될수 있다. 이 검출 도중에, 캐리어에 대해 수직하거나 경사지게 입사되는 조명 빔이 사용될수 있다. 후자의 경우, 비교적 만족스럽게 반사하는 캐리어 표면은 경사져서 입사되는 조명빔을 보정 캐리어 검출 장치의 카메라의 범위를 지나서 한 방향으로 반사시키며, 반면에 이들 콤포넌트는 확산하여 반사하는 특징으로 인해 이 카메라 쪽으로 방사선을 반사시키고 그로 인해 이 경우도 콤포넌트는 보다 어두운 배경에 대해 보다 밝은 요소로서 나타난다.

제 2 카테고리의 제 5 실시예는 보정 과정중에 콤포넌트가 배치될 부분이 캐리어로부터 먼쪽에 있는 접착제인 반사 포일(foil)로 완전히 덮이는 캐리어가 사용되는 것을 특징으로 한다.

이 방법에서는, 특성의 최적의 조합을 갖는 신규하고 진보적인 보정 캐리어가 사용된다. 즉, 이는 배치된 콤포넌트를 검출하는데 있어 탁월하게 적합하고, 포일과 캐리어가 저렴하므로 비싸지 않으며, 캐리어는 보정 과정 후에 콤포넌트가 배치되어야 할 제조 캐리어에 자동으로 적합해지도록 제조 캐리어가 될수도 있다. 이들 콤포넌트는 더이상 제조 과정중에 납땜이나 아교등에 의해 위치 고정되지 않고 접착 포일에 의해서만 위치 고정된다.

배치된 콤포넌트가 검출 장치에 의해 밝은 배경에 대해 어두운 물체로 관측되도록, 방법은 통상 보정 과정중에, 캐리어상에 배치된 콤포넌트를 검출할때 이 캐리어가 30 도 이하의 개구 각도를 갖는 빔으로 조명되는 특징을 갖는다.

신규한 보정 캐리어는 또한 포일이 접착층에 의해 캐리어에 고정된다는 다른 특징을 갖는다.

이 고정 방법은 저렴하고, 신속하며, 충분히 신뢰할 만하다.

통상적으로 사용되는 제조 캐리어와 마찬가지로, 상기및 기타의 보정 캐리어에는 보정 캐리어를 기계 기준치에 대해 정렬하기 위한 다수의 독립적인 정렬 마크가 제공된다. 그러나, 보정 캐리어는 광학적으로 검출될수 있는 스트립의 2차원 패턴 형태의 기준 구조로 특징을 가질수도 있다.

배치된 콤포넌트를 검출하면, 검출될 콤포넌트 부근의 이러한 패턴 부분은 이 콤포넌트와 동시에 검출될수 있다. 이는 배치된 콤포넌트의 위치에 대한 절대 기준을 제공하며 기계 서보시스템의 정확도와 무관하게 보정할수 있다.

본 발명은 또한,

- 프레임과,

- 로보트와,

- 캐리어를 운송하기 위한 운송 시스템과,

- 캐리어를 운송 시스템에 대해 위치설정하기 위한 캐리어-위치설정 수단과,

- 로보트 각각에 대하여, 로보트의 아암에 고정되어 캐리어상에 콤포넌트를 배치하기 위한 배치 헤드와,

- 로보트 각각에 대하여, 로보트와 연관된 배치 헤드에 의해 유지되는 콤포넌트를 위치설정하기 위한 콤포넌트 위치설정 수단을 포함하는 콤포넌트-배치기에 관한 것이다. 이 기계에 의해 신규한 보정 개념을 실현할수 있도록, 상기 기계는 보정 과정중에 보정 캐리어상에 배치된 콤포넌트들을 검출하기 위한 보정 캐리어 검출 장치를 하나 이상 구비하는 것을 특징으로 한다.

이 기계의 부품들이 이제 이 기계에 의해 제조된 제품을 체크하기 위해 사용되므로, 체크는 정확하고 신뢰할만하며 간단한 방식으로 수행될수 있다.

본 발명은 또한 신규한 보정 개념에 기초하여 작동하는 배치기에 포함될 보정 캐리어 검출 장치에 관한 것이다. 이 장치는 XY 로보트및 이에 고정되는 광학 보정 캐리어 검출 장치를 특징으로 한다.

보정 캐리어 검출 장치의 제 1 실시예는 광학 보정 캐리어 검출 장치가 광학 높이-측정 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 높이-측정 시스템의 예로는 미국 특허 제 4,808,003호와 제 4,874,246 호에 기재된 것이 있다. 보정 캐리어에 배치된 콤포넌트가 이 캐리어의 표면으로부터 돌출하므로, 콤포넌트가 캐리어상의 영역에 존재하는 지와 이 영역의 어디에 존재하는지는 높이 측정기의 도움으로 알수 있다.

보정 캐리어 검출 장치의 양호한 실시예는 그러나 광학 보정 캐리어 검출 장치가 배치된 콤포넌트의 이미지를 기록하기 위한 카메라를 포함한다는 특징을 갖는다.

원칙적으로, 이러한 광학 보정 캐리어 검출 장치는 높이-측정 시스템을 갖는 장치보다 간단하다.

본 발명은 또한 마지막으로 기술한 보정 캐리어 검출 장치에 사용하기 위한 광학 검출 장치에 관한 것이다. 이 광학 검출 장치는 30。 이하의 개구 각도를 갖는 조명 빔을 공급하기 위한 조명 시스템을 포함하고, 이 빔의 최상위 빛(chief ray)은 거의 수직하게 캐리어에 입사되며, 상기 검출 장치는 또한 카메라내의 방사선 감지 검출기상에 캐리어의 조명된 부분을 이미지화(imaging)하기 위한 이미징 장치를 포함한다는 특징을 갖는다.

광학 검출 장치의 실시예는 조명 시스템이 다수의 방사선 방출 다이오드 형태의 방사선 소스와 최소한의 확산기(diffuser)를 포함한다는 특징을 갖는다.

상기 광학 검출 장치는 또한 거울층으로부터 나오는 조명빔의 최상위 빛이 캐리어상에 수직하게 입사되는 각도로 배치되는 부분 투과적인 거을층(mirror layer)을 구비한다는 특징을 갖는다.

상기 광학 검출 장치는 또한 이미지화 시스템이 캐리어의 측부에 텔레센트릭하게 위치한다는 특징을 갖는다.

따라서, 검출기상에 캐리어 부분을 이미지화하기 위하여, 그 최상위빛이 캐리어에 대해 수직한 빔부분 만이 사용된다는 것이 달성된다. 그 효과는 콤포넌트의 윤곽(contour)이 카메라의 검출기상의 광축에 수직한 평면에 이미지화되며, 이미지에 있어서 캐리어의 곡률로 인한 확대 변화가 발생하지 않는다는 것이다.

캐리어-위치설정수단은 운송판상의 핀과 캐리어내의 구멍 뿐만 아니라, 이 캐리어상의 정렬 마크를 검출하기 위한 제조 캐리어 검출 장치를 포함한다. 이러한 검출 장치를 포함하는 배치기는 또한, 보정 캐리어 검출 장치가 제조 캐리어 검출 장치에 의해 구성된다는 특징을 갖는다.

본 발명의 상기 및 기타 특징들은 첨부도면을 참조한 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.

도면에 있어서,

도1은 배치기의 실시예의 사시도이고,

도2는 상기 배치기의 종방향 단면도이며,

도3은 상기 배치기의 운송 시스템의 일부분과 배치 유니트의 제 1 실시예를 도시하는 도면이고,

도4는 배치 유니트의 제 2 실시예를 도시하며,

도5는 본 발명에 따른 보정 캐리어의 일부분의 사시도이고,

도6은 콤포넌트가 제공된 캐리어의 일부분의 평면도이며,

도7은 기준 패턴을 갖는 보정 캐리어의 도시도이고,

도8은 광학 검출 장치의 실시예를 도시하는 도면이며,

도9는 캐리어 표면에 수직한 조명 빛을 도시하고,

도10은 캐리어 표면상의 예각 조명 빛을 도시하는 도면이다.

도1은 콤포넌트-배치기의 실시예로서 사시도이다. 이 실시예는 배치기 프레임(1)상에 정렬되는 열여섯개의 배치 유니트(4)를 포함한다. 배치될 콤포넌트들은 하나 이상의 벨트에 의해 각각의 배치 유니트에 대해 따로따로 이송되며, 상기 벨트는 콤포넌트를 운반하고 콤포넌트는 벨트로부터 쉽게 제거될수 있다. 이들 벨트는 똑같이 많은 개수의 롤-이송 시스템(roll-feeder systems)에 의해 운송되며, 이 시스템은 또한 콤포넌트를 벨트로부터 하나씩 제거한다. 명료함을 위하여, 도1은 배치 유니트당 단 하나의 롤 피더(5)를 도시하고 있다. 실제로는 각각의 배치 유니트마다 많은 예를 들어 다섯개의 피더가 제공될수도 있다. 롤-이송 시스템에 의해 이송되는 대신에, 콤포넌트들은 벌크-피더 시스템에 의해 송입(feed-in)될수도 있다.

콤포넌트가 제공될 캐리어 또는 인쇄 회로 기판은 배치기의 왼쪽 측부에 존재하는 송입부(feed-in section)(6)를 거쳐 배치기내로 이송된다. 이 송입부에서, 파선(2)은 안내 레일을 도시하고 파선(3)은 인쇄회로 기판을 도시한다. 콤포넌트가 제공된 인쇄 회로 기판은 배치기로부터, 배치기의 오른쪽 측부에 존재하는 송출부(feed-out section)(도1에는 도시되지 않았음)를 통해 송출된다. 이 측부에는 또한 작동 유니트(10)도 존재한다. 이 유니트는 컴퓨터(비도시), 명령을 넣기 위한 키보드(12), 들어간 명령과 프로세스 데이타를 표시하기 위한 모니터(13)를 포함한다. 이 모니터는 배치기 컴퓨터의 모니터로 구성될수 있으며, 여기서는 상기 명령이 단지 모니터 이미지의 일부분을 차지한다. 배치기의 왼쪽 측부에는 제 2 모니터(15)가 존재하며, 이 모니터는 보정 장치의 일부분을 형성하고 이 모니터에 의하면 보정 카메라에 의해 보정 과정중에 관측된 배치된 콤포넌트를 배치기 조작자가 볼수 있다.

이 기계는 상당히 콤팩트하며, 예를 들어 3 m 의 길이와, 2 m 의 깊이와, 1 m 의 높이를 갖는다.

도2는 상기 배치기의 종단면도이다. 도2에서, 배치 유니트(4) 역시 볼수 있다. 다수의 운송판(20)을 구비하는 기계의 운송 시스템은 이들 유니트의 아래에 존재한다. 이들 판 각각은 도1에서 도면부호 2로 지칭되는 안내 레일(2)의 아래에서 이동하고, 하나 또는 다수의 인쇄 회로 기판(3)을 픽업하여 이들을 안내 레일 사이에서 배치기의 종방향으로 이동시키기 위한 것이다. 도2에 도시된 실시예에서, 각각의 운송판은 제한된 스트로크를 갖는다. 즉 적은 개수의 배치 유니트를 따라 캐리어를 이동시킬수 있다. 이는 도2에서 주어진 운송판에 대해 화살표(22)와 시작 위치(A)와 종료 위치(B)를 갖는 루프(21)로 기호화되어 표시되어 있다. 종료 위치(B)에 도달하면 운송판은 하강 이동하며, 운송판상의 캐리어는 하부 안내 레일상에 얹히게 된다. 이후 운송판은 다시 좌측으로, 위치(C)에서 위치(D)로 그리고 다시 위쪽으로 위치(A)까지 이동되어 그 위치에서 다음 캐리어를 픽업한다. 위치(C)에 존재하는 캐리어는 좀더 오른쪽의 위치로부터 위치(C)로 되돌아오는 운송판에 의해 픽업되어 다시 운송된다. 위치(A)에서 위치(B)로의 운송판의 이동은 각각 다를수 있는 정해진 길이를 갖는 다수의 운송 스텝 또는 인덱스로 나뉘어진다. 도2는 또한 송입 기구(17)와, 송출 기구(18)및, 운송 바아(bar)기구(19)를 도시한다.

도3은 특히 배치 유니트를 보다 상세히 도시한다. 도3에서 프레임은 파선(1)으로 개략 도시되어 있다. 이 프레임은 운송 시스템을 운송 레일(2)과 운송판(20)으로 지지한다. 운송 시스템 위에는 다수의 콤포넌트 배치 유니트(4)가 존재하며, 도3에는 세개가 도시되어 있다. 각각의 배치 유니트는 X-Y-Z 로보트(26)가 고정되는 U형상 프레임(25)으로 구성된다. 로보트의 X, Y, Z 운동은 화살표로 도시된다. 이 로보트는 또한 화살표 φ로 표시되는 Z 축 주위로 콤포넌트를 회전시킨다. 콤포넌트를 캐리어상에 배치시킬수 있는 배치 헤드(28)는 로보트의 아암(27)에 고정된다. 배치 헤드에는 흡입 피펫(suction pipet)(29)이 제공되며 이 피펫에 의하면 콤포넌트(30)가 (비도시의)피더 시스템으로부터 픽업되어 캐리어(3)상에 배치될수 있다.

미국 특허 제 5,084,959 호에 기재된 바와 마찬가지로 기계 프레임 상에는 카메라(40)가 배치 헤드 아래에 이와 줄을 이루어 고정될수 있다. 이 카메라는 이후 콤포넌트-위치설정 수단의 일부를 형성한다. 카메라(40)는 통상 널리 사용되는 CCD 카메라이며, 이는 소형이고 비교적 저렴하다는 장점을 갖는다. 이 카메라는 배치 헤드에 의해 픽업된 콤포넌트(30)의 위치를 X, Y 방향으로 검출할수 있고, 피펫의 축과 평행한 Z 축 주위로의 회전뿐 아니라 배향을 검출할수 있다. 이 위치 데이타는, 로보트와 연관되어 있는 고정 이미지 프로세서 형태의 신호-처리 유니트(37)에 적용되어, 이 유니트에서 저장된 모델링된 이미지의 데이타와 비교된다. 편차가 계산되고 콤포넌트가 캐리어 상에 배치되면 이들 편차가 고려된다. 이러한 계산의 결과에 의하면 예를 들어 콤포넌트를 캐리어로 운송하는 도중에, 로보트가 X, Y 방향으로의 변위와 Z축 주위로의 회전을 수정하므로써 위치를 수정할 가능성을 제공할수도 있다. 소위,"인-플라이트(in-flight;이동중의)" 체크로 지칭되는, 피더 요소로부터 캐리어로의 콤포넌트 운송 중에 수정을 실시하므로써, 시간을 절약할수 있고 캐리어의 이송율(feedthrough rate)을 증대시킬수 있다.

CCD 카메라 대신에, 콤포넌트-위치설정 수단은 또한 피펫에 대한 콤포넌트의 위치를 검출하기 위한 레이저 정렬 시스템(LAS;Laser Alignment System)을 포함할수도 있다. 이러한 시스템은 미국 특허 제 5,278,634호에 기재되어 있다. 이 LAS 의 장점은 소형이고 가벼워서 배치 헤드에 고정될수 있고 배치헤드와 함께 이동할수 있다는 것이다. 도4는 이러한 LAS(45)가 배치 헤드의 하부에 고정되어 있는 배치 기계의 실시예의 일부를 도시한다. 배치 헤드(28)의 피펫에 의해 유지되는 콤포넌트는 우선 LAS(45)로 이송되어 그 위치와 배향을 측정하고 이어서 캐리어쪽으로 이동되며 이동중에 필요하면 이동 위치 수정이 이루어진다.

콤포넌트를 피펫에 대해 위치시키는 것은 배치 헤드(28)상에 장착된 기계적 조절 수단에 의해 이루어지며, 이 기계적 조절 수단은 콤포넌트를 피펫의 마찰을 통해 X, Y방향의 정확한 힘을 이용하여 정확한 위치로 밀어넣는다.

더구나, 콤포넌트를 캐리어상에 정확히 배치하기 위하여, 콤포넌트가 캐리어상에 배치되어야 하는 정확한 위치(32)는 운송 시스템에 대해, 특히 이 캐리어가 배치되는 운송판에 대해 위치되어야 한다. 이는 캐리어-위치설정 수단에 의해 이루어진다. 이들 수단은 운송판(20)상의 핀(33)과 이들 핀을 수용하기 위한 캐리어의 에지에 있는 구멍(34) 형태의 기계적 수단일수 있다. 이들 구멍과 핀이 매우 정확히 제고오디고 구멍이 상당한 마찰 저항을 가지므로, 각각의 캐리어는 항상 운송판에 대해 정확히 배치될수 있다. 더구나 콤포넌트가 배치되어야 하는 위치(32)의 구멍(33)에 대한 상대 위치가 항상 미리 알려져 있고 운송 판이 명확한 이동을 수행하므로, 콤포넌트가 주어진 배치 헤드에 의해 배치될 위치는 배치헤드와 연관된 로보트의 축에 대해 명확하다.

기계적 위치설정 수단(33,34)대신에, 아니면 이에 더하여, 기계의 캐리어 위치설정 수단은 이미지 센서와 조명 시스템을 구비하는 광학 캐리어 검출 유니트와 모듈(55)을 포함할수도 있다. 이러한 이미지 센서, 통상은 CCD 카메라는 다시 캐리어 표면의 주위부에 대개 존재하는 주어진 마크(기준점)(35)를 기록한다. 상기 모듈(55)은 모듈이 고정되는 X-Y 로보트(51)와 이미지 프로세서 형태의 신호-처리 유니트(56)를 포함하는 캐리어 검출 유니트(50)의 일부를 형성한다. X-Y 로보트의 도움으로, 카메라는 전체 캐리어 표면을 가로질러 이동할수 있고, 그러므로 이 전체 표면에 기록이 이루어질수 있다. 이 모듈(55)은 보드 비젼 모듈(Board Vision Module)로 알려져 있다. 콤포넌트가 캐리어상에 배치되어야 하는 위치(32)의 상기 기준점(35)에 대한 상대적 위치는 미리 알려져 있다. 모듈(55)의 이미지 센서에 의해 공급되는, 기계 기준에 대한 기준점의 위치에 대한 데이타는 전기 신호 형태로 처리 유니트(56)에 가해져 이 유니트에 저장된 기준 데이타와 비교된다. 이어서, 편차가 계산된다. 카메라(40) 또는 LAS 모듈(45)에 의해 공급되는, 콤포넌트의 위치에 대한 데이타와의 조합에 있어서는 콤포넌트가 배치되어야 하는 캐리어상의 위치로 배치 헤드를 정확하게 이동시킬수 있다.

도1과 도2에 도시된 배치기의 실시예는 수년동안 FCM(Fast Component Mounter)이라는 상표명으로 필립스사에 의해 제조되어 왔다. 이 배치기에는 별도의 보정 세트가 공급되는데 이 보정 세트는 특히 별도의 보정판에 의한 보정을 행하기 위해 별도의 보정 카메라와, 조명및 광학 모듈과, 이미지 프로세서를 포함하며, 이 보정은 예를들어 제 1 형태의 인쇄 회로 기판으로부터 다른 형태의 인쇄 회로 기판으로의 이행 이후 또는 배치 헤드 또는 로보트 모터 또는 구동 벨트의 대체 이후에 필요하다. 이러한 보정을 보다 빠르고 정확하게 실시할수 있도록, 보정 캐리어상에 배치된 콤포넌트를 검출하기 위한 본 발명에 따른 보정 캐리어 검출 장치가 배치기내로 조립되며 정상적인 제조 인쇄 회로 기판이 보정 캐리어로서 사용된다. 이 배치기가 또한 제조 캐리어사의 정렬 마크를 검출하는 기능을 수행해야 한다면, 검출 장치는 이 기능및 보정 캐리어상의 배치된 콤포넌트를 검출하는 기능을 둘다 수행한다. 이 경우, 보정 캐리어 검출 장치는 도3에 도시된 검출 장치(50)로 구성된다.

송입부 또는 송출부에 배치되는 단일 보정 캐리어 검출 장치를 이용하는 대신에, 보정 캐리어상에 배치된 콤포넌트는 별도의 카메라를 각각의 배치 헤드에 고정하므로써 검출될수 있다. 이러한 카메라는 도3에서 도면부호 11 로 도시되어 있다. 이 카메라는 다시 이미지 프로세싱 유니트에 연결되며 이 유니트에서는 카메라에 의해 관측된 배치 콤포넌트의 위치가 원하는 위치와 비교된다. 각각의 배치 헤드에는 그만의 보정 카메라가 제공되므로, 배치헤드와 중심 보정 카메라 검출 장치 사이에는 보정을 위한 인터페이스가 전혀 필요없으며 보정의 정확성이 향상될수 있다.

보정을 위해 가장 먼저 요구되는 각각의 카메라(31)는 제조 캐리어상의 정렬 마크 또는 구조물을 검출하기 위해 사용될수 있으며, 이로 인해 도3의 제조 캐리어 검출 장치는 배치헤드마다 중심 보정 캐리어 검출 장치를 상기 제조 캐리어 검출 장치로 대체할때와 동일한 장점을 얻도록 처리될수 있다.

도5는 본 발명에 따른 보정 캐리어의 일부 사시도이다. 이 캐리어는 전도성 트랙(61)이 제공된 인쇄 회로 기판(60)을 포함한다. 이 기판은 또한 구멍(34)및 정렬 마크(또는 기준점)(35)를 갖는다. 본 발명에 따르면, 반사성 상부를 갖는 포일(65)이 판(60)에 제공된다. 반사계수가 상이한 전도성 트랙과 납땜 패드의 구조물은 따라서 커버되고 상기 보드는 균일하고 높은 반사를 획득한다. 이 포일은 상기 구멍과 기준점이 커버되지 않는 크기와 기하학적 형상을 갖는다. 콤포넌트를 유지할수 있도록, 포일(65)의 상부는 접착성으로 만들어지는데, 이는 도5에서 (접착)층(66)으로 개략 도시되어 있다. 포일(65)의 하부 역시 접착성으로 만들어지는데, 이는 도5에서 (접착)층(67)으로 도시되어 있으며, 이로 인해 상기 층(65)은 인쇄 회로 기판상에 접착될수 있고, 이는 반사성 포일을 고정하는 가장 간단한 방법이다. 그러나, 그 대신에 다른 고정 기법이 사용될수도 있다.

반사성 및 접착성 포일로 커버된 인쇄 회로 기판은 기계에서 운송판(20)상에 배치되며 캐리어는 자동으로 운송판에 대해 정렬되고 인쇄 회로 기판내의 구멍(34)과 운송판(20)의 핀(33)에 의해 운송 시스템에 대해 정렬된다. 캐리어가 기준점을 가지면 그 위치는 검출 장치(50)에 의해 검출될수 있다. 기계 조작자는 이제 배치될 보정 콤포넌트에 보정 배치 사양(specification)을 도입할수 있다. 배치 사양은 배치 헤드에 의해 콤포넌트가 캐리어상에 배치되어야 하는 위치를 특정화하는 기계용 프로그램이다. 보정 배치 사양은 제조 배치 사양보다 상당히 간단하게 될수 있는데 이는 각각의 배치 헤드가 적은 개수의, 둘 이상의 콤포넌트만을 배치하는 보정을 위해서 충분하기 때문이다.

이어서, 보정 캐리어는 모든 배치 유니트를 통과하며, 각각의 유니트는 콤포넌트를 관련 배치 유니트용으로 준비된 인쇄 회로 기판의 영역에 배치한다. 각각의 배치 헤드는 콤포넌트를 제조 과정중과 동일한 방법으로, 즉 콤포넌트 위치설정 수단을 이용하여 배치한다. 제조 과정과의 유일한 차이는 배치된 콤포넌트들이 납땜 페이스트나 아교에 의해서가 아니고 접착성 포일에 의해 유지된다는 것이다.

마지막 배치 유니트를 통과한후의 보정 캐리어에는 모든 원하는 콤포넌트가 제공되어 있을 것이다. 도6은 보정 캐리어의 적은 부분에 제공되는 적은 개수의 이들 콤포넌트(30)를 도시한다. 이 보정 캐리어는 다시 배치기 내로 이송되어 배치된 콤포넌트의 위치를 측정한다. 이를 위하여 보정 캐리어 검출 장치(50)의 카메라는 보정 캐리어의 전체 표면을 X, Y 방향으로 스캐닝한다. 실제로, 카메라는 작은, 예를 들어 10 ×10 mm 의 이미지 필드를 갖는다. 보정 검출 장치의 로보트(51)는, 카메라가 기계 기준점에 대해 배치된 콤포넌트의 정상 위치 위로 이동되고 이후 카메라의 이미지 필드내에서 이 콤포넌트의 실제 위치가 이미지 프로세싱을 통해 측정되는 방식으로 제어된다. 이어서 모듈(55)의 카메라는 연속적인 콤포넌트의 정상 위치 위로 이동된다. 따라서, 측정은 콤포넌트가 배치된 위치에서 수행될 뿐이다.

많은 개수의 콤포넌트가 보정 캐리어상에 배치되면, 예를 들어 콤포넌트마다의 수정을 위하여 보정 데이타가 추후 스테이지에서 제조 배치 도중에 사용될수 있도록 제조 배치 사양과 동등한 보정 배치 사양이 사용되었다면, 보다 많은 콤포넌트의 부품이 카메라의 이미지 필드내 써치 범위이내에 있게 될 것이다. 보정 검출 장치는 이후 하나의 콤포넌트만이 완전하게 이미지 필드내에 존재하고 이 콤포넌트만이 측정되도록 보장한다. 상기 써치 범위는 카메라 이미지 필드에 있어서, 보정 검출 장치(50)가 콤포넌트를 써치하는 부분이다.

조작자는 도1에 도시하는 측정된 콤포넌트와 모니터(15)상의 그 주변을 관측할수 있다.

보정 배치 사양을 통하면 어떤 배치 헤드가 각각의 보정 콤포넌트를 배치했는지를 알수 있으므로, 콤포넌트가 잘못된 위치에 배치되어 있거나 부정확한 배향으로 배치되어 있을때 어떤 배치 유니트가 부정확하게 세팅되었는지를 결정할수 있다. 이후, 이러한 유니트는 제조 배치가 시작되기 이전에 수정될수 있다. 보정 과정에서는 제조 배치 도중과 동일한 위치에 많은 콤포넌트가 배치될수 있다. 이후, 보정 배치 사양은 제조 배치 사양과 동일하다. 이후 보정 과정으로부터 얻어지는 데이타는 콤포넌트마다의 배치 위치를 수정하기 위하여 이어지는 제조 배치에 사용될수 있다. 보정 콤포넌트에 의해 커버되지 않는 반사성 포일 부분은 이들 콤포넌트에 대한 만족할만하게 반사적인 배경을 구성한다. 대개의 콤포넌트와 그 납땜 패드(비도시)가 보다 낮은 정도로 반사하고 어떤 경우는 상기 포일보다 확산적으로 반사하므로, 이들 콤포넌트의 배경 조명은 캐리어를 방사하므로써 시뮬레이팅된다. 즉 콤포넌트는 밝은 배경에 대해 어두운 요소로서 나타난다. 원칙적으로 그 빛이 캐리어상에 입사되는 조명 빔이 통상 이 경우에 사용되며, 이미지화 광학장치(imaging optics)는 조명 콤포넌트와 그 주변을 카메라의 검출기상에 이미지화하기 위하여 그 최상위 빛이 보정 캐리어상에 수직하게 입사되는 빔 부분만이 사용되도록 조정된다. 따라서 콤포넌트의 윤곽은 광축에 수직한 평면내에서 카메라 검출기상에 이미지화된다. 이는 검출이,곡선형 또는 주름형 보정 캐리어에서 발생할수도 있는 확대 오류와 무관하다는 장점을 갖는다. 더구나, 검출은 이후 콤포넌트의 색깔및 있을수 있는 라운딩과도 무관해진다.

보정 방법은 제 1 형태의 제조 캐리어 또는 인쇄 회로 기판으로부터 다른 형태및 부수적인 수정형태의 제조 배치 사양으로의 변화시에 그리고 콤포넌트의 교체시에 기계의 공통 체크를 위해서 뿐 아니라, 진단적인 목적을 위해서 즉,기계에서의 오류를 추적하기 위해서 사용될수도 있다. 배치 헤드 작동의 정확도와, 운송판의 이동 정확도와, 배치 헤드가 운송판에 대해, 즉 이들 판의 인덱스마다의 정렬되는 정확도를 측정할수 있다. 상기 보정 방법은 또한 제조업자에 의한 송달 이전에 기계의 최종 체크를 위해서도 사용될수 있다.

이 배치기의 신뢰도를 추가로 향상시키기 위하여, 추가 개수의 보정 캐리어가 콤포넌트가 제공된채로 배치기를 통과할수 있고, 배치된 콤포넌트는 보정 과정이 수행되고 배치기가 보정된 후에 검출될수 있다. 이들 콤포넌트의 위치의 편차는 이후 부과되는 최소 요건을 충족시켜야 한다.

반사성 포일로 커버되는 제조 캐리어 대신에, 특수한 보정 캐리어가 사용될수 있으며, 이 캐리어는 배치기가 콤포넌트를 제공할수 있는 모든 형태의 제조 캐리어에 대한 표준 캐리어이다. 사실상, 보정 배치 사양은 제조 캐리어의 형태에 맞추어질수 있다. 상기 표준 보정 캐리어는 만족할만한 반사성 표면을 가질수도 있다. 이와달리 비반사성 또는 덜만족스러운 반사성의 표준 보정 캐리어상에 반사성 포일을 제공할수 있다. 사용후 보정 과정중에는 보정 캐리어가 다시 사용될수 있도록 상기 포일이 다시 제거되고 새로운 포일이 제공될수 있다.

배치된 콤포넌트를 검출하기 위한 상기 배경(background) 조명 대신에, 전경(foreground) 조명이 사용될수도 있다. 이 경우, 그 조명시에 장착될 캐리어보다 빛을 많이 반사하는 특수 보정 콤포넌트가 사용되어야 한다. 이러한 콤포넌트는 만족스럽게 반사적인 콤포넌트이거나 형광성 또는 인광성의 콤포넌트일수 있다. 이와 달리, 예를 들어 크로스 형상 또는 장방형의 마크와 같은 광학적으로 검출될수 있는 콤포넌트가 사용될수도 있다. 보정 검출시에는, 마크가 제공되는 콤포넌트의 원하는 위치에 대한 마크의 위치가 결정된다. 상기 특수 보정 콤포넌트는 표준 보정 캐리어상에 배치되거나, 가변적이지만 보정 콤포넌트보다는 낮은 반사율을 갖는 정상의(normal) 제조 캐리어상에 배치될수 있다.

이와 달리, 광학적으로 양호하게 검출될수 있는 좁은 스트립으로 이루어진 2차원 네트워크 형태의 기준 구조물이 기준 포일을 갖는 보정 캐리어상에 제공되거나 그 자체로 만족할만하게 반사적인 보정 캐리어상에 제공될수 있다. 도7은 스트립(68,69) 구조물의 일부를 도시한다. 이 스트립 구조물은, 각각의 콤포넌트가 네개의 스트립으로 구성되는 정사각형내에 배치되도록 보정 배치 작용 사양에 적합하게 될수 있다. 콤포넌트의 검출시에 이들 기준 스트립은 콤포넌트와 동시에 관측될수 있다. 이후, 배치된 콤포넌트의 위치에 대한 절대 기준이 얻어지며, 기계 서보시스템의 정확도와 무관하게 보정할수 있다.

도8은 본 발명에 따른 광학 보정 검출 장치의 광학 모듈의 실시예를 도시한다. 본 모듈의 조명 시스템(70)은 예를 들어 매트릭스 형태로 배치되는 다수의 발광 다이오드(LED)(72)형태의 방사선 소스(71)를 포함한다. 이들 발광 다이오드는 작지만 충분한 방사선을 공급하고 수명이 길며 만족할만하게 제어될수 있다는 장점을 갖는다. 이 방사선 소스는, 방사선 소스와 확산기를 수용하는 하우징(74)의 창(75)을 통과하는 조명빔(b)이 포일 또는 반사성 보정 캐리어의 표면(66)상에 원칙적으로 균일한 강도 분포를 갖고 원칙적으로 평행한 빔이 되도록 방사선을 확산하는 확산기(73)에 우선한다. 바람직하다면 하우징(74)내에 제 2 확산기(76)가 수용될수도 있다.

창(75)으로부터 나오는 조명빔(b)은 이 빔의 일부분을 콤포넌트가 제공된 보정 캐리어(60,65)쪽으로 반사시키는 부분 반사면, 예를 들어 50% 반사의 반사면(79)을 갖는 프리즘(78)상에 입사된다. 조명 빔(b)이 캐리어상에 수직으로 입사되도록 상기 반사면(79)은 창(75)에서 나오는 빔의 최상위 빛에 대해 그리고 보정 캐리어에 대해 일정 각도로 배치된다. 프리즘(78) 대신에, 부분 투과적인 거울이 사용될수도 있다. 선형 편광된 방사선을 공급하는 방사선 소스를 사용한다면, 프리즘(78)은 편광-감지성 스플리팅 프리즘(a polarization-sensitive splitting prism)과 쿼터-파장 판(a quarter-wavelength plate)의 조합으로 대체될수 있다. 원칙적으로, 이러한 조합은 방사선을 보정 캐리어쪽으로 반사시키며 이 캐리어에 의해 반사된 방사선을 손실없이 카메라 쪽으로 이동시킨다.

카메라(80)의 예를 들어 CCD 센서와 같은 방사선 감지 검출기(81)상에 보정 캐리어의 조명된 부분을 이미지화하기 위하여, 검출 장치는 그 사이에 개구(86)가 배치되는 다이아프램(85)을 갖는 예를 들어 두개의 렌즈(83,84)로 구성되는 이미지화 시스템을 포함한다. 렌즈(83)의 파워와 이 렌즈와 다이아프램(85) 사이의 거리는 상기 렌즈의 이미지 포커스가 다이아프램(85)의 평면에 위치하도록 선택된다. 상기 이미지화 시스템은 따라서 보정 캐리어의 측부상에서 텔레센트릭상태로 되며, 이 시스템에 의하면, 보정 캐리어에 의해 반사되고 프리즘(78)에 의해 통과된 방사선 빛중 표면(66)에 수직한 방향으로 상기 표면을 떠나는 빛만이 통과된다. 따라서, 측정 높이(d)는 센서 상의 이미지의 크기에 영향을 끼치지 않으며, 그러므로 보정 캐리어가 어느정도 오목하거나 볼록한 형상이더라도 양호한 검출이 가능하다. 이미지화 시스템은 시스템의 높이를 감소시키기 위한 절첩식 거울(88)을 구비할수도 있다. 검출기(81)상의 이미지의 크기는 렌즈(83,84)의 초점 길이 사이의 비율에 의해 결정된다. 목표물 측부에서 텔레센트릭하며 도8에 도시되는 요소(83,84,85)를 구성하는 이미지화 시스템이 대신에, 보정 캐리어의 측부에 있는 그 개구 정지부가 목표 초점 평면에 위치되는 복합 렌즈를 구성할수도 있다. 텔레센트릭한 이미지화 시스템이 다양한 다른 방식으로 이루어질수도 있다.

전술했듯이, 조명 빔의 빛은 원칙적으로 보정 캐리어 표면(66)상에 수직하게 평행하다. 이는 상기 캐리어가 만족할만하게 평행하게 배치될 경우의, 즉 도9에 도시하듯이 이 캐리어에 대한 수직선이 렌즈 시스템(83,84)의 광축(OO')과 평행한 이상적 상황이다. 이 도면은 조명 시스템의 주변 빛(b₁,b₂)과 중심 빛(b₃)을 도시할 뿐이다. 콤포넌트(30)의 곁에서 입사되는 빛(b₁,b₂)은 빛(b₁',b₂')에 의해 도시되는 바와 같이 표면(66)상에서 법선을 향하여 반사되고 렌즈 시스템에 의해 검출기(8)를 향하여 통과된다. 콤포넌트에 입사되는 중심 빛(b₃)은 빛(b₃')에 의해 도시되듯이 상기 콤포넌트에 의해 확산식으로 반사되고 따라서 콤포넌트에 입사되는 방사선의 적은 부분만이 렌즈 시스템에 의해 검출기(81)쪽으로 통과된다.

캐리어 표면(66)의 조명 부분의 소 타이틀에 의해서도, 따라서 곡선형 또는 주름형 보정 캐리어에 의해서도 충분한 방사선이 검출기(81)에 도달할수 있도록, 실제로는 모듈(50)의 요소들의 치수와 이들 요소 사이의 거리를 선택하므로써 그리고 확산기(73(76))를 사용하므로써, 조명 빔의 빛은 또한 도8에 개략 도시되어 있고 도10에 보다 상세히 도시되어 있듯이 보정 캐리어상에 작은 각도(β)로 입사되는 것이 보장된다. 이후 경사 입사 빛은 렌즈 시스템(83,84,85)을 통과하도록 경사진 캐리어 부분에 의해 반사된다. 최대 경사각(α)이 6。 로 기대된다면 조명 빔의 최대 경사 빛, 주변 빛은 광축(OO')에 대해 12。의 각도(β)까지 연장되어야 한다. 그러므로 콤포넌트(30) 외부의 캐리어에 입사되는 빛(b₁,b₂)은 이들 빛(b₁',b₂')이 렌즈 시스템(83,84,85)을 통과할수 있도록 반사된다. 콤포넌트(30)에 입사되는 방사선은 다시 확산 반사되며, 대개는 렌즈 시스템의 다이아프램 개구(86) 외부에 입사된다. 콤포넌트(30)가 그 주위와, 포일 또는 보정 캐리어 표면에 대해 충분하게 어둡게 남도록, 각도(β)는 너무 크지 않아야 하는데 이는 그렇지 않을 경우 콤포넌트에 의해 확산 반사되는 방사선의 너무 많은 부분이 렌즈 시스템(83,84,85)을 통과하여 검출기(81)에 도달할수 있기 때문이다. 도시된 실시예에서 각도(β)는 최대 12。 이다.

최적의 검출은 반사성 포일이 제공된 보정 캐리어의 사용과, 이를 그 최상위빛이 포일에 대해 수직하고 개구 각도가 30。 보다 작은 조명 빔으로 조명하는 것을 조합하므로써 실현된다. 이러한 수직 조명은 만족할만한 반사성, 형광성 또는 인광성을 갖는 콤포넌트가 배치되는 수직 제조 캐리어가 보정을 위해 사용될 경우 가장 양호하다.

도8과 연관하여 기술된 수직 조명 대신에, 경사 조명이 그 최상위빛이 보정 캐리어상에 0。 로부터 수직까지 변화하는 각도로 연장되는 상황하에 사용될수도 있다. 이러한 경사 조명은, 그 자체가 만족할만하게 반사적이고 또는 반사성 포일및 수직 콤포넌트가 제공되어 있는 보정 캐리어 용으로 사용될수도 있다. 캐리어나 포일에 의해 반사되는 방사선은 이후 렌즈 시스템(83,84,85)을 통과하지 못하고, 배치된 콤포넌트에 의해 확산 반사된 방사선이 이 시스템을 통과한다. 배치된 콤포넌트는 이후 어두운 배경에 대해 밝은 요소로서 관측된다.

표준 콤포넌트가 배치될 보정 캐리어로서 제조 캐리어 또는 덜만족스러운 반사 캐리어가 보정 캐리어로서 사용되면, 경사 조명을 사용하는 것이 바람직하다. 이들 표준 콤포넌트가 보정 캐리어보다 확산적으로 반사되면, 카메라는 배치된 콤포넌트의 검출시에 캐리어로부터 보다는 콤포넌트로부터 많은 방사선을 수용하며, 그로 인해 콤포넌트들은 어두운 배경에 대해 밝은 요소로서 관측된다.

마크나 기준점을 갖는 특수 보정 캐리어를 사용할때, 배치된 콤포넌트의 검출은 원칙적으로 보정 캐리어의 반사 특성과 무관하다. 이후, 상기 기준점을 콤포넌트 보디에 대해 만족할만하게 시각화하는 조명이 선택되어야 한다.

이미 알려져 있듯이, 배치기의 송입부는 콤포넌트가 제공될 제조 캐리어상에서 제조 배치 과정중에 특수 정렬 마크를 검출하기 위한 광학 캐리어 검출 장치를 구비할수도 있으며, 그로 인하여 콤포넌트가 배치되어야 하는 캐리어상의 위치는 운송 시스템에 대해 결정될수 있다. 보다 진전된 배치기에서 이 광학 캐리어 검출 장치는 제조 캐리어상의 전도성 트랙과 납땜 패드의 구조물을 검출하기 위하여 사용될수도 있으며, 그로 인해 예술 작업 구조물로도 지칭되는 상기 구조물은 콤포넌트가 배치되어야 하는 캐리어상의 위치를 결정하는데 사용될수 있다. 본 발명을 상기 광학 캐리어 검출 장치가 제공된 배치기에 사용할때, 이 장치는 보정을 위한 여분의 광학 수단이 필요치 않도록 보정 검출 장치로 사용될수도 있다. 보정 검출 장치가 보정목적으로만 사용되면, 이는 배치기의 송출부에 배치될수도 있다.

모든 배치된 보정 콤포넌트를 검출하기 위한 광학 검출 장치를 갖는 중앙 보정 캐리어 검출 장치 대신에, 배치기는 또한 배치 헤드마다 별도의 보정 검출 장치를 포함할수도 있다. 이후, CCD 카메라를 포함하는 광학 검출 장치가 각각의 배치 헤드에 고정되고, 각각의 배치 헤드는 이 검출 장치용의 이미지 프로세싱 유니트를 구비한다. 이 검출 장치와 연관된 배치 헤드에 의해 배치되는 콤포넌트들은 이후 각각의 검출 장치에 의해 검출될수 있다. 배치 헤드와 보정 캐리어 검출 장치 사이의 인터페이스는 더이상 필요치 않다. 배치 헤드에 고정된 광학 보정 검출 장치는 제조 캐리어상의 정렬 마크나 예술 작업 구조물을 검출하는데 사용될수도 있다.

도8에 도시된 광학 검출 장치 대신에, 보정 검출 장치는 광학 높이-측정 시스템을 포함할수도 있으며, 이러한 시스템의 예로는 미국 특허 제 4,808,603 호와 제 4,874,346 호가 있다. 이러한 높이 측정 시스템은 콤포넌트가 이 캐리어의 표면으로부터 돌출하므로 캐리어상의 영역에 콤포넌트가 존재하는지 그리고 어디에 존재하는지를 검출할수 있다.

본 발명은 배치기의 특정 실시예와 관련하여 기술된 전술한 내용에 한정되지 않아야 한다. 본 발명은 적은 개수 부터 많은 개수의 배치 유니트를 포함하는 다양한 형태의 배치기에, 다양한 형태의 캐리어와 콤포넌트-위치설정 수단과 함께 사용될수 있다.

Claims (24)

1. 하나 이상의 캐리어상에 콤포넌트를 배치하는 방법으로서,

   상기 캐리어는 캐리어 위치설정 수단의 제어하에 콤포넌트 배치기내로 이송되고, 상기 배치기의 배치 헤드에 의해 픽업된 후의 콤포넌트는 콤포넌트 위치설정 수단에 의해 배치 헤드에 대해 위치되며, 이후 콤포넌트는 실제 배치 과정 이전에 그 단부 위치가 보정 과정에 의해서도 결정되는 동안 캐리어상에 배치되고, 상기 보정 과정에서는 사용된 배치기의 배치 정확도가 체크되며,

   상기 보정 과정은, 캐리어-체크 수단과 콤포넌트-위치설정 수단의 제어하에 하나 이상의 보정 캐리어상에 콤포넌트를 제공하고 이어서 캐리어상에 배치된 콤포넌트의 위치를 배치기에 정렬된 보정 검출 장치에 의해 검출하는 것이 포함되는, 캐리어상에 콤포넌트를 배치하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 콤포넌트의 개수와 이들 콤포넌트가 보정 캐리어상에 배치되는 위치는 콤포넌트의 개수및 이들 콤포넌트가 제조 캐리어에 배치되는 위치와 무관하며, 배치 헤드의 좌표의 시스템을 운송 시스템과 일치시키기 위해 보정 데이타가 사용되는 것을 특징으로 하는, 캐리어상에 콤포넌트를 배치하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 콤포넌트는 제조 배치 작용 사양에 따라 보정 캐리어상에 배치되고, 콤포넌트마다 배치 위치를 수정하기 위해 콤포넌트를 제조 캐리어상에 배치하는 동안에 보정 데이타가 저장및 사용되는 것을 특징으로 하는, 캐리어상에 콤포넌트를 배치하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제조 배치 과정은, 제조 배치 작용 사양에 따라 캐리어상에 콤포넌트가 배치되고 배치된 콤포넌트의 위치가 보정 캐리어 검출 장치에 의해 검출되며 얻어진 위치 데이타는 제조 배치 과정의 이어지는 부분에서의 위치 수정을 위해 사용되는 보정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 캐리어상에 콤포넌트를 배치하는 방법.
5. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 보정 과정중에, 콤포넌트를 유지시키기 위한 접착층이 일측부에 제공되는 제조 캐리어 형태의 보정 캐리어가 사용되며, 배치된 콤포넌트를 검출하기 위해 캐리어에 경사지게 입사되는 비임이 사용되는 것을 특징으로 하는, 캐리어상에 콤포넌트를 배치하는 방법.
6. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 보정 과정중에, 콤포넌트를 유지시키기 위한 접착층이 일측부에 제공되는 제조 캐리어가 사용되며, 상기 콤포넌트에는 광학적으로 검출가능한 마크가 제공되는 것을 특징으로 하는, 캐리어상에 콤포넌트를 배치하는 방법.
7. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 보정 과정중에, 콤포넌트를 유지시키기 위한 접착층이 일측부에 제공되는 제조 캐리어 형태의 보정 캐리어가 사용되며, 상기 콤포넌트는 조명시에 캐리어 표면보다 많이 반사하는 특수 콤포넌트인 것을 특징으로 하는, 캐리어상에 콤포넌트를 배치하는 방법.
8. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 보정 과정중에, 콤포넌트가 배치되어야 하는 부분이 상기 콤포넌트보다 높은 반사율을 갖는 캐리어가 사용되는 것을 특징으로 하는, 캐리어상에 콤포넌트를 배치하는 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 보정 과정 중에, 콤포넌트가 배치될 영역 전체가 상기 캐리어로부터 먼 측부상의 접착제인 반사성 포일로 커버되는 제조 캐리어가 사용되는 것을 특징으로 하는, 캐리어상에 콤포넌트를 배치하는 방법.
10. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 6 항 내지 제 9 항중 어느 한항에 있어서, 상기 보정 과정중에, 캐리어상에 배치된 콤포넌트를 검출할때 상기 캐리어는 30。 이하의 개구 각도를 갖는 빔으로 조명되는 것을 특징으로 하는, 캐리어상에 콤포넌트를 배치하는 방법.
11. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 8 항 내지 제 10 항중 어느 한항의 방법에 사용되기에 적합한 보정 캐리어에 있어서,

    콤포넌트가 배치될 영역 전체에 캐리어로부터 먼 측부상의 접착제인 반사성 포일이 제공되는 캐리어 보디를 포함하는 것을 특징으로 하는 보정 캐리어.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 포일은 접착제층에 의해 캐리어에 고정되는 것을 특징으로 하는 보정 캐리어.
13. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 8 항 내지 제 10 항중 어느 한항의 방법에 사용되기에 적합한 보정 캐리어에 있어서,

    2차원 패턴의 광학적으로 검출될수 있는 스트립 형태의 기준 구조체를 특징으로 하는 보정 캐리어.
14. 제 1 항의 방법을 수행하기에 적합한 콤포넌트 배치기로서,

    - 프레임과,

    - 로보트와,

    - 캐리어를 운송하기 위한 운송 시스템과,

    - 캐리어를 운송 시스템에 대해 위치설정하기 위한 캐리어-위치설정 수단과,

    - 로보트 각각에 대하여, 로보트의 아암에 고정되어 캐리어상에 콤포넌트를 배치하기 위한 배치 헤드와,

    - 로보트 각각에 대하여, 로보트와 연관된 배치 헤드에 의해 유지되는 콤포넌트를 위치설정하기 위한 콤포넌트 위치설정 수단을 포함하는 콤포넌트-배치기에 있어서,

    상기 콤포넌트 배치기에는 보정 과정중에 보정 캐리어에 배치된 콤포넌트를 검출하기 위한 보정 캐리어 검출 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 콤포넌트 배치기.
15. 제 14 항에 있어서, 보정 캐리어 검출 장치를 구비하고, 상기 캐리어 위치설정 수단은 제조 캐리어상의 정렬 마크를 검출하기 위한 제조 캐리어 검출 장치를 포함하며, 상기 보정 캐리어 검출 장치는 제조 캐리어 검출 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 콤포넌트 배치기.
16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 각각의 배치 헤드에는 광학 캐리어 검출 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 콤포넌트 배치기.
17. 제 14 항 또는 제 15 항의 콤포넌트 배치기에 사용하기 위한 보정 캐리어 검출 장치에 있어서,

    XY 로보트및 이에 고정되는 광학 보정 캐리어 검출 장치를 특징으로 하는 보정 캐리어 검출 장치.
18. 제 14 항, 제 15 항, 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 상기 광학 보정 캐리어 검출 장치는 광학 높이-측정 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 보정 캐리어 검출 장치.
19. 제 14 항, 제 15 항, 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 상기 광학 보정 캐리어 검출 장치는 배치된 콤포넌트의 이미지를 기록하기 위한 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 보정 캐리어 검출 장치.
20. 제 19 항의 보정 캐리어 검출 장치에 사용하기 위한 광학 검출 장치에 있어서, 30。 이하의 개구 각도를 갖고 그 최상위 빛은 캐리어상에 수직으로 입사되는 조명 빔을 공급하기 위한 조명 시스템을 포함하며, 카메라내의 방사선 감지 검출기상에 캐리어의 조명된 부분을 이미지화하기 위한 이미지화 시스템을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검출 장치.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 조명 시스템은 방사선 방출 다이오드 형태의 방사선 소스와 하나 이상의 확산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검출 장치.
22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서, 상기 조명 시스템은 부분 투과성 거울층을 가지며, 이 거울층은 거울층으로부터 나오는 조명 빔의 최상위 빛이 캐리어에 수직으로 입사하도록 각도 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 검출 장치.
23. 제 20 항, 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서, 상기 이미지화 시스템은 캐리어의 일측부상에서 텔레센트릭한 것을 특징으로 하는 광학 검출 장치.
24. 제 1 항의 배치 방법을 사용하여 하나 이상의 콤포넌트가 제공되는 콤포넌트 캐리어.