KR101056393B1 - Micro Vision Inspection System for PCC defect inspection - Google Patents

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KR101056393B1
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Abstract

본 발명은 피검체 표면의 평면영상과 함께 높이 차이를 인식할 수 있는 영상을 표출함으써 평면성불량 뿐만 아니라 높이 차이를 갖는 체적성 불량도 함께 검사할 수 있는 PCB 결함검사를 위한 마이크로 비젼검사장치에 관한 것으로, 본 발명의 구체적인 특징은 피검체 표면을 평면으로 촬영하는 메인 카메라와 피검체의 표면의 체적성 불량을 검출하는 보조 카메라를 함께 사용함으로써 평면성 불량과 높이차이를 갖는 체적성 불량을 검출하도록 하는 것이다. The present invention provides a micro vision inspection apparatus for PCB defect inspection that can inspect not only planarity defects but also volumetric defects having height differences by displaying images capable of recognizing height differences together with planar images of a subject surface. A specific feature of the present invention relates to detecting a volumetric defect having a flatness defect and a height difference by using a main camera that photographs a surface of a subject in a plane and an auxiliary camera that detects a volumetric defect of a surface of a subject. It is.

평면성 불량, 체적성 불량, 돌출, 보조 카메라, 메인 카메라 Poor planarity, bad volume, protrusion, secondary camera, main camera

Description

ＰＣＢ 결함검사를 위한 마이크로 비젼검사장치{micro vision inspection apparatus for surface of printed circuit board}Micro vision inspection apparatus for surface inspection of PCB defects

본 발명은 웨이퍼, PCB 등의 균일 표면을 갖는 물체의 불량여부를 검사하는 마이크로 비젼검사장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표면의 평면영상과 함께 높이 차이를 인식할 수 있는 영상을 표출함으써 평면성불량 뿐만 아니라 높이 차이를 갖는 불량도 함께 검사할 수 있는 마이크로 비젼검사장치에 관한 것이다.The present invention relates to a micro vision inspection device for inspecting whether an object having a uniform surface, such as a wafer or a PCB, is defective. More specifically, the planarity is obtained by displaying an image capable of recognizing a height difference together with a planar image of the surface. The present invention relates to a micro vision inspection apparatus capable of inspecting not only a defect but also a defect having a height difference.

특허 공개번호 10-2008-0025124(발명의 명칭: 웨이퍼의 표면 검사장치, 웨이퍼의 표면 검사방법, 불량웨이퍼의 판정장치, 불량 웨이퍼의 판정방법 및 웨이퍼표면 정보처리장치)에 기재된 발명은 웨이퍼의 평면 영상을 기초로 스크래치나 이물질의 부착을 판별하는 것이지만, 평면영상으로부터 돌출되거나 함몰된 불량을 찾기 위해서는 고도의 영상처리가 필요하기 때문에 작업효율이 늦어지게 된다.The invention described in Patent Publication No. 10-2008-0025124 (Invention name: wafer surface inspection apparatus, wafer surface inspection method, defective wafer determination apparatus, defective wafer determination method and wafer surface information processing apparatus) Determination of the adhesion of scratches or foreign objects on the basis of the image, but the work efficiency is slowed down because high image processing is required to find defects protruding or recessed from the planar image.

이와 같은 평면영상을 모니터로 표시하고, 모니터 영상에 의하여 불량을 판독할 때 높이 차이를 구분할 수 없어 불량 검출이 용이하지 않으며, 특히 조명효과로 넓은 면적에 대하여 평면성 불량(변색, 과부식 등)과 체적성 불량( 돌기, 찍힘, 스크래치 등)을 동시에 관찰하기 곤란하여 특정 영역을 확대해서, 즉 FOV를 좁게 해서 볼 수 밖에 없기 때문에 생산성이 떨어지게 된다.Such a flat image is displayed on the monitor, and when the defect is read out by the monitor image, height difference cannot be distinguished, so it is not easy to detect the defect, and in particular, the flatness defect (color change, overcorrosion, etc.) It is difficult to observe volumetric defects (protrusions, scratches, scratches, etc.) at the same time, and the productivity is lowered because the specific area is enlarged, that is, the FOV is narrowed.

본 발명은 이러한 문제점들을 개선하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 평면영상과 함께 위치를 달리한 dark field 조명에 의해 먼지, 패턴, 용출불량의 특징 점을 추출하여 변별 하도록 함으로써 정확하고 신속한 표면검사가 이루어지도록 한다.The present invention is to solve these problems, the problem of the present invention is to accurately and quickly surface inspection by extracting and distinguishing the characteristic points of dust, pattern, dissolution defect by dark field illumination with a different position with a planar image To be done.

또한, 본 발명의 다른 해결과제는 별도의 조명과 카메라를 사용하여 돌기(용출)결점, 먼지 등을 선택적으로 영상화 하여, 좌표 값을 생성하도록 하여 검사자가 용이하게 표면검사를 실시할 수 있도록 한다.In addition, another problem of the present invention, by using a separate illumination and a camera to selectively image projections (dissolution) defects, dust, etc., to generate coordinate values so that the inspector can easily perform a surface inspection.

또한, 본 발명의 다른 해결과제는 돌출결점, 먼지 등이 위치하는 좌표 값을 실시간으로 주 영상 화면에 중첩시켜서 최종 모니터에 표시한다.  In addition, another problem of the present invention is to superimpose the coordinate values where protrusion defects, dust, etc. are located on the main image screen in real time and display them on the final monitor.

본 발명의 또 다른 해결과제들은 본 발명의 실시예를 설명하면서 기술하기로 한다.Still other challenges of the present invention will be described with reference to embodiments of the present invention.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 가시광선을 피검체에 조사하는 가시광선 조명; 상기 가시광선 조명이 점등될 때 상기 피검체를 촬상하여 디지털 영상신호로 모니터에 출력하는 메인 카메라; 상기 피검체에 대하여 경사지게 적외선을 조사하는 적외선 조명; 상기 피검체에 의하여 반사된 적외선에 의한 영상을 아날로그 신호로 출력하는 보조 카메라; 상기 보조 카메라의 출력영상을 기준 쓰레스 홀드 신호와 비교하여 출력하는 비교기; 상기 보조 카메라의 출력영상으로 부터 동기신호를 추출하는 동기신호 분리기; 상기 동기신호에 따라서 상기 가시광선 조명과 상기 적외선 조명을 점등하고, 상기 메인 카메라의 촬영과 신호전송을 제어하고, 상기 비교기로부터 출력되는 영상으로부터 기준 이상의 밝기를 갖는 영상위치의 좌표를 추출하는 FPGA(Field Programmable Gate Array); 상기 기준 이상의 밝기를 갖는 영상위치의 좌표를 입력받아 상기 메인 카메라의 영상에 상기 기준 이상의 밝기를 갖는 영상위치의 좌표를 기설정 OSD로 표시하는 제어부를 포함하는 것이다.Solution to Problem The present invention for solving the above problems is visible light illumination for irradiating visible light to the subject; A main camera which photographs the subject and outputs the digital video signal to a monitor when the visible light is turned on; Infrared illumination for irradiating infrared rays with respect to the subject to be inclined; An auxiliary camera for outputting an image of infrared rays reflected by the subject as an analog signal; A comparator comparing the output image of the auxiliary camera with a reference threshold signal and outputting the comparison signal; A sync signal separator for extracting a sync signal from the output image of the auxiliary camera; An FPGA for lighting the visible light and the infrared light according to the synchronization signal, controlling photographing and signal transmission of the main camera, and extracting coordinates of an image position having brightness above a reference value from an image output from the comparator ( Field Programmable Gate Array); And a controller configured to receive the coordinates of the image position having the brightness higher than the reference and display the coordinates of the image position having the brightness higher than the reference in the image of the main camera in a preset OSD.

또한, 본 발명에서 상기 보조 카메라는 1/30초당 1 프레임의 영상을 출력하고, 상기 메인 카메라는 1/15초당 1프레임으로 영상을 출력하는 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, it is preferable that the auxiliary camera outputs an image of one frame per 1/30 second, and the main camera outputs an image at one frame per 1/15 second.

또한, 본 발명에서 상기 적외선 조명은 상기 피검체에 경사지게 조사되는 것이 바람직하다.In the present invention, the infrared illumination is preferably irradiated obliquely to the subject.

상기 해결과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면, 메인 카메라로 평면화상을 촬영하고, 보조 카메라로 체적성 불량인 용출부위를 촬영하여 검출함으로써 메인 카메라에서 판독하기 용출부위를 용이하게 검출하도록 한다. According to the present invention having the above-described problems and solutions, the eluting site to be read by the main camera can be easily detected by photographing a planar image with the main camera and by detecting and capturing the eluting site with poor volume.

이하, 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 전체적인 구성을 설명하는 구조도이다.1 is a structural diagram illustrating the overall configuration of the present invention.

도 1에 도시된 마이크로 비젼 검사장치는 정밀하게 피검사체의 평면영상을 촬상하기 위한 디지털 메인 카메라(37)와 돌출결점, 먼지등을 구분하여 촬영하기 위한 아날로그 보조 카메라(15)가 설치된다. 또한, 메인 카메라(37)로 촬영되는 피검체(33)를 가시광선으로 조명하기 위한 제1조명(21), 제2조명(23), 제3조명(25)이 설치된다. 제1조명(21)은 반사조명으로 돔 조명인 제2조명(23)으로부터 발광되는 빛을 피검체(33)에 반사시키고, 제3조명(25)은 사이드 조명으로 피검체(33)의 표면에 대하여 경사지게 가시광선을 조사한다. 이와 같은 다양한 조명을 사용하는 것은 피검체(33)의 표면에 밝기가 균일하게 이루어지도록 하기 위한 것이다.The micro vision inspection apparatus shown in FIG. 1 is provided with a digital main camera 37 for accurately capturing a planar image of an object and an analog auxiliary camera 15 for separately photographing protrusion defects and dust. In addition, a first light 21, a second light 23, and a third light 25 are provided to illuminate the subject 33 photographed by the main camera 37 with visible light. The first light 21 reflects the light emitted from the second light 23, which is a dome light by the reflected light, to the subject 33, and the third light 25 is the surface of the subject 33 by the side light. Irradiate visible light at an oblique angle. The use of such various illuminations is to ensure uniform brightness on the surface of the subject 33.

또한, 보조 카메라(15)로 피검체(33)를 촬영하기위하여 피검체(33)에 경사지게 조사되는 적외선 조명(29), (31)이 사용된다.In addition, infrared illuminations 29 and 31 irradiated obliquely to the subject 33 are used to photograph the subject 33 with the auxiliary camera 15.

메인 카메라(37)는 피검체(33)의 평면에 대하여 연직선상에 설치되며, 메인 카메라(37)와 피검체(33) 사이에는 메인 렌즈(27)가 설치되며, 메인 카메라(37)와 메인 렌즈 사이에는 광경로에 경사지게 색선별 거울(dichroic mirror)(19)이 설치된다. 피검체(33)에 반사된 가시광선은 색선별 거울(19)을 투과하여 메인 카메라(37)에 입사되어 촬영되고, 피검체(33)에서 반사된 적외선은 색선별 거울(19)에서 반사되어 리듀싱 렌즈(reducing lens)를 통과하여 보조 카메라(15)에 입사된다.The main camera 37 is installed in a vertical line with respect to the plane of the subject 33, and a main lens 27 is installed between the main camera 37 and the subject 33, and the main camera 37 and the main A dichroic mirror 19 is provided between the lenses inclined to the optical path. Visible light reflected by the subject 33 passes through the dichroic mirror 19 and is incident on the main camera 37 to be photographed. The infrared rays reflected by the subject 33 are reflected by the dichroic mirror 19. Passes through a reducing lens and enters the auxiliary camera 15.

또한, 마이크로 비젼 검사장치에는 마이크로 프로세서의 제어부(1)가 설치되고, 제어부(1)에는 일정 주파수로 발진되는 발진기(3)와 입력된 프로그램을 구현시키는 FPGA(Field Programmable Gate Array)(5)가 연결되며, 비교기(9)에서 기준감도를 설정하기 위한 감도 조절부(11)가 연결된다.In addition, the microvision inspection apparatus is provided with a control unit 1 of a microprocessor, and the control unit 1 includes an oscillator 3 oscillated at a predetermined frequency and a field programmable gate array (FPGA) 5 for implementing an input program. Is connected, the sensitivity adjusting unit 11 for setting the reference sensitivity in the comparator 9 is connected.

FPGA(5)에서는 메인 조명 제어부(35)에 제1, 2, 3 조명(21), (23), (25)을 제어하기 위한 신호를 공급하고, 적외선 조명(29), (31)를 점등시키기 위한 신호를 공급한다.The FPGA 5 supplies a signal for controlling the first, second, and third lights 21, 23, and 25 to the main lighting control unit 35, and turns on the infrared lights 29 and 31. Supplies a signal to

보조용 카메라(15)는 아날로그 카메라로 1/30초당 1frame이 전송되게 되고, 디지털 카메라는 1/15초당 1frame이 전송되게 되므로, 아날로그 카메라에는 비디오 동기신호 분리기(7)가 연결되게되고, 비디오 동기신호 분리기(7)로부터 추출되는 수직동기신호(V/D), 수평동기신호(H/D)가 FPGA(5)에 입력되게 되고, 메인 카메라(37), 메인조명 제어부(35)는 이 수직, 수평동기신호에 따라서 제어된다. Since the auxiliary camera 15 transmits 1 frame per 1/30 second to the analog camera, and the digital camera transmits 1 frame per 1/15 second, the video synchronization signal separator 7 is connected to the analog camera. The vertical synchronizing signal (V / D) and the horizontal synchronizing signal (H / D) extracted from the signal separator 7 are input to the FPGA 5, and the main camera 37 and the main lighting control unit 35 are connected to this vertical unit. It is controlled according to the horizontal synchronization signal.

또한, 보조 카메라(15)에서 촬영된 영상신호는 하이패스필터(13)를 통과하여 비교기(9)입력되어 감도 조절부(11)에 의하여 설정된 쓰레스 홀드 신호와 비교된 후 출력되어 FPGA(5)에 입력된다.In addition, the video signal photographed by the auxiliary camera 15 passes through the high pass filter 13, is input to the comparator 9, is compared with the threshold signal set by the sensitivity adjusting unit 11, and then outputs the FPGA 5. ) Is entered.

도 2는 본 발명의 일실시예서 메인 카메라와 보조 카메라의 CCD의 영상전송 타임챠트이다.2 is an image transmission time chart of a CCD of a main camera and an auxiliary camera according to an embodiment of the present invention.

보조 카메라(15)는 아날로그 카메라로 CCD에 촬영된 영상은 1/30초에 1frame으로 전송되게 되며, 비월주사로 even fied와 odd field로 전송되게 되고, 비디오 동기신호 분리기(7)에 의하여 동기신호(Sync)가 분리되게 되어 FPGA(5)에 입력되게 되고, 이들 동기신호에 따라서 FPGA(5)는 적외선 조명(IR LED)를 점등시킨다. 또한, FPGA(5)는 4번째의 동기신호(Sync)에 외부 트리거신호(Ext. Trig)를 생성하고, 이 신호 간격동안 메인 카메라(37)의 CCD 영상신호를 모니터에 전송하여, 이 신호에 따라서 일정시간 동안 제1, 2, 3 조명을 점등시킨다.The auxiliary camera 15 is an analog camera and the image captured by the CCD is transmitted in 1 frame in 1/30 seconds, and is transmitted in even fied and odd fields by interlaced scanning, and the synchronization signal is separated by the video synchronization signal separator 7. Sync is separated and input to the FPGA 5, and the FPGA 5 turns on the infrared light (IR LED) in accordance with these synchronization signals. In addition, the FPGA 5 generates an external trigger signal Ext.Trig in the fourth synchronization signal Sync, transmits the CCD image signal of the main camera 37 to the monitor during this signal interval, Therefore, the first, second and third lights are turned on for a certain time.

도 3은 본 발명의 보조카메라에서 촬영된 오리지날 영상이고, 도 4는 도 3의 오리지날 영상의 이진 영상이고, 좌표축선이 도시된 영상이고, 도 5는 메인 카메라의 영상에 돌출부의 영상좌표가 OSD로 표시된 영상이다. 3 is an original image photographed by the auxiliary camera of the present invention, FIG. 4 is a binary image of the original image of FIG. 3, an image of coordinate axes is illustrated, and FIG. 5 is an image coordinate of a protrusion on an image of the main camera. This is the video shown.

도 3의 영상은 보조 카메라(15)에서 촬영된 영상이고, 도 4의 영상은 도 3의 영상이 비교기(9)에서 감도 조절부(9)의 기준 쓰레스 홀드값과 비교된 2진 영상이다. 돌출부위나 먼지와 같은 영상은 피검체의 평면부위보다 밝은 값을 가지게 되고, 쓰레스 홀드값과 비교되게 되면 밝은 값을 갖는 돌출부위나 먼지와 같은 부분의 영상만이 표시되게 되어 FPGA(5)에 입력되게 되고, FPGA(5)는 돌출부위나 먼지부위의 밝은 영상부위의 좌표를 추출하게 되고, 추출된 좌표는 제어부(1)에 입력된다.The image of FIG. 3 is an image captured by the auxiliary camera 15, and the image of FIG. 4 is a binary image in which the image of FIG. 3 is compared with a reference threshold value of the sensitivity controller 9 in the comparator 9. . Images such as protrusions and dusts have brighter values than the plane of the subject, and when compared with the threshold values, only images of protrusions and dusts having bright values are displayed and input to the FPGA (5). The FPGA 5 extracts the coordinates of the bright image portion of the protruding portion or the dust portion, and the extracted coordinates are input to the controller 1.

제어부(1)는 메인 카메라(37)로 촬영되고, 모니터 표시되는 영상에 FPGA(5)로부터 추출된 위치에 특정의 OSD(도 5에서는 점선 원으로 표시된다)를 표시한다.The control unit 1 displays a particular OSD (indicated by a dotted circle in FIG. 5) at the position extracted from the FPGA 5 in the image captured by the main camera 37 and displayed on the monitor.

메인 카메라(37)의 영상은 평면영상으로 모니터에 표시되게 되나, 작업자가 평면영상으로부터 돌출부위나 먼지등을 찾아 내기는 어렵다. 그러나, 제어부(1)에 의하여 평면영상에 특정의 OSD가 표시되게 되면 그 부분을 주의깊게 살펴보거나 확대하여 봄으로써 최종적으로 불량여부를 판정할 수 있다.The image of the main camera 37 is displayed on the monitor as a planar image, but it is difficult for an operator to find protrusions or dust from the planar image. However, when a particular OSD is displayed on the planar image by the controller 1, the part may be carefully examined or enlarged to finally determine whether there is a defect.

도 1은 본 발명의 전체적인 구성을 설명하는 구조도이다.1 is a structural diagram illustrating the overall configuration of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예서 메인 카메라와 보조 카메라의 CCD의 영상전송 타임챠트이다.2 is an image transmission time chart of a CCD of a main camera and an auxiliary camera according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 보조카메라에서 촬영된 오리지날 영상이다.3 is an original image taken by the auxiliary camera of the present invention.

도 4는 도 3의 오리지날 영상의 이진 영상과 좌표축선이 도시된 영상이다.4 is an image of a binary image and a coordinate axis of the original image of FIG. 3.

도 5는 메인 카메라의 영상에 돌출부의 영상좌표가 OSD로 표시된 영상이다. 5 is an image in which an image coordinate of a protrusion is displayed on an OSD of an image of a main camera.

Claims (3)

가시광선을 피검체에 조사하는 가시광선 조명;Visible light illumination for irradiating visible light to a subject; 상기 가시광선 조명이 점등될 때 상기 피검체를 촬상하여 디지털 영상신호로 모니터에 출력하는 메인 카메라;A main camera which photographs the subject and outputs the digital video signal to a monitor when the visible light is turned on; 상기 피검체에 대하여 경사지게 적외선을 조사하는 적외선 조명; Infrared illumination for irradiating infrared rays with respect to the subject to be inclined; 상기 피검체에 의하여 반사된 적외선에 의한 영상을 아날로그 신호로 출력하는 보조 카메라;An auxiliary camera for outputting an image of infrared rays reflected by the subject as an analog signal; 상기 보조 카메라의 출력영상을 기준 쓰레스 홀드 신호와 비교하여 출력하는 비교기;A comparator comparing the output image of the auxiliary camera with a reference threshold signal and outputting the comparison signal; 상기 보조 카메라의 출력영상으로부터 동기신호를 추출하는 동기신호 분리기;A sync signal separator for extracting a sync signal from an output image of the auxiliary camera; 상기 동기신호에 따라서 상기 가시광선 조명과 상기 적외선 조명을 점등하고, 상기 메인 카메라의 촬영과 신호전송을 제어하고, 상기 비교기로부터 출력되는 영상으로부터 기준 이상의 밝기를 갖는 영상위치의 좌표를 추출하는 FPGA(Field Programmable Gate Array);An FPGA for lighting the visible light and the infrared light according to the synchronization signal, controlling photographing and signal transmission of the main camera, and extracting coordinates of an image position having brightness above a reference value from an image output from the comparator ( Field Programmable Gate Array); 상기 기준 이상의 밝기를 갖는 영상위치의 좌표를 입력받아 상기 메인 카메라의 영상에 상기 기준 이상의 밝기를 갖는 영상위치의 좌표를 기설정 OSD로 표시하는 제어부를 포함하고, And a controller configured to receive the coordinates of the image position having the brightness higher than the reference and display the coordinates of the image position having the brightness higher than the reference in the preset OSD on the image of the main camera. 상기 보조 카메라는 1/30초당 1 프레임의 영상을 출력하고, 상기 메인 카메라는 1/15초당 1프레임으로 영상을 출력하는 것을 특징으로 하는 마이크로 비젼 검사장치.The auxiliary camera outputs an image of one frame every 1/30 seconds, and the main camera outputs an image of one frame every 1/15 seconds. 삭제delete 가시광선을 피검체에 조사하는 가시광선 조명;Visible light illumination for irradiating visible light to a subject; 상기 가시광선 조명이 점등될 때 상기 피검체를 촬상하여 디지털 영상신호로 모니터에 출력하는 메인 카메라;A main camera which photographs the subject and outputs the digital video signal to a monitor when the visible light is turned on; 상기 피검체에 대하여 경사지게 적외선을 조사하는 적외선 조명; Infrared illumination for irradiating infrared rays with respect to the subject to be inclined; 상기 피검체에 의하여 반사된 적외선에 의한 영상을 아날로그 신호로 출력하는 보조 카메라;An auxiliary camera for outputting an image of infrared rays reflected by the subject as an analog signal; 상기 보조 카메라의 출력영상을 기준 쓰레스 홀드 신호와 비교하여 출력하는 비교기;A comparator comparing the output image of the auxiliary camera with a reference threshold signal and outputting the comparison signal; 상기 보조 카메라의 출력영상으로부터 동기신호를 추출하는 동기신호 분리기;A sync signal separator for extracting a sync signal from an output image of the auxiliary camera; 상기 동기신호에 따라서 상기 가시광선 조명과 상기 적외선 조명을 점등하고, 상기 메인 카메라의 촬영과 신호전송을 제어하고, 상기 비교기로부터 출력되는 영상으로부터 기준 이상의 밝기를 갖는 영상위치의 좌표를 추출하는 FPGA(Field Programmable Gate Array);An FPGA for lighting the visible light and the infrared light according to the synchronization signal, controlling photographing and signal transmission of the main camera, and extracting coordinates of an image position having brightness above a reference value from an image output from the comparator ( Field Programmable Gate Array); 상기 기준 이상의 밝기를 갖는 영상위치의 좌표를 입력받아 상기 메인 카메라의 영상에 상기 기준 이상의 밝기를 갖는 영상위치의 좌표를 기설정 OSD로 표시하는 제어부를 포함하고,And a controller configured to receive the coordinates of the image position having the brightness higher than the reference and display the coordinates of the image position having the brightness higher than the reference in the preset OSD on the image of the main camera. 상기 적외선 조명은 상기 피검체에 경사지게 조사되는 것을 특징으로 하는 마이크로 비젼 검사장치.The infrared illumination is a micro-vision inspection apparatus, characterized in that irradiated to the subject obliquely.
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