부품실장기의 부품인식장치 및 이의 부품 위치보정방법 document_id A220623069863

최근 전자제품의 경박단소화 경향에 따라 부품의 크기는 점차 작아지고 전자 회로 기판에 고밀도로 실장되고 있다. 한정된 전자 회로 기판에 많은 양의 부품을 배치하므로 전자 회로 기판의 부품 간격이 보다 좁아지게 되어 부품을 실장하기 이전에 정확한 각도로 부품을 회전시킴으로써 부품이 전자 회로 기판상에 정확하게 실장되는 것이 요구된다. 이에 따라 칩 마운터와 같은 부품실장기에서는 부품을 흡착 및 실장 하는데 있어, 그 부품의 흡착상태를 정확히 인식하여 전자 회로 기판에 정확하게 실장하도록 하는 추세이다. 대한민국 특허등록 0307613호에는 도1에 도시된 바와 같이, 광을 조사하여 부품의 화상을 촬영함으로써 부품의 위치적 오차를 검출할 수 있는 부품실장기의 일부가 개시되어 있다. 도 1은 대한민국 특허등록 0307613호의 부품실장기의 일부를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 특허등록 0307613호의 부품실장기는 부품(100)을 흡착하고 있는 노즐부 하단에 미러(37)를 설치하여 부품(100)의 밑면 영상을 카메라(49)로 획득할 수 있도록 구성되어 있다. 도1의 부품실장기를 설명하면 다음과 같다. 부품실장기는 헤더부(20)와 헤더부(20)를 XY축 방향으로 이동시키기 위한 XY축 이송부(미도시)를 포함한다. 노즐부는 부품을 흡착하는 노즐(21) 및 노즐(21)을 지지하여 노즐이 상하 이동이 가능하도록 하는 노즐 지지부(28)를 포함한다. 헤더부(20)는 공급부(미도시)로부터 부품(100)을 흡착하여 전자회로 기판 상에 실장하기 위한 노즐부가 연결된다. 그리고, 노즐부를 Z축 방향으로 상하 이동시키기 위한 Z축 이송부(23)와 노즐(21)을 임의의 각도로 회전시키기 위한 회전부를 포함한다. 회전부는 회전모터(32), 회전모터(32)의 인출축에 결합된 구동 폴리(33), 구동 폴리(33)와 연결된 종동 폴리(34)로 포함하며, 회전모터(32)가 회전하면 구동 폴리(33)와 종동 폴리(33)가 회전하고, 노즐(21)이 회전하게 된다. Z축 이송부(23)는 헤더부(20)의 상단에 설치되어 노즐부를 Z축 방향으로 승강시키는 구동모터(25)가 마련된다. 헤더부(20)의 하부에는 Z축 이송부(23)와 수평방향으로 평판부(24)가 일체형으로 구성되어 있는데, 평판부(24)에는 노즐(21)이 회전가능하게 결합되어 있고, 평판부(24)의 일측에는 노즐(21)을 회전시키는 회전모터(32)가 설치된다. XY축 이송부는 노즐부를 XY 방향으로 이동시키기 위한 XY 유니트(미도시)와 XY 유니트를 임의의 위치로 이동시키는 동력을 공급하는 XY-구동모터(미도시)를 구비한다. 그리고, 부품실장기에는 부품(100)의 화상을 인식하기 위한 부품인식장치가 설치된다. 부품인식장치는 헤더부(20)에 회전가능하게 설치되는 링크부(36), 링크부(36)와 결합되어 부품(100)을 투영하는 투영수단과, 링크부(36)를 회전시키는 회전수단, 투영수단에 투영된 부품의 화상을 촬영하는 촬영 수단을 포함한다. 즉, 헤더부(20)에 회전가능하게 링크부(36)가 결합되고, 링크부(36)와 결합하며 부품(100)이 투영되는 미러(37)와 미러(37)의 회전을 탄성적으로 지지하는 탄성 바이어스 수단(38)을 포함한다. 그리고, 링크부(26)를 임의의 각도로 회전시키기 위한 구동모터(39)를 포함한다. 그리고, 구동모터(39)의 하부에는 미러(37)로부터 반사되는 부품의 화상을 촬영하는 촬영수단이 설치되고, 링크부(36)의 하단부에는 미러(37)가 설치되어 있다. 구동모터(39)의 하부에 설치되는 촬영수단은 미러(37)측으로 광을 조사하는 조명부(47)와, 미러(37)로부터 반사되는 부품(100)의 아랫면의 화상을 집속하는 렌즈부(48)와, 렌즈부(48)로부터 노즐(21)에 흡착된 부품(100)의 영상을 촬상하는 인식 카메라(49)를 포함한다. 도1의 부품실장기의 동작을 설명하면 다음과 같다. 부품실장기는 공급부(미도시)에 있는 부품(100)을 노즐(21)의 부품 흡착면(이하, 노즐(21)이라 함)에 진공으로 흡착하게 된다. 부품이 흡착되면, 부품인식장치는 조명부(47), 미러(37), 렌즈부(48), 및 인식 카메라(49)를 통하여 흡착된 부품을 인식하고, 부품이 정상적으로 흡착되었는지 확인한 후, 헤더부(20)는 XY축 이송부에 의하여 수평 이동하여 전자회로기판 상으로 이동하게 된다. 평판부(24)의 회전모터(32)는 인식된 부품의 위치에 따라 노즐(21)을 회전시키므로 흡착된 부품(100)을 임의의 각도로 회전시키고, 노즐부는 부품(100)을 설정된 전자회로기판의 부품 장착 위치에 부품을 실장하기 위해서 하강한다. 부품을 설정된 위치에 놓게 되면, 노즐부는 상승하고, 다시 공급부의 부품(100)을 흡착하기 위해 XY축 이송부에 의하여 수평이동 한다. 여기서, 촬상된 영상으로부터 부품을 인식하고 부품의 위치를 구하기 위해 촬상된 영상을 영상 신호처리 함은 당연하다. 상기와 같은 과정을 통하여 부품(100)은 인쇄 회로 기판의 설정된 부품위치에 부품(100)을 실장하는 것이 가능하게 된다. 하지만, 상기 부품실장기의 노즐(21)은 시간이 지남에 따라 노즐(21)의 열화로 노즐(21)에 백화현상이 발생되거나 노즐(21)에 솔더 페이스터 등이 묻고, 카메라(49)로 작은 부품을 인식할 때 백화현상이 발생된 노즐(21) 부분이나 노즐(21)에 묻은 솔더 페이스트 등을 부품(100)으로 잘못 인식하는 경우가 발생될 수 있다. 이 경우 부품을 버리게 되고, 새로운 부품을 흡착하게 되어, 부품의 장착율을 떨어뜨리고 부품의 버림율을 증가 시킨다. 도 2는 노즐의 백화 현상 또는 이물질 부착으로 부품을 잘못 인식한 예를 나타낸 도면이다. 도2의 (a)는 노즐(21)에 백화 현상이 발생하여 부품을 잘못 인식한 예이다. 인식해야할 부품(100)의 Y축 길이는 Ycr이고, X축 길이는 Xcr이지만, 부품(100)과 노즐(21)이 모두 부품으로 인식되어 Y축의 길이는 Yce가 되고, X축의 길이는 Xce가 된다. 따라서, 부품실장기는 잘못된 부품으로 인식하고 버리게 된다. 도2의 (b)는 노즐(21)에 이물질(10)이 부착되어 부품을 잘못 인식한 예이다. 인식해야할 부품(100)의 Y축 길이는 Ycr이고, X축 길이는 Xcr이지만, 부품(100)과 이물질(10)이 모두 부품으로 인식되어 Y축의 길이는 Yce가 된다. 따라서, 부품실장기는 잘못된 부품으로 인식하고 버리게 된다. 상기 도2에서는 노즐(21)의 백화현상과 노즐(21)의 이물질 부착에 대한 잘못된 인식 예를 설명하였지만, 또 다른 잘못된 인식 예로 부품의 틀어짐을 예로 들 수 있다. 노즐(21)에 부품이 흡착될 시에 부품이 틀어져 흡착될 경우, 흡착된 부품을 본래의 부품보다 크게 인식할 수도 있어, 이경우도 부품실장기는 잘못된 부품으로 인식하고 버리게 되는 것이다. 상기와 같이 카메라를 이용한 비전 인식 시, 노즐(21)의 영향은 부품의 버림, 및 장착 시 틀어짐 등을 발생시키므로 부품의 인식율과 장착율을 떨어뜨리고, 전자 회로 기판의 불량을 유발하는 요인으로써 작용한다. 이러한 불량을 유발하는 요인을 제거하기 위한 부품의 정보, 조명의 밝기 등의 비전 검사 환경을 최적화하더라도 자연 발생되는 노즐 영향에 대하여 근본적으로 대처할 수 없다.