KR101062511B1

KR101062511B1 - 부품 장착 순서의 최적화 방법 및 부품 장착 순서의 최적화장치

Info

Publication number: KR101062511B1
Application number: KR1020067004200A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 마에니시; 다쿠야 야마자키; 아키히토 야마사키; 히로요시 니시다; 이쿠오 요시다; 치카시 고니시; 마사야 마츠모토
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2003-09-01
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2011-09-06
Anticipated expiration: 2024-08-26
Also published as: KR20060120633A; WO2005022433A3; CN1846223A; WO2005022433A2; US7603193B2; US20060229758A1; EP1661076A2; CN1846223B

Abstract

기판에 동일한 부품 배치 구성을 가지는 복수의 패턴이 포함되고, 상기 복수의 패턴은 상기 기판을 구획하여 얻어진 복수의 서브 기판에 각각 대응한다. 부품 장착 순서의 최적화 방법은, 복수의 패턴 중에서 임의의 하나의 패턴에 대해 부품 장착 순서를 최적화하는 단계(S2), 기판에 포함된 전체 패턴 수를 장착기의 수로 나누어 몫과 나머지를 계산하는 단계(S4), 나머지가 0인 경우에 몫을 할당될 패턴의 수로서 결정하는 단계(S6), 및 상기 나머지가 1 이상인 경우에, i) 최상류 공정의 장착기에서 시작하여, 상기 나머지와 동일한 수의 장착기에 할당될 패턴의 수로서, 상기 몫에 1을 더한 수를 결정하고, ii) 그 밖의 장착기에 할당될 패턴의 수로서 상기 몫을 결정하는 단계(S6 내지 S10), 및 상기 할당된 수의 패턴을 각 장착기에 할당하는 단계(S12)를 포함한다.

Description

부품 장착 순서의 최적화 방법 및 부품 장착 순서의 최적화 장치{METHOD FOR OPTIMIZATION OF AN ORDER FOR COMPONENT MOUNTING AND APPARATUS FOR OPTIMIZATION OF AN ORDER FOR COMPONENT MOUNTING}

본 발명은 장착기에 의한 부품 장착 순서의 최적화 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 복수의 패턴을 포함하는 기판상의 부품 장착 순서의 최적화 방법에 관한 것이다.

인쇄 기판과 같은 기판에 전자 부품을 장착하는 복수의 장착기가 장착 라인에 배치된 부품 장착 시스템에서는, 각 장착기의 택트 타임(tact time)이 같도록 라인 밸런스를 유지할 필요가 있다. 이와 같은 부품 장착 시스템에서는, 종래에, 각 부품에 할당된 장착 부품의 개수 및 택트 타임에 의거하여 각 장착기에 의해 취급될 부품을 할당함으로써 장착 순서의 최적화가 수행된다(예를 들어, 일본 공개특허출원 번호 09-18199호 및 10-209697호).

즉, 도 20에 도시된 바와 같이, 복수의 패턴(12)을 포함하는 기판(20)에 부품 장착시, 장착기(14a 내지 14d) 중에서, 공정 라인의 상류에 위치된 장착기(예를 들어, 장착기(14a))일수록 작은 부품을 장착하고, 공정 라인의 하류에 위치된 장착기(예를 들어, 장착기(14d))일수록 큰 부품을 장착하도록 함으로써, 장착 순서의 최적화가 수행된다.

부품 장착시, 각 장착기(14a 내지 14d)는 기판(20)의 모서리에 배치된 기판 마크(16)의 이미지 인식을 수행하고, 기판(20)의 평면 방향에서의 어긋남, 회전 어긋남, 신축 등에 대한 보정이 수행된다. 다음에, 각 패턴(12)에 배치된 패턴 마크(18)에 대한 이미지 인식이 수행되고, 패턴(12)의 위치 결정이 수행된다. 이어서, 부품 장착이 수행된다. 이러한 방법으로, 각 패턴(12)에 배치된 패턴 마크(18)의 이미지 인식을 통해 고정밀도의 위치 결정을 행하는 것이 가능해진다.

그러나, 종래의 부품 장착 시스템에서는, 각 장착기(14a 내지 14d)가 기판(20)상의 모든 패턴(12)에 부품을 장착한다. 이 때문에, 각 장착기(14a 내지 14d)는 모든 패턴(12)의 패턴 마크의 이미지 인식을 수행해야만 하고, 부품 장착을 진행하기 전에 많은 시간 소모를 필요로 한다. 따라서, 부품 장착 시스템 전체로서 택트 타임이 증가한다는 문제점이 있다. 예를 들어, 1개의 기판(20)에 1백 개의 패턴(12)이 포함되고 각 패턴(12)에 2개의 패턴 마크(18)가 있는 경우, 2백 개(=100×2)의 패턴 마크(18)가 1개의 기판(20)에 포함됨을 의미한다. 각 장착기(14a 내지 14d)는 이들 2백 개의 패턴 마크(18) 모두의 이미지 인식을 수행해야 한다.

또한, 각 장착기(14a 내지 14d)가 모든 패턴(12)에 부품 장착을 수행하므로, 종래의 부품 장착 시스템은 장착 순서가 기판 전체에 관하여 최적이 되도록 최적화를 수행한다. 이 때문에, 최적화의 대상인 부품 타입과 장착점의 수가 증가하므로, 최적화를 수행하기 위한 계산 시간이 길게 걸리는 문제점이 있다.

또한, 장착 라인에서 장착기의 수에 변화가 있는 경우, 최적화를 처음부터 다시 수행해야만 하므로, 라인 편성의 변화에 유연하게 대처할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 과제를 해소하기 위해 고안된 것으로, 부품 장착 순서를 최적화하여 부품 장착시의 택트 타임을 감소시키는 부품 장착 순서의 최적화 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 장착 순서의 최적화에 많은 시간을 소모하지 않는 부품 장착 순서의 최적화 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또, 본 발명은 장착기 수의 변화에 의해 라인 편성 변형에 유연하게 대응할 수 있는 부품 장착 순서의 최적화 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 부품 장착 순서의 최적화 방법은, 기판에 부품을 장착하는 복수의 장착기를 가지는 부품 장착 시스템에서의 부품 장착 순서를 최적화하는 최적화 방법으로서, 동일한 부품 배치 구성을 가지는 복수의 패턴이 상기 기판에 포함되고, 상기 복수의 패턴은 상기 기판을 구획하여 얻어진 복수의 서브 기판에 각각 대응하며, 상기 복수의 패턴 각각을 상기 복수의 부품 장착용 장착기 중 임의의 장착기에 할당하는 할당 단계를 포함한다.

복수의 패턴 각각이 복수의 장착기 중 임의의 하나에 할당된다. 따라서, 부품 장착시, 각 장착기는 할당된 패턴에 대해서만 패턴 마크의 이미지 인식을 수행하고 상기 패턴에 부품 장착을 수행하면 된다. 따라서, 모든 패턴의 패턴 마크의 이미지 인식을 수행할 필요가 없어 부품 장착에 앞서 많은 시간이 소모될 필요가 없다. 결론적으로, 부품 장착 시스템의 택트 타임을 전체적으로 감소시킬 수 있다.

또한, 각 장착기에 의해 동일한 전자 부품의 장착이 수행된다. 따라서, 큰 크기의 부품이 많고 작은 크기의 부품이 적은 경우에도, 예를 들어, 부품 장착 시스템의 라인 밸런스가 균일하게 유지될 수 있다.

또한, 생산 계획 변경 등에 의해 부품 장착 시스템에서 장착기 수의 변경이 일어나는 경우에도, 패턴 내의 부품 장착 순서의 최적화에서의 변경을 수행하지 않고 각 장착기에 할당될 패턴과 스탑퍼의 위치만을 변경함으로써, 최적화가 완료된다. 결과적으로, 최적화의 재개(recommencement)가 쉽게 행해질 수 있어 장착기의 수가 변경되는 경우에도 라인 편성의 변형이 유연하게 다루어질 수 있다.

상기한 부품 장착 순서의 최적화 방법은 상기 복수의 패턴 중에서 임의의 하나의 패턴에 대해 부품 장착 순서를 최적화하는 단계를 더 포함한다.

이 단계를 포함함으로써, 부품 장착 순서의 최적화가 하나의 패턴 내에서 수행되고, 이 최적화의 결과가 모든 장착기에 사용될 수 있다. 결과적으로, 최적화에 필요한 시간이 감소될 수 있다.

또한, 상기 할당 단계는, 상기 기판에 포함된 전체 패턴의 수와 장착기의 수로부터, 패턴의 수가 대체로 균등하도록 각 장착기에 할당될 패턴의 수를 결정하는 패턴 수 결정 단계, 및 결정된 수의 패턴을 상기 복수의 부품 장착용 장착기 중 임의의 장착기에 할당하는 패턴 할당 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

각 장착기에 할당될 패턴의 수를 같게 함으로써, 라인 밸런스가 유지될 수 있다.

또한, 상기 패턴 수 결정단계는, 상기 기판에 포함된 전체 패턴의 수를 장착기의 수로 나누어서 몫과 나머지를 계산하는 단계, 상기 나머지가 0인 경우에, 상기 몫을 할당될 패턴의 수로 결정하는 단계, 및 상기 나머지가 1 이상인 경우에, i) 최상류 공정에서의 장착기에서 시작하여, 상기 나머지와 동일한 수의 장착기에 할당될 패턴의 수로서, 상기 몫에 1을 더한 수를 결정하고, ii) 그 밖의 장착기에 할당될 패턴의 수로서 상기 몫을 결정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

각 장착기에 할당될 패턴 수가 짝수가 될 수 없는 경우에도, 상류 공정에 위치된 장착기에 더 많은 패턴을 할당함으로써, 하류 공정에서 미처리된 기판의 정체가 해소될 수 있다.

또한, 상기 패턴 수 결정 단계는, 상기 기판에 포함된 전체 패턴의 수를 장착기의 수로 나누어 몫과 나머지를 계산하는 단계, 상기 몫을 각 장착기에 할당될 패턴의 수로 결정하는 제 1 할당 서브 단계, 및 상기 나머지를 복수의 장착기에 공동으로 할당될 패턴의 수로서 결정하는 제 2 할당 서브 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 복수의 장착기는 부품 장착 시스템에 포함된 모든 장착기인 것이 바람직하다.

상기 나머지가 발생한 경우에도, 나머지 패턴이 모든 장착기에 할당된다. 따라서, 균일한 라인 밸런스를 갖는 것이 가능하다.

또한, 상기 패턴 할당 단계에서는, 각 장착기에 할당되는 상기 결정된 수의 패턴들 사이의 경계가 기판이 이동하는 방향에 직교하도록, 상기 결정된 수의 패턴이, 부품이 장착될 패턴으로서, 각 장착기에 할당된다. 또한, 상기한 부품 장착 순서의 최적화 방법은, 기판에 부품을 장착하는데 사용되는, 각 장착기의 헤드의, 디폴트 위치(default position)에서 할당된 패턴까지의, 이동 거리가 상기 장착기 모두에 대해 일정하도록, 부품 장착시의 기판의 위치를 결정하는 단계를 더 포함한다.

이러한 방향으로 패턴을 할당함에 의해 기판의 고정 위치(setting position)를 결정하더라도, 헤드에서 패턴으로의 이동 방향이 각 장착기에 대해 일정하게 되고 라인 밸런스가 균일하게 된다. 또한, 상기한 부품 장착 순서의 최적화 방법은, 각 장착기에 대해 부품 카세트의 배치 위치로부터 할당된 패턴까지의 거리가 모든 장착기에 대해 일정하도록, 부품 장착에 사용되는 부품 카세트의 배치 위치를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 이와 같은 부품 장착 순서의 최적화 방법으로서 실현될 수 있을 뿐만 아니라, 본 발명은 이러한 방법의 특징적인 단계를 컴퓨터가 실행하게 하는 프로그램으로서, 그리고 이러한 방법의 특징적인 단계를 그 유닛으로서 사용하는 부품 장착 순서의 최적화 장치로서 실현될 수도 있다. 또한, 이러한 프로그램을 CD-ROM과 같은 저장 매체, 인터넷과 같은 전송매체를 통해 배포할 수 있다는 것은 자명하다.

본 발명에 따르면, 부품 장착 시스템의 택트 타임이 감소된다.

또한, 짧은 기간의 시간 내에 부품 장착 순서의 최적화를 실행할 수 있다.

또, 부품 장착시 라인 밸런스를 유지할 수 있다.

그리고, 장착기의 수의 변경에 유연하게 대처할 수 있다.

명세서, 도면 및 청구범위를 포함하는 2003년 9월 1일자로 출원된 일본 특허 출원 번호 2003-308324호의 공개 내용이 여기에 참조로 전체적으로 포함된다.

본 발명의 이러한 그리고 그 밖의 목적, 이점 및 특징이 본 발명의 구체적인 실시형태를 도시한 첨부 도면을 참조한 다음의 설명으로부터 자명해질 것이다.

도 1은 본 발명의 부품 장착 시스템의 전체 구성을 도시한 외관도,

도 2는 동 부품 장착 시스템에서의 장착기의 구성을 도시한 평면도,

도 3은 동 장착기의 작업 헤드와 부품 카세트의 물리적 관계를 도시한 개략도,

도 4A는 동 장착기에 포함된 2개의 장착 유닛에 각각 제공된 전체 4개의 부품 공급 유닛의 구성의 예를 도시하고, 도 4B는 이러한 구성에서 각종 부품 카세트의 수 및 Z축 상의 위치를 나타내는 챠트이다.

도 5A는 및 5B는 10 노즐 헤드에 의해 픽업 가능한 부품 공급 유닛에서의 위치(Z축)의 예를 각각 도시한 도면 및 챠트,

도 6A 내지 6D는 장착 대상인 각종 칩 형상의 전자 부품의 예를 도시한 도면,

도 7은 부품을 수용한 캐리어 테이프 및 그 공급 릴의 예를 도시한 도면,

도 8은 테이핑된 전자 부품이 적재된 부품 카세트의 예를 도시한 도면,

도 9는 최적화 장치의 하드웨어 구성을 도시한 블록도,

도 10은 도 9에 나타낸 장착점 데이터의 내용의 예를 도시한 도면,

도 11은 도 9에 나타낸 부품 라이브러리의 내용의 예를 도시하는 도면,

도 12는 도 9에 나타낸 장착기 정보의 내용의 예를 도시한 도면,

도 13은 본 발명에 따른 부품 장착 시스템에 패턴이 어떻게 할당되는지를 설명하는 도면,

도 14는 최적화 장치에 의해 수행되는, 부품 장착 시스템의 최적화 처리의 플로우챠트,

도 15는 각 장착기에 패턴이 어떻게 할당되는지를 설명하는 플로우챠트,

도 16은 장착기 사이에 패턴 수가 다른 경우에 패턴의 할당을 설명하는 도면,

도 17A 및 17B는 각 장착기의 스탑퍼의 위치를 설명하는 도면,

도 18은 기판에 위치된 마크를 설명하는 도면,

도 19A 및 19B는 각 장착기의 부품 카세트의 위치를 설명하는 도면,

도 20은 종래의 부품 장착 시스템에서 패턴이 어떻게 할당되는지를 설명하는 도면,

도 21은 부품 장착 시스템에서의 장착기의 기본 구성을 도시한 평면도,

도 22는 최적화 장치에 의해 수행되는, 부품 장착 시스템의 최적화 처리의 플로우챠트,

도 23은 부품 장착 시스템에서의 장착기의 기본 구성을 도시한 평면도,

도 24는 장착 가능한 기판상의 위치를 설명하는 도면,

도 25는 모든 장착기에 대한 소정 수의 패턴의 공유 할당을 설명하는 도면이 다.

(제 1 실시형태)

이하에, 본 발명의 제 1 실시형태에서의 부품 장착 시스템을 도면을 참조로 설명한다.

(부품 장착 시스템)

도 1은 본 발명의 부품 장착 시스템(10)의 전체 구성을 도시한 외관도이다. 장착 시스템(10)은 복수(여기서는 2개)의 장착기(100, 200)와 최적화 장치(300)로 구성된다. 장착기(100, 200)는 하류로 이송되는 회로 기판(20)에 전자 부품이 장착되는 생산 라인을 형성한다. 최적화 장치(300)는, 예를 들어, 다양한 데이터 베이스의 정보에 의거하여, 생산 시작에 필요한 전자 부품의 장착 순서를 최적화하고, 최적화에 의해 만들어진 NC(Numeric Control) 데이터를 장착기(100, 200)에 제공하여 장착기(100, 200)를 설정 및 제어한다.

장착기(100)에는 부품 장착을 동시에 그리고 서로 독립하여 또는 서로 협조하여 또는 교호로 수행하는 2개의 서브 유닛(프론트 서브 유닛(110) 및 리어 서브 유닛(120))이 구비된다. 이들 서브 유닛(110, 120) 각각은 직교 로봇형 장착 스테이지로서 2개의 부품 공급 유닛(115a, 115b), 멀티 장착 헤드(112), XY 로봇(113), 부품 인식 카메라(116), 및 트레이 공급 유닛(117) 등을 포함한다. 부품 공급 유닛(115a, 115b)은 각각 부품 테이프를 보관하는 부품 카세트(114) 48개까지의 배열로 구성된다. 멀티 장착 헤드(112)(10 노즐 헤드)는 부품 카세트(114)로부터 최대 10 개의 부품을 픽업하여 회로기판(20)에 장착할 수 있는 10개의 픽업 노즐(이하 간단히 "노즐"이라 함)을 갖는다. XY 로봇(113)은 멀티 장착 헤드(112)를 이동시킨다. 상기 부품 인식 카메라(116)는 멀티 장착 헤드(112)에 의해 픽업된 부품의 픽업 상태를 2차원 및 3차원적으로 검사한다. 트레이 공급 유닛(117)은 트레이 부품을 공급한다. 각 서브 유닛은 다른 서브 유닛과 독립적으로 (평행하게) 기판상의 부품 장착을 수행한다.

또한, 실제 용어로, "부품 테이프"는 다수의 동일한 타입의 부품이 배열된 테이프(캐리어 테이프)를 말하며, 이러한 테이프는 테이프가 감겨진 릴(공급 릴) 등으로부터 공급된다. 부품 테이프는 장착기에 "칩 부품"이라 하는 상대적으로 작은 부품을 공급하는데 주로 사용된다. 그러나, 최적화 처리시에, "부품 테이프"는 동일한 부품 타입에 속하는 부품군(가상적인 테이프에 배열된 것으로 가정됨)을 특정하는 데이터를 말한다. "부품 분할"이라고 불리는 처리에서 동일한 부품 형태에 속하는 부품군(1개의 부품 테이프에 배열될 수 있음)이 복수의 부품 테이프로 분할되는 경우가 있다. 또한, "부품 타입"은 저항기, 캐패시터 등과 같은 전자 부품의 타입을 나타낸다.

또한, 부품 테이프에 의해 공급되는 부품은 때때로 "테이핑된 부품(taped components)"이라고 불린다.

장착기(100)는, 구체적으로는, 고속 장착기로 알려진 장착기 및 다기능 장착기라 불리는 장착기의 복합 기능을 갖는 장착기이다. 고속 장착기는, 주로, 측면이 10㎜ 이하인 전자 부품을 1점당 0.1초의 속도로, 장착하는, 고생산성에 의해 특징 지어지는 기계이다. 다기능 장착기는 측면이 10㎜ 이상인 큰 전자 부품 및 스위치와 커넥터 같은 불규칙한 형상의 부품, 및 QFP(Quad Flat Package)와 BGA(Ball Grid Array) 같은 IC 부품을 장착하는 장치이다.

요컨대, 필요한 수의 장착기(100)를 일렬로 배열하여 형성된 생산 라인을 사용하여, 거의 모든 형태의 전자 부품(0.6㎜×0.3㎜ 칩 저항기에서 200㎜ 컨넥터까지 범위의 장착 부품)을 장착할 수 있도록 장착기(100)가 설계된다. 본 실시형태에서, 생산 라인은 4개의 장착기(100)를 정렬시켜서 구성되는 것이 가정된다.

(장착기의 구성)

도 2는 본 발명에서 부품 장착 순서 최적화의 대상인 장착기(100)의 구성을 도시한 평면도이다.

셔틀 컨베이어(shuttle conveyor)(118)는 트레이 공급 유닛(117)으로부터 취출된 부품이 배치되는 이동 테이블로서 멀티 장착 헤드(112)가 셔틀 컨베이어(118)로부터 부품을 픽업할 수 있는 소정의 위치로 이동된다. 노즐 스테이션(119)은 다양한 형태의 부품 타입에 대응하는 대체 노즐이 위치된 테이블이다.

각 서브 유닛(110)(120)에 포함된 부품 공급 유닛(115a, 115b)이 부품 인식 카메라(116)의 좌우측에 제공된다. 따라서, 멀티 장착 헤드(12)는 부품 공급 유닛(115a, 115b)으로부터 부품을 픽업하여, 부품 인식 카메라(116)를 통과한 다음, 회로 기판(20)의 장착점으로 이동하여 픽업된 모든 부품을 장착하는 동작을 반복한다. 여기서, "장착점"은 부품이 장착될 기판상의 좌표를 말한다. 동일한 부품 타입의 부품이 다른 장착점에 장착되는 경우도 있다. 단일 부품 타입의 부품 테이프에 배열된 부품(장착점)의 전체 수는 이러한 부품 타입의 부품 수(장착될 부품의 총계)와 일치한다.

여기서, 멀티 장착 헤드(112)가 부품을 픽업, 전송 및 장착하는 반복된 일련의 동작의 1회 반복(iteration)(픽업, 이송, 장착), 그리고 이러한 1회 반복에서 장착된 부품군을, 모두 "태스크(task)"라 한다. 예를 들어, 멀티 장착 헤드(112)가 10개의 노즐을 가지면, 1개의 태스크를 통해 장착될 수 있는 부품의 최대 수는 10이다. "픽업 동작"은 헤드가 부품을 픽업하기 시작할 때부터 멀티 장착 헤드(112)가 부품을 이송할 때까지 수행되는 모든 동작을 말한다. 이것은, 예를 들어, 10개의 부품이 멀티 장착 헤드(112)에 의해 한 번의 픽업 스트로크(멀티 장착 헤드(112)의 승강)로 픽업되는 경우뿐만 아니라, 10개의 부품이 몇 번의 픽업 스트로크를 사용하여 픽업되는 경우도 포함한다.

도 3은 멀티 장착 헤드(112)와 부품 카세트(114) 사이의 위치 관계를 도시한 개략도이다. 멀티 장착 헤드(112)는 소위 "갱 픽업 방식(gang pickup method)"을 사용하는 작업 헤드로서 최대 10개의 픽업 노즐(112a 내지 112b)이 구비될 수 있다. 이렇게 구비되면, 최대 10개의 부품 카세트(114) 각각에서 하나의 부품이 1번의 픽업 스트로크(멀티 장착 헤드(112)의 한 번의 승강)로 동시에 픽업될 수 있다.

또한, 소위 "싱글 카세트"라고 하는 부품 카세트(114)에는 1개의 부품 테이프만이 적재되고, 소위 "더블 카세트"라고 하는 부품 카세트(114)에는 2개의 부품 테이프가 적재된다. 부품 공급 유닛(115a, 115b)의 각 부품 카세트(114)(또는 부품 테이프)의 위치는, 부품 공급 유닛(115a)의 가장 좌측 위치에서 시작하는 위치가 위치 "1"로서 할당된 연속적인 값을 가지는, "Z축 값" 또는 "Z축 위치"를 사용하여 나타내어진다. 따라서, 테이핑된 부품의 장착 순서를 결정하는 것은 부품 타입(또는, 부품 테이프, 또는 부품 테이프가 보관된 부품 카세트(114))의 순서(즉, Z축상의 위치)의 결정에 해당한다. 여기서, "Z축"은 각 장착기(서브 유닛이 제공된 경우에는 서브 유닛)에 설치된 부품 카세트의 배열 위치를 식별하는 좌표축(또는 이러한 좌표값)을 말한다.

도 4A에 도시된 바와 같이, 각 부품 공급 유닛(115a, 115b, 215a, 215b)은 각각 최대 48개의 부품 테이프(Z1 내지 Z48, Z49 내지 Z96, Z97 내지 Z114, Z145 내지 Z192에 각각 위치됨)가 구비될 수 있다. 구체적으로는, 도 4B에 도시된 바와 같이, 각각 8㎜ 테이프 폭을 가지는 2개의 부품 테이프를 보관하는 더블 카세트를 사용하여, 각 부품 공급 유닛(A블록 내지 D블록)에는 최대 48개 타입의 부품이 구비될 수 있다. 1개의 블록에 제공될 수 있는 카세트의 수는 테이프 폭이 큰 부품(부품 카세트)일수록 적어진다.

또한, 각 서브 유닛에 면하여 좌측에 위치된 부품 공급 유닛(115a, 215a)(A블록, C블록)을 "좌측 블록"이라 하고, 각 서브 유닛에 면하여 우측에 위치된 부품 공급 유닛(115b, 215b)을 "우측 블록"이라 한다.

도 5A 및 5B는 10 노즐 헤드에 의해 픽업 가능한 부품 공급 유닛의 위치(Z축)의 예를 각각 도시한 도면 및 챠트이다. 또한, 도면에서 H1 내지 H10은 10 노즐 헤드에 제공된 노즐(의 위치)을 나타낸다.

여기서, 10 노즐 헤드의 각 노즐 사이의 간격은 하나의 더블 카세트의 폭 (21.5mm)과 같고, 10 노즐 헤드의 승강으로 픽업되는 부품의 Z번호는 1의 간격(홀수만 또는 짝수만)을 두게 된다. 또한, 도 5B에 도시된 바와 같이, Z축 방향을 따라 10 노즐 헤드의 이동을 제한함으로써, 각 부품 공급 유닛의 일부를 형성하는 부품(Z축)을 픽업할 수 없는 노즐(테이블에서 "-"로 표시됨)이 존재한다.

다음에, 도 6 내지 도 8을 사용하여, 부품 카세트(114)의 상세한 구조를 설명한다.

도 6A 내지 6D는 다양한 테이핑된 부품(423a 내지 423d)을 각각 도시한다. 도면에 도시된 다양한 칩 형상의 전자 부품(423a∼423d)은 도 7에 도시된 캐리어 테이프(424)에 일정 간격으로 연속하여 형성된 오목한 보관 공간(424a)에 배치되고, 커버 테이프(425)를 캐리어 테이프(424) 위에 발라서 포장된다. 이러한 소정 길이의 캐리어 테이프(424)는 공급 릴(426)에 감겨져 테이프 형태(부품 테이프)로 사용자에게 공급된다. 그러나, 보관될 부품으로서, 전자 부품의 형상은 오목한 형상에 제한되지 않는다. 비록 이러한 형상이 도 7에 도시된 캐리어 테이프(424)의 것과 다르지만, 부품을 테이프에 부착하는 접착 테이프, 페이퍼 테이프(paper tape) 등도 있다.

이러한 테이핑된 전자 부품(423d)은 도 8에 도시된 부품 카세트(114)에 설치되어 사용되고, 공급 릴(426)은 메인 바디 프레임(427)에 부착된 릴측 플레이트(428)에 자유롭게 회전하도록 배치된다. 이러한 공급 릴(426)로부터 인출된 캐리어 테이프(424)는 피드 롤러(feed roller)(429)에 의해 가이드된다. 이러한 전자 부품 공급 장치가 설치된 자동 부품 장착기(도시하지 않음)의 동작과 연동하여, 동일한 장착기에 설치된 피드 레버(도시하지 않음)가 전자 부품 공급 장치의 피드 레버(430)를 화살표 Y1 방향으로 이동시키고, 래치트(ratchet)(432)는 피드 레버(430)에 설치된 링크(431)를 통해 일정 각도로 회전된다. 이어서, 래치트(432)와 연동하여, 피드 롤러(429)가 일정 피치(예를 들어, 2㎜ 또는 4㎜의 피드 피치)로만 이동된다. 캐리어 테이프(424)가 모터 구동 또는 실린더 구동에 의해 배출되는 경우도 있다.

또한, 커버 테이프(425)는 카세트 롤러(429)의 앞(공급 릴(426) 측)에 위치된 커버 테이프 필러(cover tape peeler)(433)를 통해 캐리어 테이프(424)에서 박리되고, 박리된 커버 테이프(425)는 커버 테이프 권회 릴(434)에 감겨진다. 커버 테이프(425)가 박리된 캐리어 테이프(424)는 전자 부품 분배 유닛(435)으로 이송된다. 피드 롤러(429)가 캐리어 테이프(424)를 운반하는 동시에, 오목한 보관 유닛(424a)에 보관된 칩 형상의 전자 부품(423d)이 래치트(432)와 연동하여 개방하는 전자 부품 분배 유닛(435)으로부터 진공 픽업 헤드(도시하지 않음)에 의해 픽업되어 취출된다. 이어서, 상기한 피드 레버가 피드 레버(430)에 대한 가압을 해제하고, 인장 스프링(436)으로부터의 기동하에, 피드 레버(430)가 Y방향으로 이동하거나, 또는 즉, 원위치로 복귀한다.

장착기(100)의 동작적 특징은 다음과 같이 요약된다.

(1) 노즐 교환

다음의 장착 동작이 요구되는 노즐이 멀티 장착 헤드(112)에 없으면, 멀티 장착 헤드(112)가 노즐 스테이션(119)으로 이동하여 노즐 교환을 행한다. 예를 들 어, 픽업될 수 있는 부품 크기에 따라서, 노즐 타입으로서 S, M, 및 L타입이 존재한다.

(2) 부품 픽업

멀티 장착 헤드(112)가 부품 공급 유닛(115a, 115b)으로 이동하여 전자 부품을 픽업한다. 10개의 부품이 1회 반복(single iteration)으로 동시에 픽업될 수 없으면, 픽업 위치를 이동하면서 최대 10개의 부품이 여러 번의 승강 픽업 동작을 통해 픽업될 수 있다.

(3) 인식 스캐닝

멀티 장착 헤드(112)가 부품 인식 카메라(116) 위를 일정 속도로 이동한다. 멀티 장착 헤드(112)에 의해 픽업된 모든 전자 부품의 이미지가 다운로드되어 부품의 픽업위치가 정확하게 검출된다.

(4) 부품 장착

부품이 기판(20)에 차례로 장착된다.

이와 같이 상기한 (1) 내지 (4)의 동작을 반복함으로써, 모든 전자 부품이 기판(20)에 설치된다. 상기한 (2) 내지 (4)의 동작은 장착기(100)에 의한 부품 장착에서의 기본 동작으로서 "태스크"에 상당한다. 즉, 1 태스크에서, 최대 10개의 전자 부품이 기판에 장착될 수 있다.

(장착기 제약)

부품의 장착 순서를 최적화하는 목적은 장착기(100)의 단위 시간당 기판 생산율을 최대화하는 것이다. 따라서, 장착기(100)가 가지는 상기한 기능적, 동작적 특징으로부터 결정될 수 있는 바와 같이, 바람직한 최적화 방법(최적화 알고리즘)은 기판에 효율적으로 장착될 수 있는 10개의 전자 부품이 선택되고, 동시에 부품 공급 유닛으로부터 픽업되며, 최단 경로를 통해 차례로 장착되는 알고리즘이다. 이상적으로는, 이러한 최적화 알고리즘을 통해 결정된 부품 장착 순서는, 1개의 노즐만을 통해 부품을 장착하는 경우와 비교하여, 10배 향상된 생산성을 가질 수 있다.

그러나, 구조, 비용 및 동작의 관점으로부터, 부품의 장착 순서 결정시의 제약 요인이 모든 장착기에 항상 존재한다. 따라서, 현실적으로는, 부품의 장착 순서의 최적화는, 다양한 제약하에, 단위 시간당 기판 생산율을 가능한 한 최대화시키는 것이다.

이하, 장착기(100)의 주된 제약이 열거된다.

(멀티 장착 헤드)

멀티 장착 헤드(112)는, 서로 독립적으로 픽업 및 장착 동작을 하는, 일렬로 배열된 10개의 장착 헤드를 가진다. 최대 10개의 픽업 노즐이 부착되어, 이러한 일련의 픽업 노즐을 통해, 최대 10개의 부품이 1번의 픽업 스트로크로 동시에 픽업될 수 있다.

또한, 멀티 장착 헤드를 구성하는 각각의 작업 헤드(1개의 부품을 픽업하는 작업 헤드)를 단순히 "장착 헤드(또는 헤드)"라 한다.

멀티 장착 헤드(112)를 구성하는 10개의 장착 헤드가 직선상으로 배치된 구조하에서, 부품 픽업 및 부품 장착시에 멀티 장착 헤드(112)의 이동 범위에 관해 제약이 있다. 구체적으로는, 도 5B에 도시된 바와 같이, 부품 공급 유닛의 양단( 좌측 블록(115a)의 좌측단 부근 및 우측 블록(115b)의 우측단 부근)에서 전자 부품을 픽업할 때, 이러한 영역에 접근할 있는 장착 헤드가 제한된다.

또한, 기판에 전자 부품을 장착할 때에도 멀티 장착 헤드(112)의 이동 범위가 제한된다.

(부품 인식 카메라)

2차원 이미지를 촬영하기 위한 2D 카메라 및 높이 정보를 검출할 수 있는 3D 카메라가 부품 인식 카메라(116)로서 장착기(100)에 설치된다. 2D 카메라는 촬영하는 시야의 크기에 따라 2DS 카메라 및 2DL 카메라를 포함한다. 2DS 카메라는 작은 시야를 가지지만 고속 촬영이 가능하고, 2DL 카메라는 최대 60 × 220㎜까지의 넓은 시야를 가지는 것이 특징이다. IC 부품의 모든 리드가 구부러진 형상인지를 3차원적으로 검사하기 위해 3D 카메라가 사용된다.

전자 부품의 촬영시 인식 스캐닝 속도는 카메라에 따라 다르다. 2DS 카메라를 사용하는 부품과 3D를 카메라를 사용하는 부품이 동일한 태스크(task)에 존재하는 경우에는, 각각 별개의 속도로, 전체 2번 수행되어야 한다.

(부품 공급 유닛)

전자 부품의 패키지화의 형태에는 전자 부품이 테이프 형태로 보관되는 소위 테이핑 포맷과, 부품의 크기에 따라 배치된 칸막이를 구비한 플레이트에 전자 부품이 보관되는 소위 트레이 포맷이 포함된다.

테이핑에 의한 부품 공급은 부품 공급 유닛(115a, 115b)을 통해 수행되고, 트레이에 의한 공급은 트레이 공급 유닛(117)을 통해 수행된다.

부품의 크기에 따라, 8㎜에서 72㎜까지 존재하는 폭을 가지는 테이핑 규격으로, 전자 부품의 테이핑이 규격화된다. 테이프 폭에 따르는 부품 카세트(테이프 피더 유닛) 내에 테이프 형상의 부품(부품 테이프)을 셋팅함으로써, 전자 부품이 안정되게 연속적으로 취출될 수 있다.

부품 카세트로 셋팅된 부품 공급 유닛은, 폭이 12㎜까지인 부품 테이프가 21.5㎜ 피치에서 갭이 없이 설치될 수 있도록 설계된다. 테이프 폭이 16㎜ 이상이면, 테이프 폭을 수용하는데 필요한 공간을 개방함에 의해 부품 공급 유닛이 셋팅된다. 복수의 전자 부품을 동시에(1번의 승강 스트로크로) 픽업하기 위해서는, 장착 헤드와 부품 카세트의 각각의 정렬 피치(alignment pitch)가 일치하여야 한다. 12㎜까지의 테이프폭을 가진 부품에 대해 10개의 점이 동시에 픽업될 수 있다.

또한, 12㎜까지의 폭을 가지는 최대 48개의 부품 테이프가 부품 공급 유닛을 구성하는 2개의 부품 공급 유닛(좌측 블록(115a), 우측 블록(115b))의 각각에 설치될 수 있다.

(부품 카세트)

부품 카세트는 1개의 부품 테이프만을 보관하는 싱글 카세트, 및 최대의 2개의 부품 테이프를 보관할 수 있는 더블 카세트를 포함한다. 더블 카세트에 보관된 2개의 부품 테이프는 동일한 피드 피치(2㎜ 또는 4㎜)를 갖는 부품 테이프로 제한된다.

(다른 제약)

장착기(100)에 대한 제약은, 상기한 바와 같은, 장착기(100)의 구성으로부터 발생하는 제약뿐만 아니라, 장착기(100)가 사용되는 생산 현장에서의 환경으로부터 발생하는, 후술되는 바와 같은 운용면에서의 제약을 포함한다.

(1) 고정된 배열

예를 들어, 수작업으로 행해지는 부품 테이프 교환 작업을 줄이기 위해서, 셋팅된 부품 공급 유닛에서의 고정된 위치(Z축상의 위치)에 특정 부품 테이프(또는 이러한 테이프를 보관하는 부품 카세트)가 주어지는 경우가 있다.

(2) 리소스 제약

부품 테이프의 수, 부품 테이프를 저장하는 부품 카세트의 수, 더블 카세트의 수, 픽업 노즐의 수(각 타입의 수) 등이 일정 수로 제한되는 경우가 있다.

(최적화 장치)

생산 대상(기판 및 그 위에 장착될 부품) 및 생산 장비(한정된 리소스가 제공된 장착기, 서브 유닛)가 제공된 경우에, 최적화 장치(300)는 가능한 최단 시간에 기판을 제조하는(단위 시간당 생산되는 기판의 수를 증가시키는) 부품 장착 순서를 결정하는 장치이다.

구체적으로는, 기판당 장착 시간을 최소화 하기 위해서, 부품 테이프를 분류하는 부품 카세트를 배치하기 위한 장착기(서브 유닛)의 위치(Z축), 각 장착기(서브 유닛)의 멀티 장착 헤드가 부품 카세트로부터 가능한 최대 수의 부품을 동시에 픽업할 수 있는 순서, 및 기판상의 어떤 위치(장착점)에 복수의 픽업 부품을 장착하는 순서를, 컴퓨터상에서 결정하는 장치이다.

이때, 장착기(서브 유닛)가 가지는 상기한 제약을 엄밀히 관찰하는 것이 고 려될 필요가 있다.

(최적화 장치의 하드웨어 구성)

최적화 장치(300)는 퍼스널 컴퓨터와 같은 범용의 컴퓨터 시스템상에, 본 발명에 따른 최적화 프로그램의 실행을 통해 구현된다. 실제의 장착기(100)에 연결되지 않은 상태에서, 최적화 장치(300)가 스탠드-얼론 시뮬레이터(stand-alone simulator)(부품 장착 순서의 최적화 도구)로서 기능을 할 수도 있다.

도 9는 도 1에 도시된 최적화 장치(300)의 하드웨어 구성을 도시한 블럭도이다. 최적화 장치(300)는, 생산 라인을 구성하는 유닛의 사양 등에 의거하여 각종 제약이 주어진 기판상의 부품 장착에 대한 라인 택트 타임(생산 라인을 형성하는 서브 유닛의 개별적인 택트 타임 중에서 최고의 택트 타임)을 최소화하기 위해서, 부품 장착 등을 위한 CAD(Computer-Aided Design) 장치에 의해 제공된 모든 부품에 대한 정보에 의거하여, 각 서브 유닛에 의해 장착되어야 하는 부품 및 각 서브 유닛에 대한 부품의 장착 순서를 결정하여, 최적의 NC 데이터를 생성하는 컴퓨터이다. 최적화 장치(300)는 계산 제어 유닛(301), 표시 유닛(302), 입력 유닛(303), 메모리 유닛(304), 최적화 프로그램 저장 유닛(305), 통신 인터페이스 유닛(306), 및 데이터 베이스(307) 등을 포함한다.

"택트"는 장착하고자 하는 부품을 장착하는데 필요한 전체 시간이다.

계산 제어 유닛(301)은 CPU(Central Processing Unit), 수치 프로세서 등이다. 사용자로부터의 명령 등에 따라서, 계산 제어 유닛(301)은 필요한 프로그램을 최적화 프로그램 저장 유닛(305)에서 메모리 유닛(304)으로 로드하여 실행시킨다. 계산 제어 유닛(301)은 이러한 실행 결과에 따라 구성 부품(302 내지 307)을 제어한다.

표시 유닛(302)은 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display) 등이고, 입력 유닛(303)은 키보드 또는 마우스와 같은 입력 장치이다. 이들은 계산 제어 유닛(301)에 의해 제어되어 사용자가 최적화 장치(300)와 대화할 수 있게 하는데 사용된다.

통신 인터페이스 유닛(306)은 LAN(Local Area Network) 어댑터 등이고, 최적화 장치(300)가 장착기(100, 200)와 통신할 수 있게 하는데 사용된다.

메모리 유닛(304)은 계산 제어 유닛(301)에 대해 작업 영역을 제공하는 RAM(Random Access Memory) 등이다. 최적화 프로그램 저장 유닛(305)은 본 최적화 장치(300)의 기능을 구현하는 각종 최적화 프로그램을 저장하는 하드디스크 등이다.

데이터 유닛(307)은 최적화 장치(300)에 의해 수행되는 최적화 처리에 사용되는 입력 데이터(장착점 데이터(307a), 부품 라이브러리(307b) 및 장착기 정보(307c)) 및 최적화 처리에 의해 생성되는 장착점 데이터와 그 밖의 데이터를 저장하는 하드디스크 드라이브 등이다.

도 10 내지 12는 장착점 데이터(307a), 부품 라이브러리(307b), 및 장착기 정보(307c)의 예를 도시한다.

장착점 데이터(307a)는 장착될 모든 부품의 장착점을 보여주는 정보의 집합(collection)이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 하나의 장착점(pi)은 부품 타입 (ci), X좌표(xi), Y좌표(yi), 장착각도(θi) 및 제어 데이터(

i)로 구성된다. 이 경우에, 표현 "부품 타입"은 도 11에 도시된 부품 라이브러리(307b) 내의 부품명을 말하며, "X좌표" 및 "Y좌표"는 장착점의 좌표(기판상의 구체적인 위치를 나타내는 좌표)이고, "장착각도(θi)"는 부품 장착시 헤드의 회전각도이며, "제어 데이터"는 부품 장착에 관한 제약 정보(사용 가능한 픽업 노즐의 타입 및 멀티 장착 헤드(112)의 최대 이동 속도 등)이다. 최종적으로 생성되는 "NC 데이터"는 라인 택트 타임을 최소로 하는 장착점의 배열이다. 또한, X축 방향은 기판(20)이 이동하는 방향이고, Y축 방향은 X축에 직교하는 방향이다.

부품 라이브러리(307b)는 장착기(100, 200)에 의해 취급될 수 있는 다양한 부품 타입에 대한 구체적인 정보를 모은 라이브러리이다. 부품 라이브러리(307b)는 도 11에 도시된 바와 같이, 부품 크기, 택트 타임(일정 조건 하에서 부품 타입에 대한 특정의 택트 타임), 및 그 밖의 제약 정보(사용 가능한 픽업 노즐의 타입, 부품 인식 카메라(116)에 의해 사용되는 인식 방법, 및 멀티 장착 헤드(112)의 최대 이동 속도 등)로 구성된다. 도 11에, 또한 다양한 타입의 부품의 외관이 참고로서 도시되었다.

장착기 정보(307c)는 생산 라인을 형성하는 각 서브 유닛의 구성 및 이들 서브 유닛이 받은 상기한 제약을 나타낸 정보이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 장착기 정보(307c)는 유닛 번호를 나타내는 유닛 ID와 같은 정보, 멀티 장착 헤드의 타입에 관한 헤드 정보, 멀티 장착 헤드에 부착될 수 있는 픽업 노즐의 타입에 관한 노즐 정보, 부품 카세트(114)의 최대 수에 관한 카세트 정보, 및 트레이가 트레이 공급 유닛(117)에 저장되는 레벨 수에 관한 트레이 정보로 구성된다.

상기한 정보는 다음과 같다. 사용된 카테고리는 설비 옵션 데이터(각 서브 유닛 마다), 리소스 데이터(각 유닛에 사용될 수 있는 카세트의 수 및 노즐의 수), 노즐 스테이션 배치 데이터(노즐 스테이션이 구비된 각 서브 유닛 마다), 초기 노즐 패턴 데이터(각 서브 유닛 마다), 및 Z축 배열 데이터(각 서브 유닛 마다)이다.

(최적화 처리)

다음에, 상기와 같이 구성된 부품 장착 시스템(10)의 최적화 장치(300)의 동작에 관해 설명한다.

상기한 바와 같이, 부품 장착 시스템(10)은 4개의 장착기(100)로 구성된다고 가정된다. 이들 4개의 장착기(100)는 도 13에 도시된 바와 같이 상류의 공정 위치로부터 장착기 100a, 100b, 100c, 100d로서 식별된다. 본 실시형태에서의 최적화 처리에서는 각 장착기(100)는 패턴(12) 내의 모든 전자 부품의 장착을 수행한다. 즉, 패턴(12) 마다 또는 복수의 패턴(12)으로 구성된 패턴(12)군 마다 각 장착기(100)에 부품이 할당된다. 또한, 장착기의 택트 타임을 균일하게 하기 위해서, 4개의 장착기(100)는 동일한 모델인 것이 바람직하다. 본 명세서내에서 "패턴"은 복수의 서브 기판으로 구성된 기판 내에서 1개의 서브 기판을 가리키는데 사용된다.

도 14는 최적화 장치(300)에 의해 수행되는, 부품 장착 시스템(10)의 최적화 처리의 플로우챠트이다. 최적화 장치(300)는 1개의 패턴(12) 내에 최적의 부품 장착 순서를 결정한다(S2). 이러한 부품 장착 순서를 결정하는 방법은, 종래의 기술이 그대로 적용될 수 있다. 따라서, 상세한 설명을 반복하지 않지만, 예를 들어 최 소 크기의 부품으로부터 시작하여 차례로 장착이 수행되고, 대략 동일한 크기를 갖는 부품 집합 내에서의 장착 순서는 멀티 장착 헤드(112)의 이동 거리가 작아지도록 결정된다.

1개의 패턴(12) 내의 전자 부품의 장착 순서가 결정된 후, 최적화 유닛(300)은 1개의 기판(20) 내에 포함되는 패턴(12)의 전체 수를 장착기(100)의 수로 나누어서 몫(A)과 나머지(B)를 구한다(S4). 다음에, 각 장착기(100)에 대해 할당되는 패턴의 수를 각각 A개(A-pieces)로 결정한다(S6). 여기서, 나머지(B)가 "0"이 아닌 경우(S8에서 YES)에, B개의 패턴(12)을, 최상류의 공정에 위치된 장착기(100)로부터 시작하여, 하나씩 할당한다(S10). 이러한 방식으로 할당함으로써, 하류의 공정에 위치된 장착기(100)의 부하가 경감되고, 하류 공정에서 미처리된 기판(20)이 정체되는 것이 해소된다.

다음에, 최적화 장치(300)는, 각 장착기(100)에 할당된 패턴 수에 따라, 각 장착기(100)에 의해 부품 장착이 실제적으로 수행되는 기판(20)상의 패턴(12)을 결정한다(S12). 가능한 최대로, 하나의 장착기(100)에 할당된 패턴(12)의 X좌표가 동일하도록 패턴(12)의 할당이 수행된다. 이러한 식으로 패턴(12)의 할당을 수행함으로써, 부품 공급 유닛의 부품 픽업 위치로부터 패턴(12)까지의, 장착기(100)의 멀티 장착 헤드(112)의 이동 거리가 모든 장착기(100)에 대해 일정하고 라인 밸런스가 균일해진다. 이러한 구체적인 예는 후술된다.

부품 장착시, 기판(20)은 레일 상에서 이송되어 스탑퍼라고 하는 부착물에 의해 특정 위치에서 정지된다. 스탑퍼의 위치는 할당된 패턴의 위치에 의거하여 결 정된다(S14). 이러한 공정의 구체적인 예도 후술된다.

다음에, 앞서 설명한 최적화 처리를 구체적인 예를 가지고 상세히 설명한다. 도 15(a)에 도시된 바와 같이, 12개의 패턴(12)을 포함하는 기판(20)인 경우, 패턴(12)의 수를 장착기(100a 내지 100d)의 수인 4로 나누면 몫(A)은 3이고, 나머지(B)는 0이다(도 14에서 S4). 따라서, 각 장착기(100a 내지 100d)에 할당된 패턴 수는 3이다(S6). 다음에, 각 장착기(100a 내지 100d)에 패턴이 할당된다. 상술한 바와 같이, 가능한 최대한, X좌표가 동일하도록 할당이 수행된다(S12). 결과적으로, 도 15(b)에 도시된 바와 같이, 각각 3개의 패턴(12)을 갖는 그룹 1 내지 4가 장착기(100a 내지 100d)에 각각 할당된다. 이러한 식으로 할당을 수행함으로써, 각 그룹 내의 패턴(12)의 X좌표는 동일하다. 따라서, 동일한 그룹 내의 배치에 의해 패턴(12)의 X좌표를 대조할 수 있음에도 불구하고, 도 15(c)에 도시된 바와 같이, X좌표를 무시하는 할당을 수행하는 것은 바람직하지 못하다. 또한, 도 15(a)에서 장착기(100)가 상류의 공정 위치에 위치될수록 X좌표가 작아지도록 패턴(12)의 할당이 수행되지만, 이러한 규칙을 따를 필요는 없다.

다음에, 도 16(a)에 도시된 바와 같이, 10개의 패턴(12)을 포함하는 기판(20)인 경우, 10인 패턴의 수를 장착기(100a 내지 100d)의 유닛 수인 4로 나누면, 몫(A)이 2이고 나머지(B)가 2이다. 따라서, 먼저 각 장착기(100a 내지 100d)에 할당된 패턴의 수는 2로 결정된다(S6). 다음에, 나머지(B)가 0이 아니므로, 최상류의 공정에 위치된 장착기(100a, 100b)에 패턴 수가 하나씩 각각 할당된다(S10). 따라서, 상류에 위치된 2개의 장착기(100a, 100b)에 할당된 패턴 수는 3이고, 연속하는 하류의 공정에 위치된 장착기(100c, 100d)에 할당된 패턴 수는 2이다.

다음에, 패턴(12)이 장착기(100a 내지 100d) 각각에 할당된다. 상술한 바와 같이, 가능한 최대로, 각 장착기에 대해 패턴의 X좌표가 동일하도록 할당이 수행된다. 결론적으로, 도 16(b)에 도시된 바와 같이, 장착기(100)가 상류의 공정 위치에 위치될수록 X좌표가 작아지도록 패턴(12)의 할당이 수행된다.

각 장착기(100a 내지 100d)에의 패턴(12)의 할당이 수행된 후, 스탑퍼의 위치가 결정된다(S14). 도 17A는 장착기(100b)의 스탑퍼의 위치를 도시하고 도 17B는 장착기(100d)의 스탑퍼의 위치를 도시한다.

도 17A 및 도 17B에 각각 도시된 바와 같이, 레일(23) 상에서 이송되는 기판(20)이 스탑퍼(22)의 위치에서 정지된 후 부품 장착이 수행된다. 멀티 장착 헤드(112)의 부품 픽업 위치로부터 각 장착기(100a 내지 100d)에 할당된 패턴(12)의 위치까지의 거리가 대략 각 장착기(100a 내지 100d)에 대해 동일하도록 스탑퍼(22)의 위치가 설정된다.

이와 같이, 상술한 바와 같은 방법으로, 부품 장착 순서의 최적화가 수행된다.

최적화 장치(300)에 의해 부품 장착 순서의 최적화가 수행된 후, 이러한 장착 순서에 따라 각 장착기(100a 내지 100d)에 의해 부품 장착이 수행된다. 각 장착기(100a 내지 100d)에 의해 취급될 패턴이 규정된다. 따라서, 부품 장착시, 기판(20)의 모서리에 위치된 기판 마크(16)의 이미지 인식이 수행되고, 위치 어긋남에 대한 보정이 수행된다. 이어서, 도 13에 도시된 바와 같이, 각 장착기(100a 내지 100d)에 의해 취급될 패턴(12)의 패턴 마크(18)의 이미지 인식이 수행되고 부품 장착이 수행된다.

또한, 도 18에 도시된 바와 같이, 배드 마크(bad mark)(19)로서 알려진 마크가 기판(20)내의 일부 패턴(12)에 위치된다. 배드 마크(19)를 가지는 패턴(12)은 이전 공정에서 결함이 발생한 것으로 간주된다. 결론적으로, 장착기(100a 내지 100b)는 배드 마크(19)를 가지는 것으로 이미지 인식된 패턴(12)에 부품 장착을 수행하지 않는다.

(실시형태의 효과)

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 1대의 장착기가 기판의 모든 패턴에 대해서가 아니라 이전에 할당된 패턴에만 부품 장착을 수행한다. 따라서, 각 장착기는 모든 패턴의 패턴 마크의 이미지 인식을 수행할 필요가 없다. 그래서, 부품 장착시 많은 시간이 소요되지 않으므로 부품 장착 시스템의 전체 택트 타임이 감소될 수 있다.

예를 들어, 200개의 패턴 마크가 1개의 기판에 포함되고 4개의 장착기가 존재한다고 가정된 경우에, 종래의 부품 장착 시스템에서는 각 장착기가 200개소의 패턴 마크를 인식할 필요가 있다. 그러나, 본 실시형태에 따른 부품 장착 시스템에서는, 각 장착기가 단지 50(=200/4)개소의 패턴 마크를 인식하는 것으로 충분하다.

또한, 본 실시형태에 따르면, 1개의 패턴 내에서 부품 장착 순서의 최적화가 수행된 다음, 모든 장착기에 대해 사용된다. 따라서, 최적화에 필요한 시간이 감소될 수 있다.

또한, 각 장착기에 의해 동일한 전자 부품의 장착이 수행된다. 이러한 때문에, 큰 크기의 부품이 많고 작은 크기의 부품이 적은 경우에도, 예를 들어, 부품 장착 시스템의 라인 밸런스가 균일하게 유지될 수 있다.

또, 생산 계획 등의 변경에 의해 부품 장착 시스템내의 장착기 수의 변경이 발생한 경우에도, 패턴 내의 부품 장착 순서의 최적화를 변경하지 않고, 각 장착기에 할당될 패턴의 변경 및 스탑퍼의 위치 변경을 행하는 것만으로 최적화가 완료될 수 있다. 따라서, 장착기의 수가 변경된 경우에도, 최적화가 쉽게 다시 행해질 수 있으며, 라인 편성의 변경도 유연하게 취급될 수 있다.

또한, 멀티 장착 헤드의 부품 픽업 위치로부터 장착될 패턴까지의 거리가 장착기들 사이에서 균일하도록 스탑퍼의 위치가 결정된다. 따라서, 멀티 장착 헤드의 이동 거리와 장착 시간이 모든 장착기에 대해 거의 일정하고 라인 밸런스가 균일해진다.

또한, 모든 장착기는 가능한 한 동일한 X좌표를 갖는 패턴으로 할당되도록 패턴 할당이 수행된다. 따라서, 부품 공급 유닛의 부품 픽업 위치로부터 패턴까지의, 장착기의 멀티 장착 헤드의 이동 거리가, 모든 장착기에 대해 일정하고 라인 밸런스가 균일해진다.

(제 2 실시형태)

다음에, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 부품 장착 시스템을 설명한다.

제 2 실시형태에 따른 부품 장착 시스템은 제 1 실시형태의 부품 장착 시스템과 동일한 하드웨어 구성을 가진다. 그러나, 본 실시형태의 장착기(100)는, 도 21에 도시된 바와 같이, 서브 유닛(110)과 서브 유닛(120) 대신에, 좌측 서브 유닛(410)과 우측 서브 유닛(420)을 포함한다는 점에서, 도 2에 도시된 장착기(100)와 상이하다. 부품 장착을 위해 필요한 공간의 폭을 줄이기 위해서, 기판의 위치를 결정하는 기준 핀(202)이 도 21에 도시된 장착기의 중앙부에 배치된다. 기판(20)은 도면의 우측으로부터 입력되고 부품은 우측 서브 유닛(420)을 통해 장착된다. 이어서, 기판(20)이 좌측 서브 유닛(410)으로 이송되어 부품이 좌측 서브 유닛(410)을 통해 장착된다.

도 22는 최적화 장치(300)에 의해 수행되는, 부품 장착 시스템(10)의 최적화 처리의 플로우챠트이다. 도 14에 도시된 제 1 실시형태의 최적화 처리에서는, 1개의 기판(20)에 포함된 패턴(12)의 전체 수가 장착기(100)의 수로 나누어지면, 나머지를 구성하는 B개(B-pieces)의 패턴(12)이 하나씩 최상류의 공정 위치에 위치된 장착기(100)로부터 시작하여 장착기에 할당된다(도 14의 S10). 본 실시형태의 최적화 처리에서는, B개의 패턴(12)에 대한 부품 장착이 모든 장착기(100)에 공유되어 수행된다.

S2 내지 S8의 처리는 도 14에 도시된 것과 동일하다. 나머지(B)가 0이 아닌 경우(S8에서 YES), 최적화 장치(300)는, 모든 장착기(100)에 의해 장착될 수 있는 위치에 위치되는 B개의 패턴을 기판(20)에 포함된 패턴(12)에서 선택한다. 또한, 최적화 장치(300)는, 모든 장착기(100)를 사용하여, 선택된 B개의 패턴(12)에 부품을 장착시 행해질 부품 장착의 순서를 최적화한다(S20). 부품 장착 순서의 최적화 방법은 일반적으로 알려진 방법을 사용한다. 따라서, 이에 대한 상세한 설명을 생 략한다.

단계(S20)에서, 모든 장착기(100)에 의해 장착될 수 있는 위치에 위치된 B개의 패턴의 선택은 다음의 방법으로 수행된다. 예를 들어, 도 23에 도시된 바와 같이, 기판(20)이 이송 레일로부터 돌출하는 경우에, 좌측 서브 유닛(410)과 우측 서브 유닛(420)은 상기 돌출부분에 포함된 패턴에 부품을 장착할 수 없다. 즉, 1개의 기판(20)인 경우에, 도 24에 도시된 바와 같이, 좌측 서브 유닛(410)에 의해 장착될 수 없는 영역(402)과 우측 서브 유닛(420)에 의해 장착될 수 없는 영역(406)이 나타난다. 따라서, 최적화 장치(300)는 이들 접근할 수 없는 영역에 포함되지 않는 영역(404)으로부터 B개의 패턴을 선택한다.

다음에, 최적화 장치(300)는 S12 및 S14의 처리를 수행한다. 이러한 처리는 도 14를 참조로 설명한 바와 같으므로 상세한 설명을 생략한다.

도 25(a)에 도시된 바와 같이, 10개의 패턴(12)이 기판(20)상에 포함되고, 2개의 장착기(100)(4개의 서브 유닛)에 의해 부품 장착이 수행된다고 가정한다. 이 경우에, 10인 패턴 수가 4인 서브 유닛의 수로 나누어지면, 몫 2와 나머지 2가 구해진다(도 22에서 S4). 따라서, 모든 서브 유닛은 2개의 패턴씩 할당된다(도 25(b)의 그룹 1 내지 그룹 4). 또한, 나머지인 2개의 패턴(12)에 관하여, 모든 서브 유닛(도 25(b)에서 공유 그룹)을 사용하여 부품 장착이 수행된다.

또한, 공유 그룹에 포함된 패턴(12)은, 상술한 바와 같이, 4개의 서브 유닛 모두에 의해 장착될 수 있는 위치에 위치된 패턴(12) 중에서 선택된다. 따라서, X축 방향의 중간에 위치된, 기판(20) 내의 패턴(12)이, 공유 그룹에 포함될 패턴 (12)으로 선택될 수 있다. 다른 그룹에 관해서는, 각 서브 유닛에 의해 장착될 수 있는 위치에 있는 패턴(12)이 선택된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 제 1 실시형태의 효과에 더하여, 나머지가 존재하는 경우에, 나머지인 패턴상의 부품 장착이 모든 장착기에 의해 취급될 수 있다. 결과적으로, 라인 밸런스가 더 향상될 수 있고 상류 공정에서의 기판(20)의 정체가 방지될 수 있다. 나머지인 패턴상의 부품 장착이 모든 장착기에 의해 취급되어야만 할 필요는 없다. 라인 밸런스를 유지할 수 있는 할당인 한, 어떤 할당도 가능하다. 예를 들어, 서브 유닛의 수가 4이고 2개의 패턴의 나머지가 존재하는 경우에, 상류의 공정에 위치된 2개의 서브 유닛이 하나의 패턴을 취급하고, 하류의 공정에 위치된 2개의 서브 유닛이 그 밖의 패턴을 취급하는 것이 가능하다.

또한, 도 2에 도시된 2단 구성의 장치, 또는 1단 구성의 장치에서, 나머지인 패턴을 모든 장치에 분배함으로써, 라인 밸런스가 같아질 수 있음은 자명하다.

비록 본 발명의 부품 장착 시스템에 관한 설명은 실시형태에 의거하여 이루어졌지만, 부품 장착 시스템은 이들 실시형태에서 설명된 것들에 제한되지 않는다.

예를 들어, 비록 최적화 장치(300)가 도 14에 도시된 최적화 처리의 처음에 하나의 패턴(12)의 최적화 처리를 수행하고 있지만, 이것이 처음에 수행될 필요는 없다. 예를 들어, 각 장착기에 패턴이 할당된 후 또는 스탑퍼의 위치가 결정된 후, 또는 그 밖의 처리 단계에서 수행될 수도 있다. 또한, 최적화 처리 그 자체를 실행하지 않는 것도 가능하다. 그래도, 본 발명의 의미는 상실되지 않으며, 상기한 설명 모두에 대한 변형은 본 발명의 범위 내에 포함된다.

또한, 스탑퍼 위치에 대한 결정 처리(도 14의 S14, 도 17)는 반드시 수행되어야 하는 것은 아니다. 그러나, 상술한 바와 같이, 이러한 처리를 수행하는 효과로서, 라인 밸런스의 균일성이 쉽게 유지된다.

또한, 장착기에 패턴을 할당하는 처리가, 가능한 최대한 Z위치(X좌표)가 동일해지도록, 행해져야 할 필요는 없다. 각 장착기의 택트 타임을 균일하게 할 수 있는 할당 방법인 한, 그 밖의 모든 방법이 가능하다는 것은 말할 필요도 없다.

또한, 모든 장착기에 대해 동일한 위치에 스탑퍼를 갖고, 대신에 부품 공급 유닛에 설치된 부품 카세트의 위치를 변화시키는 것도 가능하다. 도 19는 장착기(100b, 100d)에 사용된 부품 카세트(114)의 설치 위치를 설명하는 도면이다. 도 19A 및 도 19B에 도시된 바와 같이, 장착기(100b)와 장착기(100d)의 스탑퍼의 위치는 동일하다. 그러나, 부품 장착시 사용되는 부품 카세트(114)의 위치는 각 장착기가 담당하는 패턴에 가깝게 설정된다. 따라서, 멀티 장착 헤드(112)의 장착 시간 및 장착시의 이동거리가 각 장착기에 대해 대체로 일정하고, 라인 밸런스가 균일해진다.

또한, 장착기의 수를 4개로 제한할 필요는 없으며, 장착기의 수를 크게 또는 적게 할 수 있다.

비록 이상에서는 본 발명의 일부 실시예만 설명되었지만, 본 발명의 독창적인 가르침 및 효과로부터 실질적으로 벗어나지 않고 상기 실시예의 많은 변형이 가능하다는 것은 당업자라면 이의 없이 인정할 것이다. 따라서, 이러한 모든 변형은 본 발명의 범위 내에 포함된다.

본 발명은 장착기에서의 부품 장착 순서의 최적화 장치에 적용될 수 있다. 본 발명은 특히 1개의 기판에 복수의 패턴이 포함되는 경우 등에 특히 적용될 수 있다.

Claims

기판에 부품을 장착하는 복수의 장착기를 가지는 부품 장착 시스템에서의 부품 장착 순서를 최적화하고, 최적화된 장착 순서에 따라 기판에 부품을 장착하는 부품 장착 방법으로서,

상기 복수의 장착기 각각은,

부품 공급부와,

상기 부품 공급부로부터 부품을 픽업하여 상기 기판 상에 장착하는 장착 헤드를 구비하고,

동일한 부품 배치 구성을 가지는 복수의 부품 배치 패턴이 상기 기판에 포함되고,

상기 장착기는, (i) 상기 기판 상의 상기 부품 배치 패턴, 또는 (ii) 상기 기판의 부품 배치 패턴 그룹에 따라, 상기 기판 상에 부품을 장착하고,

상기 부품 배치 패턴 또는 상기 부품 배치 패턴 그룹의 각각은, 상기 기판 상에 장착될 특정 부품의 장착 위치를 특정하고,

상기 기판은 상류의 제1 장착기로부터 하류의 제2 장착기로 이송되고, 상류의 제1 장착기로부터 하류의 제2 장착기의 순서로 부품이 장착되며,

상기 부품 장착 방법은,

기판이 이송되는 동안, 각 장착기의 장착 헤드가 1매의 기판의 일부의 영역인, (i) 각각의 부품 배치 패턴 내, 혹은 (ii) 각각의 부품 배치 패턴 그룹 내의 모든 부품의 장착을 행하고, 또한 상기 복수의 장착기의 각각의 장착 헤드가 상기 기판의 상기 일부의 영역에 부품을 장착하는 것에 의해, 상기 1매의 기판의 모든 영역에 부품이 장착되도록, 상기 부품 배치 패턴 단위마다 또는 상기 부품 배치 패턴 그룹마다, 각 장착기에 부품을 할당하는 할당 단계를 포함하는, 부품 장착 방법.
제 1 항에 있어서,

복수의 부품 배치 패턴 중에서 임의의 하나의 부품 배치 패턴에 대해 부품 장착 순서를 최적화하는 단계를 더 포함하는, 부품 장착 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 할당 단계는:

(i) 상기 기판의 부품 배치 패턴의 총 개수, 및 (ii) 상기 부품 장착 시스템에서의 가용한 장착기의 개수로부터, 각 장착기에 할당되는 부품 배치 패턴의 개수가 균등하도록 각 장착기에 할당될 부품 배치 패턴의 개수를 결정하는 패턴 수 결정 단계; 및

상기 패턴 수 결정 단계에 의해 결정된 부품 배치 패턴의 개수를 부품 장착용의 상기 복수의 장착기 중 임의의 장착기에 할당하는 패턴 할당 단계를 더 포함하는, 부품 장착 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 패턴 수 결정 단계는:

상기 기판의 부품 배치 패턴의 총 개수를 상기 가용한 장착기의 개수로 나누어서 몫과 나머지를 계산하는 단계;

상기 나머지가 0인 경우에, 상기 몫을 각 장착기에 할당될 부품 배치 패턴의 개수로 결정하는 단계; 및

상기 나머지가 1 이상인 경우에, (i) 상기 제1 장착기에서 시작하여, 상기 나머지와 동일한 개수의 장착기에 할당될 부품 배치 패턴의 개수로서, 상기 몫에 1을 더한 개수를 결정하고, (ii) 그 밖의 장착기에 할당될 부품 배치 패턴의 개수로서 상기 몫을 결정하는 단계를 더 포함하는, 부품 장착 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 패턴 수 결정 단계는:

상기 기판의 부품 배치 패턴의 총 개수를 상기 가용한 장착기의 개수로 나누어서 몫과 나머지를 계산하는 단계; 및

상기 몫을 각 장착기에 할당될 부품 배치 패턴의 개수로서 결정하는 제 1 결정 단계를 더 포함하는, 부품 장착 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 패턴 수 결정 단계는,

상기 나머지를 상기 복수의 장착기에 공동으로 할당될 부품 배치 패턴의 개수로서 결정하는 제 2 결정 단계를 더 포함하는, 부품 장착 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 제 2 결정 단계에서, 상기 복수의 장착기에 공동으로 할당될 부품 배치 패턴의 개수는 각 장착기의 부품 장착 시간이 균등하도록 결정되는, 부품 장착 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 패턴 할당 단계에서, 상기 복수의 장착기에 공동으로 할당될 부품 배치 패턴은, 상기 복수의 장착기에 의해 부품이 장착될 수 있는 기판 내의 적소에 위치되는, 부품 장착 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 복수의 장착기는 상기 부품 장착 시스템에 포함된 모든 장착기인, 부품 장착 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 패턴 할당 단계에서는, 각 장착기에 할당되는 상기 결정된 개수의 부품 배치 패턴들 사이의 경계가, 상기 기판이 상기 부품 장착 시스템을 통과하여 이동하는 방향에 직교하도록, 상기 결정된 개수의 부품 배치 패턴이, 부품이 장착될 부품 배치 패턴으로서, 각 장착기에 할당되는, 부품 장착 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 기판에 부품을 장착하는데 사용되는, 각 장착기의 헤드의, 디폴트 위치에서 할당된 패턴까지의 이동 거리가 상기 장착기 모두에 대해 일정하도록, 부품 장착시의 상기 기판의 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는, 부품 장착 방법.
제 1 항에 있어서,

각 장착기에 대해, 부품 카세트의 배치 위치로부터 할당된 패턴까지의 거리가 모든 장착기에 대해 일정하도록, 부품 장착에 사용되는 상기 부품 카세트의 배치 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는, 부품 장착 방법.
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기판에 부품을 장착하는 복수의 장착기를 가지는 부품 장착 시스템에서의 부품 장착 순서를 최적화하는 최적화 방법을 통해 최적화된 장착 순서에 따라 기판에 부품을 장착하는 장착기로서,

부품 공급 유닛; 및

상기 부품 공급 유닛으로부터 부품을 픽업하여 상기 픽업된 부품을 상기 기판 상에 장착하는 장착 헤드를 포함하고,

동일한 부품 배치 구성을 가지는 복수의 부품 배치 패턴이 상기 기판에 포함되고,

상기 장착기는, (i) 상기 기판 상의 상기 부품 배치 패턴, 또는 (ii) 상기 기판의 부품 배치 패턴 그룹에 따라, 상기 기판 상에 부품을 장착하고,

상기 부품 배치 패턴 또는 상기 부품 배치 패턴 그룹의 각각은, 상기 기판 상에 장착될 특정 부품의 장착 위치를 특정하고,

상기 기판은 상류의 제1 장착기로부터 하류의 제2 장착기로 이송되고, 상류의 제1 장착기로부터 하류의 제2 장착기의 순서로 부품이 장착되며,

상기 최적화 방법은,

기판이 이송되는 동안, 각 장착기의 장착 헤드가 1매의 기판의 일부의 영역인, (i) 각각의 부품 배치 패턴 내, 혹은 (ii) 각각의 부품 배치 패턴 그룹 내의 모든 부품의 장착을 행하고, 또한 상기 복수의 장착기의 각각의 장착 헤드가 상기 기판의 상기 일부의 영역에 부품을 장착하는 것에 의해, 상기 1매의 기판의 모든 영역에 부품이 장착되도록, 상기 부품 배치 패턴 단위마다 또는 상기 부품 배치 패턴 그룹마다, 각 장착기에 부품을 할당하는 할당 단계를 포함하는, 장착기.
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