KR100952703B1 - 듀얼 카메라를 이용한 기판 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 듀얼 카메라를 이용한 기판 검사장치에 관한 것으로, 검사 대상물을 영상으로 획득하여 불량품 여부를 검출하기 위해 대상물을 영상으로 획득하는 카메라와, 대상물의 영상을 획득하기 위해 제공되는 조명부를 구비한 듀얼 카메라를 이용한 기판 검사장치에 있어서, 상기 카메라는 상기 검사 대상물의 특정 불량유형을 검사하기 위해 대상물을 칼라 영상으로 획득하는 칼라카메라, 상기 검사 대상물을 상기 칼라카메라와 다른 불량유형을 검사하기 대상물을 흑백 영상으로 획득하는 흑백카메라로 구성되고, 상기 칼라카메라에 조명을 제공하는 것으로, 대상물을 바라보고 각각 다른 입사각도로 배치되는 다수의 제 1조명부 및 상기 흑백카메라에 조명을 제공하는 것으로, 대상물을 바라보고 소정의 입사각도로 배치되는 제 2조명부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

흑백, 칼라, 카메라, 기판, 검사

Description

듀얼 카메라를 이용한 기판 검사장치{INSPECTION APPARRATUS OF SURFACE USING DUAL CAMERA}

본 발명은 듀얼 카메라를 이용한 기판 검사장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 흑백카메라와 칼라카메라를 이용하여 검사 대상의 불량 유형에 따라 효율적인 검사를 달성하기 위한 듀얼 카메라를 이용한 기판 검사장치에 관한 것이다.

일반적으로 LCD 드라이브 IC 및 메모리 등 각종 반도체 IC 제조용 인쇄회로기판은 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판을 많이 이용하고 있다. 이러한 기판은 플렉시블 인쇄회로기판(flexible PCB)으로서, 예를 들어, TAB(Tape Automatic Bonding), COF(Chip On Film) 기판 등이 있으며, 노광, 에칭 등의 제조 공정을 이용하여 베이스 필름(또는 테이프) 기판 위에 회로 패턴이 형성된다. 따라서 이들 제조업계에서는 제품의 미세 회로 패턴 내의 합선, 단락, 돌기, 패임 등 각종 결함이 발생하여 큰 문제가 야기되고 있으며, 이들 결함의 효과적인 검사가 생산성 및 품질 관리에 중요한 관건이 되고 있다.

인쇄회로기판의 검사 방법으로는 작업자의 시야에 의한 검사와, 광학적인 방법 등이 있는데, 작업자의 시야에 의한 검사는 인쇄회로기판이 근래에는 초고미세 패턴으로 제조되어 효과적인 검사가 점점 어려워지고 불가능해지고 있다.

이에 따라 광학적인 방법에 의한 자동 검사 장치의 수요가 폭증하고 있으며, 필수 설비화 되고 있는 실정이다. 자동 광학 검사 장치는 광학적으로 영상을 획득하고. 영상처리장치 및/또는 컴퓨터 등을 이용하여 인쇄회로기판의 양부를 판정하는데, 양품을 불량으로 판별 또는 불량을 양품으로 검출하는 과 검출이 큰 문제로 대두되고 있다.

이는 애써 제조한 제품을 자동으로 불량 폐기 처리(예를 들어, 펀칭, 마킹)하게 되어 생산성을 크게 저하 시키고, 이는 제조 기업의 채산성 악화로 바로 이어지게 된다.

반도체 IC들의 제조에 사용되는 기판 중에서 패턴을 형성하는 동박과 베이스 필름과의 접착력을 높이기 위하여 동박과 베이스 필름 사이에 접착제(Adhesive)를 사용하는 경우가 있다. 또한 접착제(Adhesive)를 사용하지는 않지만 제조 공정상 필름의 표면상에 긁힘 등으로 인하여 흠집(Scratch)등이 발생하게 되는데, 이러한 부분들은 투과광을 이용하여 검사하는 과정에서 패턴의 리드와 리드 사이의 공간에서 합선 및 돌기 등으로 영상화가 되어 광학적 자동 검사 시 실제는 패턴 상의 결함이 아니지만 패턴 상의 결함으로 판정하는 오류를 범하여 과 검출을 유발시킨다.

이 외에도 검사하고자 하는 대상(기판)은 여러 가지의 불량 유형이 발생되는데, 각기 다른 불량 유형을 정확하기 검출하기 위해서는 유형에 따라 조명의 밝기, 카메라 종류 등 불량 유형에 적합하도록 그 조건이 많이 달라진다.

광학 검사 장치인 카메라를 1대 이용하여 기판을 검사하는 기존의 방식은 불량 유형을 나누어 각각 다른 조명 조건에 의해 검사를 수행해야하므로 검사회수가 2회로 늘고 이에 따라 검사시간도 함께 늘어난다. 또한, 불량 유형 중에는 전체 광량에 의한 구분이 어려운 대신 특정 파장대(이미지의 색)에 따라 특히 잘 관찰되는 파장 영역이 존재한다.

따라서 불량 유형에 따라 이를 검출하기 적합한 영상 획득과 이에 대응되는 조명을 제공하여 정확하고 신속한 검사를 수행할 수 있는 검사장치의 개발이 시급한 실정이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 인쇄회로기판의 불량 유형에 따라 적합한 조명과 영상을 획득하여 보다 정확한 검사를 실시함으로써 불량 여부를 판별하는데 있어 과 검출의 발생율을 낮추고자 하는데 그 목적이 있다.

또한, 유형에 따라 달라지는 검사 조건을 만족하면서 신속한 검사를 수행하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 검사 대상물을 영상으로 획득하여 불량품 여부를 검출하기 위해 대상물을 영상으로 획득하는 카메라와, 대상물의 영상을 획득하기 위해 제공되는 조명부를 구비한 듀얼 카메라를 이용한 기판 검사장치에 있어서, 상기 카메라는 상기 검사 대상물의 특정 불량유형을 검사하기 위해 대상물을 칼라 영상으로 획득하는 칼라카메라, 상기 검사 대상물을 상기 칼라카메라와 다른 불량유형을 검사하기 대상물을 흑백 영상으로 획득하는 흑백카메라로 구성되고, 상기 칼라카메라에 조명을 제공하는 것으로, 대상물을 바라보고 각각 다른 입사각도로 배치되는 다수의 제 1조명부 및 상기 흑백카메라에 조명을 제공하는 것으로, 대상물을 바라보고 소정의 입사각도로 배치되는 제 2조명부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1조명부와 제 2조명부는, 광이 조사되는 선단에 구비되어 전 반사를 통해 광의 손실을 방지하는 투명판을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 2조명부는, 적색 LED와 녹색 LED를 동시에 사용하는 광을 이용하여 대상물에 광을 조사하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 흑백카메라는, 상기 대상물을 영상을 반사시켜주기 위해 구비되는 하나의 미러를 통해 영상을 획득하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 대상물을 바라보는 어느 하나의 상기 제 2조명부 중 입사각이 가장 낮게 배치되는 제 2조명부에 구비되는 상기 투명판은 소정각도를 갖도록 그 끝단이 비스듬히 가공 형성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 흑백카메라와 칼라카메라 및 이에 적절한 조명을 제공함에 따라 불량 유형에 적합한 검사조건을 제공함으로써 정확한 기판 검사를 달성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 두 대의 카메라를 통해 검사시간을 단축시킬 수 있고, 이를 비젼시스템(vision system)에 적용하여 검사의 효율성을 제고할 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 듀얼 카메라를 이용한 기판 검사장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 듀얼 카메라를 이용한 기판 검사장치의 개략도, 도 2 는 본 발명에 따른 칼라카메라를 이용한 검사장치 부분의 구성도, 도 3은 본 발명에 따른 흑백카메라를 이용한 검사장치 부분의 구성도, 도 4는 본 발명에 따른 제 2조명부의 광원을 나타낸 구성도, 도 5는 본 발명에 제 1, 2조명부에 구비되는 투명판의 확대도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 듀얼 카메라를 이용한 기판 검사장치는, 대상물을 영상으로 획득하는 카메라와, 조명을 제공하는 조명부를 구비한 검사장치에 있어서, 검사 대상물의 특정 대상을 칼라 영상으로 획득하는 칼라카메라(100)와, 흑백 영상으로 획득하는 흑백카메라(200)와, 상기 칼라카메라에 조명을 제공하는 제 1조명부(110)와 상기 흑백카메라에 조명을 제공하는 제 2조명부(210)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

칼라카메라(100)는 검사 대상물의 불량 유형 중 SR(solder register)면 즉, 절연면의 불량여부를 효과적으로 검사하기 위해 구비되는 것으로, 대상물의 이미지를 칼라(color)이미지로 획득한다. 일반적으로 epoxy 재질로 형성되는 인쇄회로기판의 절연면은 여러 가지 방식으로 도포되는데, 절연/보호 역할을 하므로 도포가 고르지 않은 경우 불량에 해당한다. 이러한 불량 유형은 칼라 이미지로 획득하는 것이 유리함에 따라 상기 칼라카메라(100)를 통해 절연면을 획득함으로써 불량 여부의 판별이 용이하다.

본 발명은 인쇄회로기판의 불량유형에 따라 식별성 높은 이미지를 획득하기 위해 흑백카메라와 칼라카메라를 동시에 사용하고, 이에 적합한 조명부를 각각 별 도로 제공하는 것을 주된 기술적 요지라 할 수 있다.

제 1조명부(110)는 상기 칼라카메라(100)에 조명을 제공하는 것으로, 본 발명에서는 백색광인 할로겐 조명을 사용하나, 백색광(white light)) LED 등 다양한 백색광 광원을 사용하여도 무관하다. 상기 제 1조명부는 입사각도가 15 내지 20도로 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제 1조명부(110)의 선단에는 투명판(300)이 설치된다. 상기 투명판(300)은 투명성을 가지는 아크릴수지와 같은 합성수지계열 또는 유리로 형성되는 판넬로써, 상기 제 1조명부(110)가 출사하는 광이 상기 투명판(300)을 통과하면서 굴절율 차이에 의한 전반사 효과로 인해 외부로 손실되지 않고 투명판 내부에서 반사를 일으키면서 대상물에 조사되게 된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예로 상기 투명판(300)의 선단으로 디퓨저(diffuser ; 310)를 추가로 구비하여 조사되는 광을 확산시켜줌으로써 카메라를 통해 획득되는 대상물의 이미지를 부드럽게 함으로써 검출의 효과를 높일 수 있다. 따라서 디퓨저를 통해 과검(정상제품을 불량으로 판정되는 검사)을 줄일 수 있다.

상기 디퓨저(120)는 빛을 잘 확산시킬 수 있으면서도 투과율이 높아야 한다. 그 재질로는 광을 균일하게 확산시킬 수 있는 확산 물질이 들어 있어야 하며, 얇아서 투과율이 높고, 투명판에 부착이 용이한 필름 테이프를 사용하는 것이 바람직하다.

다음으로 흑백카메라(200)는 기판의 전도성 금속 즉, 주로 구리로 형성되는 단자의 불량을 검출하기 위해 구비된다. 기판에 형성되는 단자의 경우 미도금, 변 색 등의 불량 요인이 발생할 수 있으며, 이러한 불량 유형에 적합한 흑백용 카메라를 사용하는 것이다.

이와 대응하게 상기 흑백 카메라(200)로 조명을 제공하는 제 2조명부(210)는 대상물을 바라보고 각각 다른 입사각도를 가지고 배치되는 세 개의 제 2조명부(210a, 210b, 210c)로 구성된다. 여기서 제 2조명부(210a)는 동축 조명에 해당하는 제 2조명부(201b, 210c)는 좌우에서 대략적으로 입사각도를 70도로 유지하여 배치된다.

여기서 상기 제 2조명부(210)의 광원은 적색 LED와 녹색 LED를 조합하여 구성된 것으로, 적색 LED와 녹색LED를 광원으로 사용하는 것은 기판의 불량을 검출할 때 변색이나 미도금과 같은 정상적인 단자에 비해 대비(contrast)차가 크게 하기 위한 것이다.

상기 제 2조명부(210)도 마찬가지로 상기 제 1조명부(110)와 동일하게 상기 투명판(300)과 디퓨저(310)를 사용하여 효율적으로 조명을 조사할 수 있도록 구성한다.

또한, 상기 투명판(300)의 다른 실시예로 입사각도가 가장 낮은 제 2조명부(210a)에 구비되는 투명판(110)은 소정각도를 가지고 그 끝단이 비스듬히 가공되어 있다. 이것은 동축 조명의 경우 대상물과 수직을 이루어야 하지만, 본 발명에서 동축 조명의 역할을 하는 제 2조명부(210a)가 조명부의 위치적 특성상 기울어진 상태이기 때문에 도 3에 도시된 바와 같이 대상물에 대해 45도 각도를 가지고 구비되는 half mirror에 대해 수평방향으로 광을 조사하여 주어야 합니다.

따라서, 동축 조명에 해당하는 제 1조명부(100a)의 위치적 배치에 따른 광의 조사방향을 조정하기 위해 상기 제 1조명부(100a)에 구비되는 투명판의 끝단을 제 1조명부의 배치 각도에 따라 소정각도로 비스듬히 가공시키는 것입니다.

한편, 기판을 검사할 때는 카메라에 대하여 수직방향으로 검사하는 것이 일반적인데, 이것은 카메라의 간격으로 인한 거리차 발생으로 인해 검사시간이 늘어나게 된다.

그리하여 본 발명에서는 검사 시간을 줄이기 위해서는 두 카메라 사이를 줄여야 검사 시간을 줄일 수 있기 때문에 하나의 카메라(칼라카메라)는 수직방향에서 기판을 바라보도록 배치하며, 나머지의 하나의 카메라(흑백카메라)는 검사 대상물과 수평하게 설치하고 그 사이에 이미지를 반사시켜주는 미러(220)를 구성하여 영상을 획득하도록 구성하였다. 따라서, 상기 칼라카메라와 흑백카메라의 기판 이미지 획득 시간차를 줄임으로써 결과적으로 검사시간을 줄일 수 있는 것이다.

또한, 앞서 설명한 바와 같이 상기 두 대의 카메라가 각각 다른 부위를 검사함에 따라 제 1조명부와 제 2조명부가 별도로 구비되는데, 이때 조명이 난반사 하면서 서로 다른 카마라에 각각 입사되어 검사 이미지의 정확성이 저하될 수 있다. 그리하여 본 발명에서는 이를 해결하기 위하여 제 1조명부와 제 2조명부 사이에 판넬 형태의 광차단부(400)를 배치하여 난반사하는 잡광이 두 카메라가 획득하는 이미지에 영향을 주지 않도록 하였다.

상기 광차단부(400)는 빛이 투과하지 않는 다양한 재질로 사용할 수 있다.

이처럼 흑백카메라와 칼라카메라 두 대를 동시에 이용하여 검사를 하고자 하 는 기판이 이송하게 되면 흑백카메라와 칼라카메라 순차적으로 기판의 이미지를 획득하게 되고, 흑백카메라의 경우 기판에 형성된 단자를 검사하며, 칼라카메라는 기판에 도포된 절연체의 불량 여부를 획득하고, 이를 통해 불량여부를 판별하여 검사를 실시하게 된다.

이와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 불량 유형에 따라 적합한 검사조건을 만족시킴으로써 보다 정확한 검사를 수행하고 두 대의 카메라를 이용하기 때문에 신속한 검사를 수행할 수 있는 이점이 있다.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.

오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 듀얼 카메라를 이용한 기판 검사장치의 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 칼라카메라를 이용한 검사장치 부분의 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 흑백카메라를 이용한 검사장치 부분의 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 제 2조명부에 사용되는 적색 LED와 녹색 LED 로 구성된 광원을 나타낸 구성도,

도 5는 본 발명에 제 2조명부에 구비되는 투명판의 확대도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 칼라카메라

110 : 제 1조명부

200 : 흑백카메라

210 : 제 2조명부

220 : 미러

300 : 투명판

310 : 디퓨저

400 : 광차단부

Claims (5)

1. 검사 대상물을 영상으로 획득하여 불량품 여부를 검출하기 위해 대상물을 영상으로 획득하는 카메라와, 대상물의 영상을 획득하기 위해 제공되는 조명부를 구비한 듀얼 카메라를 이용한 기판 검사장치에 있어서,

   상기 카메라는 상기 검사 대상물의 절연면 불량을 검사하기 위해 대상물을 칼라 영상으로 획득하는 칼라카메라;

   상기 검사 대상물을 상기 칼라카메라와 다른 불량유형을 검사하기 위해 대상물을 흑백 영상으로 획득하는 흑백카메라;로 구성되고,

   상기 칼라카메라에 조명을 제공하는 것으로, 대상물을 바라보고 소정의 입사각도로 배치되는 제 1조명부; 및

   상기 흑백카메라에 조명을 제공하는 것으로, 대상물을 바라보고 각각 다른 입사각도로 배치되는 다수의 제 2조명부;를 포함하며,

   상기 제 1조명부와 제 2조명부는 광이 조사되는 선단에 구비되어 전반사를 통해 광의 손실을 방지하는 투명판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 듀얼 카메라를 이용한 기판 검사장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 제 2조명부는,

   적색 LED와 녹색 LED를 동시에 사용하는 광을 이용하여 대상물에 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 듀얼 카메라를 이용한 기판 검사장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 흑백카메라는,

   상기 대상물을 영상을 반사시켜주기 위해 구비되는 하나의 미러를 통해 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 듀얼 카메라를 이용한 기판 검사장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 대상물을 바라보는 어느 하나의 상기 제 2조명부 중 입사각이 가장 낮게 배치되는 제 2조명부에 구비되는 상기 투명판은 소정각도를 갖도록 그 끝단이 비스듬히 가공 형성된 것을 특징으로 하는 듀얼 카메라를 이용한 기판 검사장치.

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