KR100628459B1 - 레이저 마킹시스템의 마킹방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 마킹시스템의 마킹방법에 관하여 개시한다. 개시된 레이저 마킹시스템의 마킹방법은, 비젼카메라의 좌표계 및 레이저 좌표계를 일치시키는 단계와, 트레이 또는 스트립의 칩들을 촬상하고, 상기 칩의 형상을 티칭하는 단계와, 상기 칩의 마킹 기준점을 티칭하는 단계와, 상기 칩들의 배열을 확인하는 단계와, 상기 각 칩의 정렬오차를 계산하는 단계와, 상기 각 칩의 마킹 기준점을 기준으로 각 칩을 마킹을 하는 단계를 구비한다.

Description

레이저 마킹시스템의 마킹방법{Method of marking of laser marking system}

도 1은 일반적인 리드프레임 스트립의 개략적 평면도이다.

도 2는 일반적인 트레이 및 그 내부에 위치하는 칩들을 설명하는 평면도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마킹방법이 적용된 레이저 마킹 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 마킹 시스템의 마킹방법의 흐름도이다.

도 5는 도 4에 도시된 제102 단계의 일 실시예(102A)를 설명하는 플로우차트이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 칩의 정렬오차를 측정하는 과정을 설명하는 도면이다.

도 7은 도 4에 도시된 제111 단계의 일 실시예(111A)를 설명하는 플로우차트이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*

110: 트레이 112: 칩

160: 레이저 마킹 시스템 161: 레이저 발진기

163: 갈바노 스캐너 163a: x 미러

163b: y 미러 164: F-세타 렌즈

165: 비젼 카메라 167: 라이트

본 발명은 비젼 카메라를 이용한 레이저 마킹시스템의 마킹방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저 마커의 좌표계와 일치시킨 비젼카메라로 마킹 대상물을 촬상하면서 미리 저장된 마크를 마킹 대상물에 마킹하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 리드프레임 스트립의 개략적 평면도이다. 도면을 참조하면, 하나의 스트립(10)에는 다수의 칩들(12)이 탑재되며, 이들 칩들(12)을 생산 로트별로 구별하기 위해서 각 칩(12)의 표면에 문자 및/또는 숫자를 표시한다. 이 때 마킹을 위해 레이저 마킹시스템을 사용한다. 여기서 참조번호 14는 인식표로서 스트립의 정렬등에 이용되는 표식이다.

이러한 스트립(10)의 칩들(12)은 일정하게 배열되어 있어도, 정확한 마킹을 위해서는 레이저 마킹 에러를 보정하여야 한다.

도 2는 일반적인 트레이(20) 및 그 내부에 위치하는 칩들(22)을 설명하는 평면도이다. 도 2를 참조하면, 트레이(20)는 다수의 칩들(22)이 위치하도록 각 칩(22)이 들어가는 셀들로 구획되어 있다. 이 셀의 크기는 칩(22)의 크기에 비해서 다소 크므로 트레이(20)를 이송시 각 셀에서의 칩(22)이 움직일 수 있다. 따라서 정확한 마킹을 위해서는 각 셀내의 각 칩(22)의 위치를 측정하고, 측정된 위치에 근거하여 레이저 마킹을 하여야 하며, 또한 레이저 마킹 에러를 보정하여야 한다.

종래에는 정확한 마킹을 위해서 마킹 대상물을 관찰하는 비젼카메라와 레이저 마킹부를 각각의 알고리즘으로 보정하였다.

그러나, 레이저 마킹부와 비젼카메라를 동시에 사용하여 마킹하는 레이저 마킹 시스템에서, 서로 다른 좌표계를 가지는 상기 레이저 마킹부와 비젼카메라를 각각 보정함으로써 마킹 에러가 발생될 수 있다.

국제출원특허공보 WO 03/092069호에는 카메라의 좌표계와 레이저 마킹부의 좌표계를 일치시키기 위해서, 각 칩의 중앙점에 해당되는 포인트를 레이저 마킹한 후, 각 포인트의 둘레에 칩 형상의 사각 에지를 마킹하고, 상기 포인트 및 사각 에지를 비젼카메라로 검출함으로써 카메라 좌표를 레이저 마킹부의 좌표에 일치시켰다. 또한, 각 칩의 영역에 두 개의 심볼을 마킹하여 각 칩의 영역에서의 마킹 오차를 계산하였으며, 각 칩의 형상으로부터 각 칩의 정렬오차를 측정한 후, 마킹보정을 하였다.

국제출원특허공보 WO 03/092069호에 개시된 마킹 보정방법은 각 칩의 해당영역에 두 개의 심볼을 마킹하고, 상기 심볼 사이의 거리로 레이저 마킹 오차를 계산하는 과정을 필요로 한다.

본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 레이저 좌표계를 비젼 카메라의 좌표계에 일치시킴으로써 레이저 마킹 오차를 제거하고, 각 칩을 상기 비젼 카메라로 촬상하여 상기 칩의 형상 및 마킹 기준점을 티칭함으로써 각 칩의 정렬오차를 검출하여 마킹하는 방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 레이저 마킹 시스템의 마킹방법은,

매트릭스 형태로 배열된 다수의 칩들을 적어도 하나의 비젼 카메라로 촬상하면서 레이저 마킹을 하는 레이저 마킹 시스템의 마킹 방법에 있어서,

상기 비젼카메라의 좌표계 및 레이저 좌표계를 일치시키는 제1 단계;

트레이 또는 스트립의 칩들을 촬상하고, 상기 칩의 형상을 티칭하는 제2 단계;

상기 칩의 마킹 기준점을 티칭하는 제3 단계:

상기 칩들의 배열을 확인하는 제4 단계;

상기 각 칩의 정렬오차를 계산하는 제5 단계; 및

상기 각 칩의 마킹 기준점을 기준으로 마킹을 하는 제6 단계;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 단계는,

작업대에 소정의 배열 점들을 레이저 마킹하는 단계; 및

상기 비젼카메라로 상기 배열점들을 촬상하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 배열점들을 레이저 마킹하는 단계는,

상기 칩들이 배치되는 트레이 또는 스트립과 동일한 형상의 플레이트 표면에 마킹 용지를 부착하는 단계; 및

상기 마킹 용지에 상기 배열점들을 마킹하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 배열점들을 촬상하는 단계는,

다수의 비젼카메라를 사용하여 관찰하는 단계이며,

각 비젼카메라로 관찰하는 영역을 할당하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 국면에 따르면, 상기 비젼카메라의 좌표계 및 레이저 좌표계를 일치시키는 단계는,

상기 칩의 영역별로 상기 레이저 좌표계와, 상기 비젼 카메라의 좌표계를 일치시키는 단계이다.

상기 제2 단계는, 상기 칩들을 상기 비젼카메라의 영상을 표시하는 디스플레이에서 보면서 포인팅 디바이스로 상기 칩의 형상의 외곽을 포인팅하는 단계이다.

상기 제3 단계는, 상기 칩을 상기 디스플레이에서 보면서 상기 포인팅 디바이스로 상기 칩의 일 점을 포인팅하는 단계이다.

또한, 상기 제5 단계는,

상기 칩을 촬상하는 단계; 및

상기 촬상된 이미지를 표준 이미지와 비교하여 상기 표준 이미지의 상기 마킹 기준점으로부터 상기 촬상된 이미지의 상기 마킹 기준점의 거리 편차 및 경사 각도를 측정하는 단계;를 구비하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 레이저 마킹시스템의 마킹방법을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마킹방법이 적용된 레이저 마킹 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 레이저 마킹 시스템(160)은 레이저 발진기(161)와 갈바노 스캐너(163) 및 f-세타렌즈(164)와, 마킹 대상물인 트레이(110) 내 다수의 칩들(112)로부터 광을 수광하여 전기적 영상신호를 발생하는 비젼 카메라(165)와, 상기 트레이(110)에 광을 조사하는 라이트(167)와, 상기 비젼 카메라(165)로부터의 칩(112)의 위치정보에 따라서 상기 갈바노 스캐너(163)의 x 미러(163a) 및 y 미러(163b)를 조절하는 콘트롤러(미도시)를 구비한다. 상기 갈바노 스캐너(163) 및 상기 f-세타렌즈(164)는 레이저 마킹부를 구성한다.

상기 갈바노 스캐너(163)는 x 미러(163a) 및 y 미러(163b)와 이들을 각각 구동시키는 모터(미도시)를 구비하며, 이들 미러의 위치를 조정하여 레이저 빔을 소정 영역에 X-Y 방향으로 주사시킨다.

상기 f-세타렌즈(164)는 입사된 레이저 빔이 마킹 대상물(110)의 전체에 대해 동일한 크기의 초점을 형성하게 한다.

상기 비젼 카메라(165)는 CCD 카메라이다. CCD(charge coupled device)는 빛을 전기 신호로 변환하는 광전변환 센서이다. 카메라(165) 전단의 렌즈(미도시)로 들어온 빛의 세기는 먼저 CCD에 기록된다. 이 때 촬영된 영상의 빛은 CCD에 붙어 있는 RGB색 필터에 의해 각기 다른 색으로 분리된다. 분리된 색은 CCD를 구성하는 수십 만 개의 광센서(화소에 대응하는)에서 전기적 신호로 변환된다. CCD에서 나온 아날로그 신호는 "0" 과 "1" 의 디지털 신호로 변환되어 영상 신호가 만들어져서 출력된다.

상기 비젼 카메라(165)는 바람직하게는 트레이(110)의 표면 전체를 촬상하도록 배치되는 것이 바람직하다. 따라서 트레이(110)의 크기 및 카메라(165)의 시야(field of view)에 따라서 사용되는 비젼 카메라(165)의 수가 결정된다. 예컨대, 트레이(110)의 길이 방향의 길이가 340 mm 이고, 트레이(110)의 길이방향과 수직방향의 길이가 150 mm 이며, 비젼 카메라(165)의 시야가 130 x 100 mm 인 경우, 비젼 카메라(165)를 트레이(110) 길이방향으로 2 개씩 3 열로 배치하여 트레이(110)의 전면을 비젼 카메라(165)로 촬상한다. 이때, 카메라(165)의 픽셀 오차 및 렌즈에 의한 배럴 왜곡(barrel distortion) 등의 오차가 발생되는 가장자리의 영역에서는 칩(112)을 관찰하지 않도록 비젼 카메라(165)가 서로 겹쳐서 관찰하게 한다. 이러한 비젼 카메라(165)의 영상 데이터를 디스플레이(미도시)에 전송하면, 디스플레이에서는 관찰된 영역의 칩들(112)이 마치 하나의 카메라(165)로 관찰한 듯한 하나의 영상으로 표시된다. 이러한 카메라(165) 및 디스플레이 사이의 알고리즘은 잘 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 레이저 마킹 시스템을 사용하여 본 발명의 레이저 마킹 시스템의 마킹방법을 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 마킹 시스템의 마킹방법의 흐름도이다.

먼저, 비젼카메라(165)와 레이저의 좌표계를 일치시켜야 하는 지를 체크한다(제 101 단계).

제101 단계에서 비젼카메라(165) 및 레이저 좌표계를 일치시키는 것으로 판단되면, 레이저 작업대상영역에 소정의 배열 점을 레이저 마킹을 한다(제102 단계).

도 5는 도 4에 도시된 제102 단계의 일 실시예(102A)를 설명하는 플로우차트이다.

도 5를 참조하면, 먼저 트레이(110) 또는 트레이(110)와 동일한 형상의 플레이트(미도시) 표면에 마킹 용지(미도시)를 부착하여 비젼 카메라(165)의 하부에 배치한다(제130 단계). 마킹 용지는 흰색 용지 위에 검은색이 인쇄된 용지를 사용하며, 이 마킹용지의 표면이 f-세타 렌즈(164)의 초점거리에 위치하도록 배치하는 것이 바람직하다.

이어서, 상기 마킹 용지에 소정의 어레이 점들을 레이저 마킹한다(제132 단계).

다시 도 4를 참조하면, 상기 비젼카메라(165)로 상기 어레이 점들을 촬상한다(제103 단계).

한편, 트레이(110) 상의 셀영역을 모두 커버하기 위해서 복수의 비젼카메라(165)를 사용하는 경우, 각 비젼카메라(165)로 관찰하는 대상 칩들(112)을 할당한다(제104 단계). 이과정은, 카메라(165)의 왜곡이 크게 나타나는 가장자리 영역에 칩들(112)이 배치되지 않도록 하는 과정이다. 하나의 셀 영역이 하나의 비젼카메라(165)로 촬상되도록 하는 것이 바람직하다.

이어서, 비젼카메라(165)의 좌표계와 레이저 좌표계를 일치시킨다(제105 단계). 제105 단계는, 비젼 카메라(165)로 보는 좌표와 레이저 마커(160)로 보는 좌표의 단위가 틀리므로 이들 좌표를 하나의 좌표계, 예컨대 카메라(165)의 좌표계로 환산하여 일치시키는 과정이다. 제101 단계에서의 마킹 정보, 즉 마킹 위치정보를 제어부(미도시)에 전송하고, 제어부는 이러한 마킹 위치정보를 카메라(165)의 좌표와 비교함으로써 관찰대상영역, 예컨대 트레이(110)의 각 셀 영역에서의 비젼카메라(165)의 좌표계와 레이저 좌표계를 일치시킨다. 따라서, 각 셀에 해당하는 영역에서의 비젼 카메라(165)로 보는 영역과 레이저 마킹 영역이 일치하게 되므로, 해당 영역에서의 레이저 마킹 에러가 제거된다.

레이저 마킹 시스템의 비젼카메라(165)의 좌표계 및 레이저 좌표계가 일치된 경우, 셀 내에 칩들(112)이 채워진 트레이(110)를 마킹영역에 배치한다(제106 단계). 제101 단계에서, 미리 비젼카메라(165) 및 레이저 좌표계가 일치된 것으로 판단되면, 제106 단계를 실행한다.

이어서, 마킹대상 칩(112)을 정의하여야 하는 지를 판단한다(제107 단계).

제107 단계에서, 새로운 로트의 칩들(112)을 마킹하는 것으로 판단되면, 비젼카메라(165)로 각 셀들을 촬상하고, 포인팅 디바이스로 하나의 칩(112)의 형상을 티칭한다(제108 단계). 즉, 상기 칩(112)의 에지를 포인팅 디바이스로 포인팅한다. 그리고, 상기 칩(112)의 마킹 기준점을 포인팅 디바이스로 티칭한다(제109 단계).

이어서, 비젼카메라(165)로 칩들(112)의 배열을 촬상한다(제110 단계). 제어부는 트레이(110) 내의 칩들(112)의 배치를 연산함으로써, 마킹 대상을 확인한다. 즉, 트레이(110) 내에 칩(112)이 존재하는 셀을 위치를 확인한다.

트레이(110)의 각 셀 내에서 칩들(112)이 일정하게 정렬되지 않은 경우에도 비젼카메라(165)는 각 칩(112)의 형상으로부터 해당 칩(112)의 오정렬된 위치를 계산한다(제111 단계).

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 칩의 정렬오차를 측정하는 과정을 설명하는 도면이며, 도 7은 도 4에 도시된 제111 단계의 일 실시예(111A)를 설명하는 플로우차트이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 먼저 각 칩(112)의 위치를 비젼 카메라(165)로 촬상한다(제150 단계).

이어서, 상기 칩(112)의 표준 이미지(도 6의 점선 표시)와 측정된 각 칩(112)의 이미지(도 6 실선 표시)를 비교하여 상기 마킹 기준점(P1)에 대응하는 표준 이미지의 일 점(P0)로부터의 상기 마킹 기준점(P1)의 위치편차(dx,dy)와 상기 측정된 칩(112)의 경사각도(θ)를 측정한다(제152 단계).

이어서, 제110 단계에서 확인된 셀 영역내의 각 칩(112)을 순차적으로 마킹한다(제112 단계). 즉, 각 칩(112)의 정렬오차를 보정하여 마킹 기준점으로부터 소정 거리 위치한 마크를 각 칩(112) 상에 마킹한다.

상기 실시예에서는 트레이(110)의 셀 내의 각 칩(112)을 마킹하는 방법을 기술하였지만, 스트립에 형성된 각 칩(112)을 마킹시에도 각 칩(112)의 위치를 검출 하여 마킹하는 방법에도 적용이 가능함은 물론이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 레이저 마킹시스템의 마킹방법에 의하면 비젼카메라의 좌표계에 레이저 좌표계를 일치시킴으로써 레이저 마킹 에러를 감소시키며, 비젼카메라로 촬상하는 칩 형상 자체를 티칭함으로써 각 칩의 정렬오차를 측정한다. 따라서, 각 칩에 마킹하는 방법이 간단하며, 정확하게 마킹이 가능해진다.

본 발명은 도면을 참조하여 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

1. 매트릭스 형태로 배열된 다수의 칩들을 적어도 하나의 비젼 카메라로 촬상하면서 레이저 마킹을 하는 레이저 마킹 시스템의 마킹 방법에 있어서,

   상기 비젼카메라의 좌표 및 레이저 좌표를 일치시키는 제1 단계;

   트레이 또는 스트립의 칩들을 촬상하고, 상기 칩의 형상을 티칭하는 제2 단계;

   상기 칩의 마킹 기준점을 티칭하는 제3 단계:

   상기 칩들의 배열을 확인하는 제4 단계;

   상기 각 칩의 정렬오차를 계산하는 제5 단계; 및

   상기 각 칩의 마킹 기준점을 기준으로 마킹을 하는 제6 단계;를 구비하며,

   상기 제1 단계는,

   작업대에 소정의 배열 점들을 레이저 마킹하는 단계; 및

   상기 비젼카메라로 상기 배열점들을 촬상하는 단계;를 포함하하며,

   상기 배열점들을 레이저 마킹하는 단계는,

   상기 칩들이 배치되는 트레이 또는 스트립과 동일한 형상의 플레이트 표면에 마킹 용지를 부착하는 단계; 및

   상기 마킹 용지에 상기 배열점들을 마킹하는 단계;를 포함하며,

   상기 배열점들을 촬상하는 단계는,

   다수의 비젼카메라를 사용하여 관찰하는 단계이며,

   각 비젼카메라로 관찰하는 영역을 할당하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 마킹시스템의 마킹방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 단계는,

   상기 칩의 영역별로 상기 레이저 좌표계와, 상기 비젼 카메라의 좌표계를 일치시키는 단계;인 것을 특징으로 하는 레이저 마킹시스템의 마킹방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 단계는, 상기 칩들을 상기 비젼카메라의 영상을 표시하는 디스플레이에서 보면서 포인팅 디바이스로 상기 칩의 형상의 외곽을 포인팅하는 것을 특징으로 하는 레이저 마킹시스템의 마킹방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 제3 단계는, 상기 칩을 상기 디스플레이에서 보면서 상기 포인팅 디바이스로 상기 칩의 일 점을 포인팅하는 것을 특징으로 하는 레이저 마킹시스템의 마킹방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 제5 단계는,

   상기 칩을 촬상하는 단계; 및

   상기 촬상된 이미지를 표준 이미지와 비교하여 상기 표준 이미지의 상기 마킹 기준점으로부터 상기 촬상된 이미지의 상기 마킹 기준점의 거리 편차 및 경사 각도를 측정하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 마킹시스템의 마킹방법.

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