KR0155814B1 - 인쇄 회로 기판상의 칩 인식 방법 - Google Patents

Abstract

인쇄 회로 기판상의 칩 인식 방법에 관하여 개시되어 있다.

종래의 PCB상의 칩 장착 상태 인식 방법인 에지 인식법과 NTM방식은 인식 기준의 제한으로 인해 그 인식 성능이 떨어지고 오판율이 높았으나, 본 발명에 따른 PCB상의 칩 인식 방법은 종래의 NTM 단계에 각 칩의 전극부 및 랜드부의 반사 특성을 이용해 칩을 인식하는 패턴 특성 비교 단계 및 칩의 비틀림 회전 장착을 인식하기 위해 기준 영상 패턴을 일정 각도 회전한 영상으로 변환하고 NTM을 수행하는 회전 매칭 단계를 포함시킴으로써 칩 장착 검사 성능을 향상시켜 오판율을 줄이도록 한 것이다.

Description

인쇄 회로 기판상의 칩 인식 방법

제1도는 종래의 시각 검사 장치를 나타내는 사시도이다.

제2도는 인쇄 회로 기판상의 칩 장착 상태를 나타내는 개략적 평면도이다.

제3도는 본 발명에 따른 칩 인식 방법을 나타내는 흐름도이다.

제4도는 인쇄 회로 기판상의 칩(a) 및 회전 장착된 칩(b)을 나타내는 개략적 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : CCD 카메라 4 : 인쇄 회로 기판

5 : 랜드부 6c : 칩 전극부

m : 밝기 평균값 θ : 회전각

본 발명은 인쇄 회로 기판상의 칩(chip) 장착상태를 인식하는 시각 인식 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 인쇄 회로 기판(이하 PCB라 약칭함)상에 장착된 칩의 시각 인식 알고리즘을 개선함으로써 칩의 장착 유·무 및 양·부를 효율적으로 판정할 수 있는 PCB기판 상의 칩 인식 방법에 관한 것이다.

일반적으로 PCB상에 칩을 장착하는 공정에 있어서 칩이 제대로 장착되었는지 여부를 검사하는 발전단계는 눈으로 하는 육안 검사 단계를 거쳐 CCD(Charge Coupled Device) 카메라를 사용한 시각 검사 장치를 이용하는 단계에 이르고 있다.

제1도에 나타낸 바와 같이, 통상의 시각 검사 장치는 X-Y테이블(3)위에 놓여진 PCB(4)상에 조명장치(2)로 광원을 주사하며, 촬상된 화상을 데이타로 변환할 수 있는 CCD 카메라(1) 및 PCB 양품에 대한 데이타를 저장하고 있는 컴퓨터(도시되지 않음)를 포함하여 구성된다. 이와같은 구성의 시각 검사 장치는 먼저 촬상장치로 PCB를 촬상하여 화상 데이타로 변환하고 이 화상 데이타를 컴퓨터에 저장된 기준 데이타와 비교하여 그 양,부를 판정하는 것이다.

기본적인 칩 장칙상태 검사 흐름은 먼저 칩의 검사를 위해 검사위치, 검사영역 및 파라메터 등을 티칭하고 그 다음 검사단계를 거쳐 양,부를 판정하게 된다. 촬상된 화상에 의해 칩 장착상태를 검사하는 방법에는 여러가지가 있는데 검사 인식 알고리즘에 의해 검사 성능이 크게 좌우되므로 인식 알고리즘은 칩 인식 방법의 중요 핵심을 이룬다.

제2도는 PCB상에 장착된 칩의 개략적 평면도를 나타낸다. 제2도를 참고하여 종래의 칩 장착 상태 인식 방법인 에지(Edge) 인식법과 정규화 패턴 매칭법(Normalized Template Matching, 이하 NTM이라 약칭함)을 설명하기로 한다.

에지 인식법이란 검사대상인 각 칩(6)의 영상에서 전극부(6c)의 3면의 에지(6a)를 찾아 그 갯수로 인식하는 방법이다. 즉 에지의 갯수가 1개이상이 발견되었을 때 칩 장착이 이루어졌음을 판단하여 양품 판정하는 것이다.

NTM 방식은 시각 인식 알고리즘의 가장 보편화된 방법으로서 영상으로 얻어진 칩의 패턴 영상과 미리 컴퓨터에 기억된 기준 패턴 영상을 비교하여 칩의 장착 유·무 및 양·부를 판정하는 것이다. 예를 들어서, 카메라로 촬상한 대상 영상 t(i,j)와 기준 칩 패턴 영상 g(i,j)로부터 상관치 N_gt(m,n)을

와 같이 구하게 되는데 상관치는 패턴과 비교 대상이 얼마나 같은가를 나타내는 수치로서 이 값이 일정한 기준치(보통 0.7) 이상이면 칩이 제위치에 장착되어 있음을 가리키며 따라서 양품 판정을 하게 되는 것이다.

이상과 같은 방법들은 통상적으로 사용되고 있으나 에지 인식법의 경우, 단지 에지 부위만을 인식대상으로 하므로 칩 전극부(6c)의 변색, 산화 등에 의해 인식 성능이 떨어질 우려가 있으며 랜드부(5)의 밝기에 따라 오판하는 경우도 발생하게 된다. 또한 NTM 방식도 PCB 상의 각 칩의 형상이 일정하면 인식 성능이 좋지만 실제 칩들은 제조 공정에 따라 크기 및 형상이 변형되는 경우가 허다하므로 이 경우 실제 칩이 장착되었음에도 불구하고 비장착되었다고 오판하는 경우가 있을 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로서, 종래의 PCB 상의 각 칩의 인식 방법에 칩 각 부위의 반사 특성을 이용한 패턴 특성 비교와 칩의 비틀림 회전 각도를 검사하는 회전 매칭 단계를 새로이 포함시킴으로써 인식 방법의 확장을 통해 칩 장착 검사 성능을 향상시켜 오판율을 줄이고자 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 PCB상의 칩 인식 방법은 촬상된 대상 영상과 기준 패턴 영상으로부터 상관치를 계산하고 그 상관치가 소정의 기준치를 초과하면 양품 판정하고 그렇지 않으면 불량 판정하는 정규화 패턴 매칭 단계; 상기 정규화 패턴 매칭 단계에서 불량 판정의 경우 칩의 전극부와 랜드부의 반사 밝기치를 비교하여 전극부가 랜드부보다 밝으면 양품 판정하고 그렇지 않으면 불량 판정하는 패턴 특성 비교 단계; 상기 패턴 특성 비교 단계에서 불량 판정의 경우 기준 패턴 영상을 칩 중심을 기준으로 소정 각도로 회전시킨 패턴 영상으로 변환시킨후 그 변환된 패턴 영상을 기준 패턴 영상으로 하여 상기 정규화 패턴 매칭단계를 수행하는 회전 매칭 단계;를 포함햐는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 PCB상의 칩 인식 방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명에 따른 PCB 기판상의 칩 인식 방법을 나타내는 흐름도이다. 상기 도면에 따르면, 제1도의 CCD 카메라(1) 등의 영상 취득 장치에 의해 촬상된 대상 영상은 먼저 NTM 알고리즘을 거치게 된다. 즉, 전술한 바와 같이 식(1)에 의해 대상 영상과 기준 패턴 영상으로부터 상관치가 구해지고(S1) 이것이 소정의 기준치(TH1)를 초과하면 칩이 장착되었다고 판단되므로 양품 판정되고 기준치(TH1) 이하이면 불량 판정된다(S2).

상기 과정에서 불량 판정이 될 경우, 패턴 특성 비교 과정을 거치게 되는데(S3, S4) 이것은 조명장치로부터 주사된 광원이 각 칩 부위의 재질 등에 기인하여 반사특성이 다르다는 것을 이용한 것이다. 조명장치(2)로 PCB 기판을 비추게 되면 제2도에서 보는 바와 같이 칩의 전극부(6c)가 랜드부(5)보다 밝게 빛난다. 통상 칩의 중앙부(6b)는 세라믹 등의 재질로 되어 있고 각 칩의 종류에 따라 색이나 형상이 다르므로 본 인식 방법의 대상에서 제외된다. 비교 대상 각 부위의 밝기 차이를 명확히 하기 위해 조명장치로부터 광원의 주사방향은 PCB 기판과 약 10도 내지 30도 각도를 유지하도록 하는 것이 바람직하다. S4에서 특성을 만족하면 다시말해, 전극부(6c)의 밝기치가 랜드부(5)의 밝기치보다 크면 칩이 제대로 장착되었다는 것을 뜻하므로 양품 판정되고 그렇지 않으면 불량 판정이 된다.

더욱 정밀한 검사를 위해 패턴 특성 검사 부위인 전극부(6c) 및 랜드부(5)를 2개이상의 부분으로 구획하여 각각 비교하는 것도 본 발명의 범위에 포함되는데 이것은 4도의 (a)에 나타나 있다. 도시한 바와 같이 예를 들어 2개의 구획으로 분할한 경우에는 밝기 평균치(m)는

을 각각 만족해야 양품 처리되고 그렇지 않으면 불량 처리될 것이다.

상기 단계에서 불량 처리된 경우에 회전 매칭 단계(S5, S6)를 거치게 되는데 이것의 필요성은 PCB 기판상에 회전 장착된 각 칩도 양품 한도내에서는 인식되어야 한다는데 있다. 제4도의 (b)는 회전 장착된 칩의 개략적 평면도를 나타낸다. 이와같이 회전 장착된 칩은 전술한 통상의 NTM 방식에서는 모두가 불량으로 처리될 것이므로 적절한 기준 패턴 영상의 변환이 필요하다. 즉, 기억된 기준 패턴 영상을 양품이 허용되는 소정의 각도(θ)만큼 회전시킨 패턴으로 변환하고(S5) 다시 이것을 기준으로 NTM 알고리즘(S1, S2)을 수행한다. 이경우 대상 영상 t(i,j)와 변환된 기준 영상 g'(i,j)로부터 상관치 N'_gt(m,n)은

과 같이 구하고 구한 상관치가 미리 결정된 기준치(TH2)를 초과하면 양품으로 판정되고 기준치(TH2)보다 작으면 불량 판정되어(S6) 결과적으로 일정값이상 회전된 칩은 불량 처리되고 다시 수정 공정을 거치게 될 것이다.

검사 효율을 더욱 향상시키기 위해 상기 방법들에 부가하여 패턴 교환 단계를 수행할 수 있다(도시되지 않음). 일반적으로 경박단소한 칩의 제작과정에 있어서 각 칩의 형상은 상당히 변형될 수 있으며 크기도 균일하지 않을 것이다. 이 경우 칩 장착 상태를 검사하기 위한 기준 패턴 영상이 변형된 칩에 맞게 변환되지 않는한 칩의 오판율은 더욱 증가하게 된다. 따라서 양품이 허용되는 범위내에서 미리 다수의 기준 패턴 영상을 기억시킨뒤 그중에서 현재의 대상 영상에 해당되는 또는 가장 유사한 패턴 영상을 취하여 이것을 기준 패턴 영상으로 교환하는 것이 바람직하다. 기준 패턴 영상이 교환되면 이것을 기준으로 하여 다시 상술한 바와 같이 NTM 알고리즘(S1, S2)이 수행된다. 이러한 패턴 교환 단계는 특성 비교 단계(S3, S4)또는 회전 매칭 단계(S5, S6)의 전 또는 후에 삽입되어 수행될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 PCB 기판상의 칩 인식 방법은 제조공정 또는 각 칩의 특성에 따라 장착된 칩의 형상이나 크기가 변형되더라도 이것을 양품이 허용되는 범위내에서 적절히 기준 패턴 영상을 교환 및 변환하거나 반사 특성을 이용함으로써 불필요한 수정공정을 방지하고 검사 효율을 향상시켜 오판율을 줄일 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 촬상된 대상 칩 영상과 기준 패턴 영상으로부터 상관치를 구하고 그 상관치와 소정의 기준치를 비교하여 칩 장착상태의 양·부를 판정하는 정규화 패턴 매칭 단계; 상기 정규화 패턴 매칭 단계에서 불량 판정의 경우 칩의 전극부와 랜드부의 밝기치를 비교하여 칩 장착상태의 양·부를 판정하는 패턴 특성 비교 단계; 및 상기 패턴 특성 비교 단계에서 불량 판정의 경우 기준 패턴 영상을 칩 중심을 기준으로 소정 각도 회전시킨 패턴 영상으로 변환시킨후 그 변환된 영상을 새로운 기준 패턴 영상으로 하여 상기 정규화 패턴 매칭 단계를 수행하는 회전 매칭 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판상의 칩 인식 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 정규화 패턴 매칭 단계에서 상기 상관치가 소정의 기준치를 초과하면 양품 판정하고 그렇지 않으면 불량 판정하는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판상의 칩 인식 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 패턴 특성 비교 단계에서 상기 전극부의 밝기치가 상기 랜드부의 밝기치보다 크면 양품 판정하고 그렇지 않으면 불량 판정하는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판상의 칩 인식 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 단계들중 어느 하나에 있어서 불량 판정의 경우 기준 패턴 영상을 미리 기억된 다수의 패턴 영상중 대상 패턴 영상과 가장 일치하는 영상으로 대체시키고 대체된 새로운 기준 패턴 영상을 기준으로 상기 정규화 패턴 매칭 단계를 수행하는 패턴 교환 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판상의 칩 인식 방법.