KR101037318B1 - 광학검사장치 - Google Patents

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KR101037318B1
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Abstract

PCB 패턴 검사의 신뢰성이 유지될 수 있게 한 광학검사장치가 개시된다. 이를 위한, 광학검사장치의 검사부는 상기 검사부는, 상기 검사대상물을 진공으로 흡착하여 라운드지게 이송하는 이송유닛과, 상기 라운드지게 이송되는 검사대상물을 촬영하는 촬영유닛과, 상기 이송유닛에 인접하게 배치되어 상기 검사대상물이 특정 크기의 장력을 유지하여 팽팽한 상태로 이송될 수 있게 하는 지지유닛을 포함한다. 이에 따라, PCB가 이송유닛에 의해 라운드진 형상을 유지하면서 안정적으로 고정된 상태에서 검사가 실행됨으로써, PCB 패턴 검사의 신뢰성이 유지될 수 있다.

Description

광학검사장치{OPTICAL INSPECTION APPARATUS}
본 발명은 광학검사장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 필름 형태의 연성인쇄회로기판의 불량 유무를 검사하기 위한 광학검사장치에 관한 것이다.
인쇄회로기판(PCB: printed circuit board)은 전자부품을 전기적으로 연결하고 전원 등을 공급하는 배선의 역할과 전자부품을 기계적으로 고정시켜 주는 역할을 하는 전자부품이다. COF(chip on film), TAB(tape automatic bonding), BOC(boardon chip) 등도 PCB의 일종이다. 전자정보기기들이 소형화됨에 따라 기기의 내부에 있는 강성 또는 연성 PCB에 미세하고 복잡한 회로패턴이 많이 형성되는데, 불량 패턴이 존재하면 기기가 오작동을 일으키기 되기 때문에 연성(flexible) 또는 강성(rigid) 회로기판 분야의 PCB 패턴의 검사는 대단히 중요하다.
따라서 PCB에 회로패턴을 형성한 이후에는 PCB 패턴의 표면 상태의 불량 여부를 판정하기 위하여 PCB 패턴 검사가 수행한다. 최근에는 머신 비전 기술을 이용하여 PCB 패턴의 표면 상태를 카메라로 촬영하고 촬영된 이미지를 처리 및 분석하여 패턴의 불량 여부를 판단한다. PCB 패턴의 불량은 패턴의 끊김(open), 단락(short), 일부 파임(mouse bit, pit), 돌출 등의 불량일 수 있다. PCB 패턴 검사는 이러한 불량을 양품으로 오인하는 미검(under kill)이 발생하지 않도록 수행되어야 한다. 또한, 실제 PCB 패턴의 불량은 아니지만, 이물질로 인하여 양품을 불량으로 오인하는 경우가 있다. 그러므로 PCB패턴 검사는 양품을 불량품으로 오인하는 과검(over kill)이 발생하지 않도록 수행되어야 한다.
과거에 PCB 패턴의 검사는 인력에 의해 이루어 졌으나, 최근에는 PCB 패턴이미세화됨으로써, 인력으로는 효과적인 검사가 어려워지고 있다. 이에 따라, 광학적인 영상획득에 의한 광학검사장치의 수요가 증가하고 있다. 이러한 광학검사장치의 일예로, PCB가 감긴 로딩부와, PCB를 검사하는 검사부와, 검사된 PCB가 보관되는 권취부를 포함하는 것이 일반적이다. 여기서, 검사부는 PCB를 촬영하여 합선, 단락, 돌기 및 패임 등의 다양한 불량여부를 촬영하는 복수의 카메라들을 포함하는데, 이러한 카메라들은 로딩부와 권취부 사이에 쳐지지 않고 팽팽한 상태를 유지하도록 직선 형상으로 배치된 PCB에 인접하게 배치된다. 이러한, 카메라들은 서로 간섭되지 않도록 일정 거리마다 배치되는 것이 일반적이고 보다 정밀한 검사일 수록 그 카메라의 수량은 더욱 많아지게 된다. 따라서, 카메라들이 차지하는 공간만큼 광학검사장치 내부의 공간이 필요함으로써, 광학검사장치의 크기가 커지게 된다. 즉, 광학검사장치가 많은 면적의 작업공간을 차지하게 될 수 있다. 또한, 이송되는 PCB가 주변의 진동에 의해 흔들리게 되는 경우, 카메라가 PCB의 정확한 영상을 촬영하기 어렵게 되어 PCB 패턴 검사의 신뢰성이 낮아지는 문제점이 있다.
본 발명은 PCB 패턴 검사의 신뢰성이 유지될 수 있는 광학검사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 광학검사장치는, 검사대상물을 연속적으로 공급하는 권출부와, 상기 공급된 검사대상물의 불량여부를 광학을 이용하여 검사하는 검사부와, 상기 검사된 검사대상물을 되감는 권취부를 포함하는 광학검사장치에 있어서, 상기 검사부는, 상기 검사대상물이 흡착되도록 하는 흡착홀이 둘레면에 형성된 흡착부재를 구비하며 상기 검사대상물을 진공으로 흡착하여 라운드지게 이송하는 이송유닛과, 라운드지게 이송되는 검사대상물을 촬영하는 적어도 하나의 촬영유닛과, 상기 이송유닛에 인접하게 배치되어 상기 검사대상물이 특정 크기의 장력을 유지하여 팽팽한 상태로 이송될 수 있게 하는 적어도 하나의 지지유닛;을 포함하며, 상기 흡착부재의 회전각을 감지하는 회전각 감지부; 및 상기 흡착부재에서 상기 검사대상물이 접촉되는 부분에 형성된 흡착홀들에서는 진공에 의한 흡착이 발생되게 하고, 상기 검사대상물이 접촉되지 않는 나머지 흡착홀들에서는 진공에 의한 흡착이 발생되지 않도록, 상기 회전각 감지부에서 측정된 상기 흡착부재의 회전각 데이터로 상기 흡착홀들에서 흡착력이 발생되는 것을 선택적으로 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광학검사장치는 PCB가 이송유닛에 의해 라운드진 형상을 유지하면서 진동되지 않고 안정적으로 고정된 상태에서 PCB 패턴의 검사가 실행될 수 있다. 또한, 이송유닛에 의해 단위 시간당 일정 길이의 PCB가 이송될 수 있게 하여 촬영유닛에서 PCB 패턴을 안정적으로 촬영할 수 있으므로, 본 발명에 따른 광학검사장치는 종래의 광학검사장치보다 정밀한 PCB 패턴 영상을 획득할 수 있게 되어 PCB 패턴 검사의 신뢰성이 유지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광학검사장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광학검사장치를 도시한 정면도.
도 3은, 도 2에 도시된 광학검사장치에서 이송유닛을 발췌하여 도시한 사시도.
도 4는, 도 3에 도시된 이송유닛의 분해사시도.
도 5는, 도 4에 도시된 이송유닛에 포함된 회전부재를 발췌하여 도시한 측면도.
도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 광학검사장치를 도시한 정면도.
이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광학검사장치(100)는, 권출부(200)와, 검사부(300)와, 권취부(700)를 포함한다.
권출부(200)는 검사대상물(10)을 연속적으로 공급한다. 권출부(200)의 일예로 롤러일 수 있다. 권출부(200)에는 복수의 검사대상물(10)들이 권취된다. 이러한 권출부(200)로부터 연속적으로 검사대상물(10)들이 검사부(300)로 공급된다. 검사부(300)는 공급된 검사대상물(10)의 불량여부를 광학을 이용하여 검사한다. 권취부(700)는 검사된 검사대상물(10)을 되감는다. 권취부(700)의 일예로 롤러일 수 있다.
여기서, 본 발명의 광학검사장치(100)의 검사부(300)는 이송유닛(400)과, 촬영유닛(500)과, 지지유닛(600)을 포함한다.
이송유닛(400)은 검사대상물(10)을 진공으로 흡착하여 라운드지게 이송한다. 이송유닛(400)은 검사대상물(10), 즉, 인쇄회로기판(이하 “PCB”라 함)이 이동되지 않고 라운드진 상태로 이송되게 한다. 여기서, PCB(10)가 라운드지게 이송된다는 것은, PCB(10)가 이송유닛(400)에 밀착되어 아크(arc)형상으로 휘어진 상태에서 권취부(700)으로 이송된다는 것이다. 즉, 후술할 촬영유닛(500)에서 PCB(10)를 촬영하는 과정에서 PCB(10)가 주변의 진동이나 대기의 유체의 흐름 등에 의해 흔들거리지 않게 된다. 이에 따라, PCB(10)의 패턴 검사의 신뢰성이 낮아지는 것을 방지할 수 있다. 이를 위한 이송유닛(400)의 상세한 구조의 일예는 후술하기로 한다.
촬영유닛(500)은 라운드지게 이송되는 PCB(10)를 촬영한다. 촬영유닛(500)은 복수의 카메라들을 포함할 수 있다. 카메라들은 라운드진 형상의 PCB(10)에 인접하게 배치된다. 예를 들어, 카메라의 일단이 이송유닛(400)을 향하도록 배치됨과 아울러 이송유닛(400)을 중심으로 특정 각도 범위 내에서 원형 배열될 수 있다. 이와 같이, 카메라들이 광학검사장치(100) 내에서 조밀하게 배치되어 카메라들이 차지하는 면적을 종래의 광학검사장치보다 감소시킬 수 있다. 지지유닛(600)은 이송유닛(400)에 인접하게 배치되어 PCB(10)가 특정 크기의 장력을 유지하여 팽팽한 상태로 이송될 수 있게 한다. 이러한 지지유닛(600)의 일예로 복수의 롤러일 수 있다.
촬영유닛(500)에 포함된 카메라는 촬영되는 PCB(10)가 심도 깊이 내에 위치하고, 카메라와 PCB(10) 사이의 거리가 초점거리에 위치하여야 PCB(10) 패턴을 선명하게 촬영할 수 있다. 상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 광학검사장치(100)에서는, PCB(10)가 이송유닛(400)에 의해 라운드진 형상을 유지하면서 안정적으로 고정된 상태에서 검사가 실행됨으로써, PCB(10) 패턴 검사의 신뢰성이 유지될 수 있다. 이와 아울러, PCB(10)가 라운드진 상태로 이송되게 하여 촬영유닛(500)을 구성하는 부재들을 효율적으로 배치할 수 있으므로, 광학검사장치(100)의 크기를 감소시켜서 광학검사장치(100)가 차지하는 작업공간을 줄일 수 있다.
한편, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 이송유닛(400)의 상세한 구조의 일예로, 고정부재(410)와, 회전부재(420)와, 흡착부재(430)와, 연결부재(440)를 포함할 수 있다.
고정부재(410)는 전후방향으로 중공(411)이 형성되고, 외면에는 복수의 제1연통홀(412)들이 형성된다. 제1연통홀(412)들 각각은 미도시된 진공펌프와 연결튜브(413)에 의해 연결된다. 진공펌프는 광학검사장치(100) 내에 포함되는 것도 가능하고, 광학검사장치(100) 외부에 배치되고 연결튜브만 광학검사장치(100) 내에 배치되는 것도 가능하다. 제1연통홀(412)들은 고정부재(410)의 일단에서부터 타단까지 일정간격마다 형성될 수 있다. 고정부재(410)의 형상의 일예로 원기둥형상일 수 있으며, 제1연통홀(412)들은 서로 원기둥형상의 고정부재(410)의 외면에 나선형으로 일정간격마다 배치될 수 있다. 이는, 제1연통홀(412)에 결합되는 연결튜브들간의 간섭을 방지하기 위함이다.
회전부재(420)는 고정부재(410)와 연결된 진공펌프에 의해 발생되는 흡입(suction)이 후술할 흡착부재(430)로 전달되어 PCB가 흡착부재(430)에서 흡착될 수 있게 한다. 이를 위한 회전부재(420)는 수용부(421)와, 돌출부(424)를 포함한다. 수용부(421)는 고정부재(410)의 중공(411)에 수용되어 회전가능하도록 형성된다. 이러한 수용부(421)의 형상은 원기둥 형상일 수 있다. 수용부(421)에는 복수의 연통홈(422)들이 형성될 수 있다. 연통홈(422)들은 제1연통홀(412)과 일대일 대응되어 마주하도록 특정 폭으로 인입되게 형성된다. 전술한 바에 따르면, 제1연통홀(412)들은 고정부재(410)의 일단에서부터 타단까지 일정간격마다 형성될 수 있다. 그러므로, 연통홈(422)들은 수용부(421)의 일단에서부터 타단까지 일정간격마다 형성되는 한편, 제1연통홀(412)과 마주하도록 형성된다. 여기서, 연통홈(422)과 인접한 다른 연통홈(422)은 서로 연통되지 않음으로써, 연통홈(422)들 각각에서 진공에 의한 개별적인 흡입이 이루어질 수 있다. 한편, 수용부(421)에서 연통홈(422)들과 연통홈(422)들 사이에 미도시된 씰링부재(O-ring)를 배치하는 것도 가능하다. 그리고, 연통홈(422)들 각각의 바닥면에는 제2연통홀(423)이 형성된다. 돌출부(424)는 수용부(421)의 일측에 형성되어 제2연통홀(423)들과 일대일 대응되어 연통되도록 형성된 복수의 제3연통홀(425)들이 형성된다. 즉, 제2연통홀(423)과 제3연통홀(425)은 수용부(421)와 돌출부(424) 내부의 미도시된 독립적인 유로를 통하여 연통된다.
흡착부재(430)는 내부공간이 형성된 원통형으로 형성된다. 그리고, 흡착부재(430)는 회전부재(420)와 동축으로 배치된다. 흡착부재(430)는 광학검사장치(100)내에 회전가능하게 배치된다. 또한, 흡착부재(430)는 광학검사장치(100)내에 회전브라켓(433)에 의해 회전가능하게 결합되는 것도 가능하다. 흡착부재(430)의 내면 및 측면 중 선택된 어느 하나에는 제3연통홀(425)들과 동일한 개수의 제4연통홀(431)들이 형성된다. 즉, 제3연통홀(425)의 개수가 10개인 경우, 10개의 제4연통홀(431)이 형성된다. 더욱 바람직하게, 제4연통홀(431)은 제3연통홀(425)과 마주하도록 형성될 수 있다. 이는 제3연통홀(425)과 제4연통홀(431)을 연결하는 부재의 조립을 용이하게 하기 위함이다. 그리고, 흡착부재(430)의 외부면에는 제4연통홀(431)과 연통되도록 형성되어 PCB가 흡착되는 적어도 하나의 흡착홀(432)이 형성된다. 즉, 하나의 제4연통홀(431)에 하나의 흡착홀(432)이 연통되게 형성될 수도 있고, 하나의 제4연통홀(431)에 복수의 흡착홀(432)들이 연통되게 형성되는 것도 가능하다. 한편, 도 4에는 흡착부재(430)의 내면 및 측면 모두에 제4연통홀(431)이 형성된 것으로 도시하였으나, 이는 설명의 편의를 위해 도시한 것이며, 제4연통홀(431)은 흡착부재(430)의 내면 및 측면 중 선택된 어느 하나에만 형성된 것이 바람직하다.
연결부재(440)는 제3연통홀(425)과 제4연통홀(431)을 연결한다. 연결부재(440)의 일예로 튜브일 수 있다. 그리고, 제3연통홀(425)과 연결부재(440)는 브라켓(412a)에 의해 연결될 수 있고, 제3연통홀(425)과 연결부재(440)도 브라켓(413a)에 의해 연결될 수 있다. 이러한 브라켓(412a,413a)들은 연결부재(440)가 안정적으로 고정될 수 있게 한다.
상기와 같은 이송유닛(400)의 구조는 회전부재(420)가 고정부재(410)에 대해 회전될 수 있으면서도, 흡착부재(430)에서 진공에 의한 흡입력을 유지할 수 있는 구조이다.
한편, 광학검사장치(100)는 미도시된 회전각 감지부와, 미도시된 제어부를 더 포함할 수 있다.
회전각 감지부는 흡착부재(430)의 회전각을 감지한다. 이러한 회전각 감지부의 일예로 중력센서, 광학 엔코더 및 회전각 감지센서 중 선택된 어느 하나일 수 있다. 여기서, 회전각 감지부가 중력센서인 경우, 중력센서는 흡착부재(430) 내에 배치된다. 이러한 중력센서는 흡착부재(430)의 회전중심으로부터 편심된 위치에 배치되어 흡착부재(430)의 회전각을 감지한다.
제어부는 회전각 감지부에서 측정된 흡착부재(430)의 회전각 데이터로 흡착홀(432)들 각각에서 흡착력이 발생되는 것을 선택적으로 제어한다. 더욱 상세하게 설명하면, 제어부는 흡착부재(430)가 회전되고, PCB가 흡착부재(430)에 흡착된 상태로 이송되는 과정 중, 흡착부재(430)에서 PCB가 접촉되는 부분에 형성된 흡착홀(432)들에서는 진공에 의한 흡착이 발생되게 하고, PCB가 접촉되지 않는 나머지 흡착홀(432)들에서는 진공에 의한 흡착이 발생되지 않게 한다. 이에 따라, PCB가 흡착부재(430)의 둘레면에 안정적으로 접촉될 수 있게 한다.
한편, 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 광학검사장치(200)의 이송유닛(400)은 두 개로 이루어질 수 있다. 여기서, 어느 하나의 이송유닛(400a)은 검사대상물(10)의 일면을 진공으로 흡착하여 이송하고, 나머지 하나의 이송유닛(400b)은 검사대상물(10)의 타면을 진공으로 흡착하여 이송한다. 두 개의 이송유닛(400a, 400b)들은 서로 인접하게 배치될 수 있다. 두 개의 이송유닛(400a, 400b)들은 지면으로부터 동일한 높이에 배치될 수 있다. 두 개의 이송유닛(400a, 400b)들은 서로 동일한 직경으로 이루어질 수 있다. 이와 다르게, 이송유닛(400a, 400b)들은 서로 상이한 직경으로 이루어질 수 있다. 한편, 이송유닛(400a, 400b)들 각각에는 적어도 하나의 촬영유닛(500)이 배치되어 이송되는 검사대상물(10)을 촬영하는 것이 바람직하다. 전술한 구조로 이루어진 광학검사장치(100, 도 2참조)에서는 검사대상물(10)의 일면만 촬영하여 검사를 실시하였으나, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 광학검사장치(200)는 검사대상물(10)의 양면을 각각 촬영하여 검사를 실시한다.
여기서, 광학검사장치(200)는 미도시된 회전속도 제어부를 더 포함할 수 있다. 회전속도 제어부는 상기 이송유닛(400)들이 동일한 선속도(linear velocity)로 회전되도록 제어한다. 이는, 검사대상물(10)이 일정 크기의 장력을 유지한 상태로 이송되게 하여 과도한 장력에 의해 검사대상물(10)이 파손되거나, 장력이 부족하여 검사대상물(10)이 늘어진 상태로 이송되는 것을 방지하기 위함이다.
상기와 같은 구조로 이루어진 광학검사장치(200)는 검사대상물(10)의 양면을 한 번에 검사할 수 있으므로, 검사 시간을 단축시킬 수 있게 하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 검사대상물100: 광학검사장치
200: 권출부300: 검사부
400: 이송유닛410: 고정부재
411: 중공412: 제1연통홀
420: 회전부재421: 수용부
422: 연통홈423: 제2연통홀
424: 돌출부425: 제3연통홀
430: 흡착부재431: 제4연통홀
432: 흡착홀440: 연결부재
500: 촬영유닛600: 지지유닛
700: 권취부

Claims (5)

  1. 검사대상물을 연속적으로 공급하는 권출부와, 상기 공급된 검사대상물의 불량여부를 광학을 이용하여 검사하는 검사부와, 상기 검사된 검사대상물을 되감는 권취부를 포함하는 광학검사장치에 있어서,
    상기 검사부는, 상기 검사대상물을 진공으로 흡착하여 라운드지게 이송하며 상기 검사대상물이 흡착되도록 하는 흡착홀이 둘레면에 형성된 흡착부재를 구비하는 이송유닛과, 라운드지게 이송되는 검사대상물을 촬영하는 적어도 하나의 촬영유닛과, 상기 이송유닛에 인접하게 배치되어 상기 검사대상물이 특정 크기의 장력을 유지하여 팽팽한 상태로 이송될 수 있게 하는 적어도 하나의 지지유닛;을 포함하며,
    상기 흡착부재의 회전각을 감지하는 회전각 감지부; 및
    상기 흡착부재에서 상기 검사대상물이 접촉되는 부분에 형성된 흡착홀들에서는 진공에 의한 흡착이 발생되게 하고, 상기 검사대상물이 접촉되지 않는 나머지 흡착홀들에서는 진공에 의한 흡착이 발생되지 않도록, 상기 회전각 감지부에서 측정된 상기 흡착부재의 회전각 데이터로 상기 흡착홀들에서 흡착력이 발생되는 것을 선택적으로 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학검사장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이송유닛은,
    전후방향으로 중공이 형성되고, 외면에는 복수의 제1연통홀들이 형성된 고정부재;
    상기 고정부재의 중공에 수용되어 회전가능하도록 형성된 것으로, 상기 제1연통홀과 일대일 대응되어 마주하도록 특정 폭으로 인입된 복수의 연통홈들이 형성되고, 상기 연통홈들 각각의 바닥면에는 제2연통홀이 형성된 수용부와, 상기 수용부의 일측에 형성되어 상기 제2연통홀들과 일대일 대응되어 연통되도록 형성된 복수의 제3연통홀들이 형성된 돌출부를 포함하는 회전부재;를 더 포함하고,
    상기 흡착부재는, 내부공간이 형성된 원통형으로 형성되어 상기 회전부재와 동축으로 배치되며, 내면 및 측면 중 선택된 어느 하나에는 상기 제3연통홀들과 동일한 개수로 상기 흡착홀과 연통되는 제4연통홀들이 형성되고,
    상기 이송유닛은, 상기 제3연통홀과 상기 제4연통홀을 연결하는 연결부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학검사장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이송유닛은 두 개로 이루어지며,
    어느 하나의 이송유닛은 검사대상물의 일면을 진공으로 흡착하여 이송하고,
    나머지 하나의 이송유닛은 검사대상물의 타면을 진공으로 흡착하여 이송하는 것을 특징으로 하는 광학검사장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이송유닛들이 동일한 선속도(linear velocity)로 회전되도록 제어하는 회전속도 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학검사장치.
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