JP2006194872A - 自動光学検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動光学検査装置を提供する。
【解決手段】本発明は、フィルム、テープ形態の印刷回路基板のパターン検査で光の損失を防止し、均一な輝度を得ることができる自動光学検査システムの照明装置に関する。本発明の印刷回路基板の微細パターンを光学的に検査するパターン検査装置は、印刷回路基板のパターンを撮影する撮影ユニットと、印刷回路基板の撮影領域に光を照射する照明ユニット及び照明ユニットと印刷回路基板との間に設けられ、印刷回路基板の撮影領域から脱して遺失される光を集めて印刷回路基板の撮影領域に光を誘導（案内）する導光部材と、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は自動光学検査装置に係り、さらに具体的にはフィルム、テープ形態の印刷回路基板のパターン検査で光の損失を防止して、均一な輝度を得ることができる自動光学検査装置に関する。

近来、液晶ディスプレィ装置の駆動集積回路（ＬＣＤ Ｄｒｉｖｅｒ ＩＣ）、メモリ及びＬＳＩなどの各種半導体集積回路及び超小形製品などに使用される主要材料のひとつである印刷回路基板はフィルム、テープなどの形態で製造されている。

このような印刷回路基板の中にＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｂｏｎｄｉｎｇ）またはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）基板と通称される回路が多用されている。このようなフィルム／テープ形態の印刷回路基板は露光、現像、エッチングなどの製造工程を通じてパターンが形成され、このようなパターンは半導体デバイスが徐々に超小形化されることによって極微細化されて、作業者の目を通じるパターン欠陥検査が徐々に不可能になっている実情である。したがって、印刷回路基板のパターン欠陥を正確に検出するのが自動光学検査装置の核心である検査信頼性の向上における重要な要因になる。

さらに、フィルム、テープ形態の印刷回路基板の中のパターン幅が極微細化されているＴＡＢ、ＣＯＦ基板を検査することにおいて、既存の照明装置で発生する明るさの限界、及び検査領域内の光の均一度は非常に重要である。しかし、既存の照明装置は、光源の光が検査対象物の表面まで到逹する前に光の損失が大きく発生されて、結局光の損失の後に残った光の量だけがレンズを通じてイメージセンサに伝達されるので、安定化されたイメージを得にくかった。

図１のように、既存の照明装置は、光源から光が検査対象物の表面上に照射される過程で光の損失が大きく発生されることが分かる。

本発明は上述の問題点を解決するためのものであり、その目的は光の損失を最小化して光の明るさを向上させ、パターン表面の全体により均一な輝度を得て検査信頼性を得ることができる自動光学検査装置を提供することにある。

上述の目的を達成するために本発明の特徴によると、印刷回路基板の微細パターンを光学的に検査する自動光学検査装置は、前記印刷回路基板のパターンを撮影する撮影ユニットと、前記印刷回路基板の撮影領域に光を照射する照明ユニットと、前記照明ユニットと前記印刷回路基板との間に設けられ、前記印刷回路基板の撮影領域から脱して遺失される光を集めて前記印刷回路基板の撮影領域に光を誘導（案内）する導光部材とを含む。

この特徴の望ましい実施形態において、前記照明ユニットは前記印刷回路基板の上部または下部に配置される。

この特徴の望ましい実施形態において、前記導光部材は、前記印刷回路基板の撮影領域に光が通る光通路と、前記光通路の回りを囲むように設けられ、前記光通路から脱する光を集める反射面を有する反射体とを含む。

この特徴の望ましい実施形態において、前記反射面は前記光の散乱のための凹凸を含む。

この特徴の望ましい実施形態において、前記反射体は前記反射面から反射される光を前記印刷回路基板の撮影領域に均一に出射させるための拡散膜をさらに含む。

この特徴の望ましい実施形態において、前記反射体は前記反射面から反射される光を前記印刷回路基板の撮影領域に均一に出射させるための半透明または透明な拡散膜をさらに含む。

本発明の自動光学検査装置は照明ユニットから発散された光の損失を最小化して印刷回路基板の撮影領域の明るさと明るさの均一度を向上させることができるので、徐々に微細パターン化されているフィルム、テープ形態の印刷回路基板の検査で、最適のイメージを得ることができる。

例えば、本発明の実施形態は様々な形態で変形されることができ、本発明の範囲が下で説明する実施形態によって限定されず、本実施形態は当業界で平均的な知識を持った者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図の要素の形状などは、説明をより明確にするために誇張されたものである。

本発明の実施形態を添付の図２乃至図７Ｂに基づいて詳細に説明する。また、前記図で同一の機能を実行する構成要素に対しては同一の参照番号を用いて示す。

例えば、自動光学検査装置には印刷回路基板のパターン上部で光を照射してその反射映像で検査する反射光映像検出方式と、印刷回路基板のパターンの下部で光を照射してその透過映像によって検査する透過光映像検出方式があり、図２は上述の反射光映像検出方式が適用された自動光学検査装置を示す図であり、図５は後述した透過光映像検出方式が適用された自動光学検査装置を示す図である。

図２は本発明の実施形態による自動光学検査装置の主要構成を示す図である。

図２を参照すると、本発明の自動光学検査装置１００は撮影ユニット１１０、照明ユニット１２０、導光部材１３０、及び映像処理部１４０を含む。

前記撮影ユニット１１０は、ＣＣＤラインセンサ１１２のようなイメージセンサと、レンズ１１４を有するＣＣＤカメラとを有し、印刷回路基板１４のパターンを撮像して前記印刷回路基板１４に対する映像データを得る。このように得られた映像データは映像処理部１４０に提供される。

前記映像処理部１４０には典型的なコンピュータシステムが具備され、自動光学検査による諸般の動作を制御、処理する。前記映像処理部１４０は前記撮影ユニットから映像データを受けて前記印刷回路基板１４のパターンが良好であるか、不良であるかを判別する。

一方、前記照明ユニット１２０は前記撮影ユニット１１０の下に配置される。この照明ユニット１２０は印刷回路基板のパターンに対する映像データを得るための光を出力する。前記照明ユニット１２０の光源としては、線形配列された多数の発光ダイオード、線形チューブ蛍光ランプ、ハロゲン、メタルハライドなどが使用されることができる。

本発明で最も重要な構成要素である前記導光部材１３０は、前記照明ユニット１２０と前記印刷回路基板１４との間に設けられる。この導光部材１３０は前記印刷回路基板１４の撮影領域（検査領域）から脱して遺失される光を集めて前記印刷回路基板１４の撮影領域に誘導（案内）する役割を果たす。

前記導光部材１３０は側面が反射面１３２ａによって囲まれ、上部と下部が開放された光通路１３２ｂを有する反射体１３２を含む。前記照明ユニット１２０の光は前記反射体１３２の光通路１３２ｂを経て前記印刷回路基板１４の撮影領域に照射される。前記光通路１３２ｂから脱する光は光通路を囲んでいる反射面１３２ａに反射されて印刷回路基板１４の撮影領域に集められる。例えば、前記反射体１３２の反射面１３２ａはアルミニウム、銀、各種めっき膜のような金属膜からなることができる。勿論、前記反射体自体をアルミニウム素材で製作することもできる。

このように、本発明の自動光学検査装置１００は、印刷回路基板の撮影領域から脱して遺失される照明ユニット１２０の光を屈折反射を通じて撮影領域（検査領域）に光の方向を変える導光部材１３０を有することにその構造的な特徴がある。このような構造的な特徴によると、光の損失を最小化して、光の明るさが顕著に高くなる格別の効果を有する。

図３のように、前記導光部材１３０である反射体１３２の反射面１３２ａには拡散膜１３４が追加的に設けられることができる。この拡散膜１３４は前記反射面１３２ａから反射される光を前記印刷回路基板１４の撮影領域に均一に出射させるためのものであり、シート形態で付着するか、または反射面に塗布することによって設けられることができる。

前記拡散膜１３４は前記反射面１３２ａから出射される反射光を拡散、散乱させて光の明るさと反射角を向上させることによって、前記印刷回路基板に照射される光の輝度を均一にさせる機能、光拡散性及び輝度の均一性を増加させることができる。すなわち、前記拡散膜１３４は前記反射面から反射される光の反射角を広げて、光をさらに明るく出射することによって、印刷回路基板１４に形成された微細回路パターンのリードと、リードの間の空間領域を確実に撮像することができるようにする。前記拡散膜１３４は、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂などの半透明／透明樹脂、硝子などの無機透明材料、または、それらの複合体が使用されることができる。

図４は導光部材の変形例が適用された自動光学検査装置を示す図である。

図４に示した本発明の自動光学検査装置１００は、図２に示した自動光学検査装置１００と同一の構成と機能とを有する撮影ユニット、照明ユニット、導光部材、及び映像処理部を含み、これらに対する説明は前で詳細に説明したので、本実施形態では略する。ただ、本実施形態では前記導光部材１３０である反射体１３２が、光の散乱のための凹凸１３７が形成された反射面１３６を有することにその構造的な特徴がある。このような凹凸を有する反射面は平らな反射面に比べてより均一な輝度を得ることができる。

一方、図５には透過光映像検出方式が適用された自動光学検査装置が示されている。図５の自動光学検査装置１００’は、図２に示した自動光学検査装置１００と同一の構成と機能とを有する撮影ユニット１１０、照明ユニット１２０、導光部材１３０、及び映像処理部１４０を含み、本実施形態では印刷回路基板の上部に撮影ユニット１１０が配置され、照明ユニット１２０は前記印刷回路基板の下部に配置され、導光部材１３０は前記照明ユニット１２０と前記印刷回路基板との間に配置される。前記照明ユニット１２０は前記印刷回路基板２０のパターンに対する映像データを得るために透過光を出力し、この透過光の中の印刷回路基板の撮影領域から脱する透過光は前記導光部材１３０によって反射及び誘導されて、前記印刷回路基板に照射される。前記導光部材は図２に示した導光部材と同一の機能を実行し、図３及び図４に示した導光部材が使用されることができる。

図６Ａは光の損失がある自動光学検査装置から得た映像イメージであり、図６Ｂは図６Ａでの映像の明度データのプロフィルである。図７Ａは光損失を防止する導光部材が適用された自動光学検査装置から得た映像イメージであり、図７Ｂは図７Ａでの映像の明度データのプロフィルである。図６Ｂ及び図７ＢでＹ軸は光の明るさ、Ｘ軸はピクセル個数を示す。

図６Ｂのプロフィルは明るさが約２００レベルの前後で不均一に形成されるが、図７Ｂのプロフィルは明度が図６Ｂと比べて平均的には４０レベル程度、パターン成分の最大明るさを基準とすれば５０レベル以上明るくなり、全体的に明度が均一になったことが分かる。したがって、これら二つのプロフィルを比べると、本発明の自動光学検査装置は約２０％以上明るくなり、明度の均一性が大きく向上したことが分かる。

前記印刷回路基板はフィルム、テープ形態のＴＡＢ、ＣＯＦ基板でありうる。

以上では、本発明による自動光学検査装置の構成及び作用を上述の説明及び図によって図示したが、これは例をあげて説明したことに過ぎず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で多様な変化及び変更が可能であること勿論である。

一般的な自動光学検査装置で光の損失が発生されることを示す図である。 本発明の実施形態による自動光学検査装置を示す図である。 拡散膜が追加された導光部材を有する自動光学検査装置を示す図である。 導光部材の変形例が適用された自動光学検査装置を示す図である。 本発明の他の実施形態による自動光学検査装置を示す図である。 光の損失がある一般的な自動光学検査装置から得た映像イメージである。 図６Ａでの映像の明度データのプロフィルである。 光損失を防止する導光部材が適用された本発明の自動光学検査装置から得た映像イメージである。 図７Ａでの映像の明度データのプロフィルである。

符号の説明

１１０ 撮影ユニット
１２０ 照明ユニット
１３０ 導光部材
１４０ 映像処理部

Claims (8)

1. 印刷回路基板の微細パターンを光学的に検査する自動光学検査装置において、
   前記印刷回路基板のパターンを撮影する撮影ユニットと、
   前記撮影ユニットの下に設けられて、前記印刷回路基板の撮影領域に光を照射する照明ユニットと、
   前記照明ユニットと前記印刷回路基板との間に設けられ、前記印刷回路基板の撮影領域から脱して遺失される光を集めて前記印刷回路基板の撮影領域に光を誘導（案内）する導光部材と、を含むことを特徴とする光学検査装置。
2. 前記導光部材は、前記印刷回路基板の撮影領域に光が通る光通路と、前記光通路の周りを囲むように設けられて、前記光通路から脱する光を集める反射面を有する反射体と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学検査装置。
3. 前記反射面は前記光の散乱のための凹凸を含むことを特徴とする請求項２に記載の光学検査装置。
4. 前記反射体は前記反射面から反射される光を前記印刷回路基板の撮影領域に均一に出射させるための拡散膜をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の光学検査装置。
5. 印刷回路基板の微細パターンを光学的に検査する自動光学検査装置において、
   前記印刷回路基板のパターンを撮影する撮影ユニットと、
   前記印刷回路基板に対して前記撮影ユニットとは反対側に配置され、前記印刷回路基板の撮影領域に光を照射する照明ユニットと、
   前記照明ユニットと前記印刷回路基板との間に設けられ、前記印刷回路基板の撮影領域から脱して遺失される光を集めて前記印刷回路基板の撮影領域に案内（誘導）する導光部材と、を含むことを特徴とする光学検査装置。
6. 前記導光部材は、前記印刷回路基板の撮影領域に光が通る光通路と、前記光通路の周りを囲むように設けられ、前記光通路から脱する光を反射して集める反射面を有する反射体と、を含むことを特徴とする請求項５に記載の光学検査装置。
7. 前記反射面は前記光の散乱のための凹凸を含むことを特徴とする請求項６に記載の光学検査装置。
8. 前記反射体は前記反射面から反射される光を前記印刷回路基板の撮影領域に均一に出射させるための半透明または透明な拡散膜をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の光学検査装置。