KR101133976B1 - Method and apparatus for 3-dimensional optical inspection - Google Patents
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Abstract
3차원 검사방법 및 이를 이용한 3차원 검사장치가 개시된다. 3차원 검사방법은, 2차원 형태를 검사하여, 리드 및 솔더의 단부를 파악하는 단계와, 3차원 형태를 검사하여 파악된 상기 리드 및 솔더의 단부로부터 솔더의 윤곽(contour)을 파악하는 단계, 및 파악된 상기 솔더의 윤곽으로보터 불량여부를 판별하는 단계를 포함한다. 따라서, 전자 소자가 솔더페이스트에 의해 인쇄회로기판의 패드에 양호하게 접합되었는지 검사할 수 있다.A three-dimensional inspection method and a three-dimensional inspection apparatus using the same are disclosed. The three-dimensional inspection method includes the steps of inspecting a two-dimensional shape to grasp an end portion of a lead and a solder, inspecting a three-dimensional shape and grasping a contour of the solder from the end portion of the lead and the solder, And judging whether or not the solder has been found to be defective based on the outline of the solder. Therefore, it is possible to check whether the electronic element is well bonded to the pad of the printed circuit board by the solder paste.
Description
본 발명은 3차원 검사방법 및 이를 이용한 3차원 검사장치에 관한 것으로, 보다 상세히 전자 소자가 솔더페이스트에 의해 인쇄회로기판의 패드에 양호하게 접합되었는지 검사하는 3차원 검사방법 및 이를 이용한 3차원 검사장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 수많은 전자제품들은 인쇄회로 기판(PCB)에 각종 부품을 실장함으로써 형성된다. 한편, 전자제품들이 소형화됨에 따라서, 전자제품을 형성하기 위한 부품 또한 미세화되고 있으며, 그에 따라서, 제조 공정, 이러한 부품들을 인쇄회로 기판에 실장 시에 불량이 발생할 우려가 있어, 제품의 제조공정 중간 중간에 불량여부에 대한 검사가 실시되고 있다.In general, many electronic products are formed by mounting various components on a printed circuit board (PCB). On the other hand, with miniaturization of electronic products, parts for forming electronic products have also been miniaturized. Accordingly, there is a possibility that defects may occur when mounting these components on a printed circuit board, Is being tested for defects.
즉, 부품을 인쇄회로기판에 실장하는 표면실장공정(SMT: Surface Mount Technology)은 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board) 위에 솔더페이스트를 도포하는 프린팅공정, 이러한 프린팅공정의 결과물을 검사하는 솔더페이스트 검사(SPI: Solder Paste Inspection) 공정, 도포된 솔더페이스트 위에 전자 소자를 배치하는 마운팅(Mounting) 공정, 마운팅공정의 결과물을 검사하는 사전광학검사공정(BOI: Before Optical Inspection), 상기 전자 소자를 솔더페이스트에 부착하는 리플로우(Reflow) 공정 및 리플로우 공정의 결과물을 검사하는 사후광학검사공정(AOI: After Optical Inspection)을 포함한다.That is, a surface mounting process (SMT) in which components are mounted on a printed circuit board includes a printing process for applying a solder paste onto a printed circuit board (PCB), a solder paste for inspecting the result of the printing process A solder paste inspection (SPI) process, a mounting process for disposing an electronic device on the solder paste applied, a pre-optical inspection process (BOI: Before Optical Inspection) for checking the result of the mounting process, A reflow process for attaching to the paste, and a post-optical inspection process (AOI: After Optical Inspection) for inspecting the result of the reflow process.
인쇄회로기판 위에 솔더페이스트를 도포하는 프린팅공정은, 전자 소자와 전기적으로 접촉될 부분인 패드 영역에 대응하는 영역에 홀이 형성된 틀판인 스텐실(Stencil)을 인쇄회로기판위에 배치하고, 상기 홀에 솔더페이스트를 도포한 후, 스텐실 상부를 블레이드(Blade)로 가압한 후 이동시킴으로써, 홀에 대응하는 패드가 형성된다.A printing process for applying a solder paste on a printed circuit board includes disposing a stencil on a printed circuit board, which is a mold plate having holes in a region corresponding to a pad region that is to be electrically contacted with the electronic device, After the paste is applied, the upper portion of the stencil is pressed by a blade and then moved, whereby a pad corresponding to the hole is formed.
이후, 솔더페이스트 검사 공정을 통해서, 예컨대 솔더페이스트가 패드의 형상으로 도포되었는지(즉, 홀의 평면적 형상 전체적으로 솔더페이스트가 도포되었는지), 솔더페이스트의 부피가 디자인된 패드의 부피보다 작은지(즉, 스텐실의 두께보다 작은 두께로 솔더페이스트가 도포되었는지), 반대로 솔더페이스트의 부피가 디자인된 패드의 부피보다 큰지(즉, 스텐실의 두께보다 큰 두께로 솔더페이스트가 도포되었는지) 등의 여부를 검사하게 된다.Thereafter, through the solder paste inspecting process, for example, whether the solder paste is applied in the form of a pad (i.e., whether the solder paste has been applied over the entire planar shape of the hole), whether the volume of the solder paste is less than the volume of the pad (I.e., whether the solder paste has been applied to a thickness larger than the thickness of the stencil), or the like, or the like, if the volume of the solder paste is larger than the volume of the designed pad.
이후, 솔더페이스트에 전자 소자를 부착하고 리플로우 공정을 실행한 후, 결과물을 검사하는 사후광학검사공정을 수행한다. 이러한 사후광학검사공정에서, 전자 소자가 솔더페이스트에 의해 인쇄회로기판의 패드에 양호하게 접합되었는지 검사하는 방법에 대한 연구가 계속되고 있다.Thereafter, an electronic device is attached to the solder paste, a reflow process is performed, and a post-inspection process is performed to inspect the resulting product. In such post-optical inspection processes, research continues on a method for checking whether an electronic element is well bonded to a pad of a printed circuit board by solder paste.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전자 소자가 솔더페이스트에 의해 인쇄회로기판의 패드에 양호하게 접합되었는지 검사하는 3차원 검사방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a three dimensional inspection method for inspecting whether an electronic device is well bonded to a pad of a printed circuit board by solder paste .
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 이러한 검사방법을 이용한 3차원 검사장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a three-dimensional inspection apparatus using the inspection method.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 3차원 검사방법은, 2차원 형태를 검사하여, 리드의 단부 및 솔더의 단부를 파악하는 단계와, 3차원 형태를 검사하여 파악된 상기 리드의 단부 및 상기 솔더의 단부로부터 솔더의 윤곽(contour)을 파악하는 단계, 및 파악된 상기 솔더의 윤곽으로보터 불량여부를 판별하는 단계를 포함한다.A three-dimensional inspection method according to an exemplary embodiment of the present invention includes the steps of inspecting a two-dimensional shape to grasp an end of a lead and an end of the solder, Grasping the contour of the solder from the end of the solder, and determining whether the solder is defective with the outline of the solder.
예컨대, 상기 불량여부를 판별하는 단계는, 파악된 상기 솔더의 윤곽으로부터 상기 리드의 단부 측면에 부착된 솔더의 높이를 측정하는 단계와, 상기 리드의 단부 측면으로부터 상기 솔더의 단부까지의 거리를 측정하는 단계, 및 상기 높이와 상기 거리의 비가 기 설정 범위를 벋어나는 경우 불량으로 판별하는 단계를 포함할 수 있다.For example, the step of determining whether the solder is defective may include: measuring a height of the solder attached to the side surface of the end of the lead from the outline of the solder; measuring a distance from the side surface of the lead to the end of the solder And determining that the ratio of the height to the distance is defective when the ratio is out of the predetermined range.
이와 다르게, 상기 불량여부를 판별하는 단계는, 상기 솔더의 단부로부터 상기 리드의 단부 측면까지 거리 W를 측정하는 단계와, 상기 솔더의 단부로부터 W/n(n은 1보다 큰 양의 실수) 거리 이격된 위치의 솔더 높이(h)를 측정하는 단계, 및 상기 W/n과 상기 높이(h)의 비가 기 설정 범위를 벋어나는 경우 불량으로 판별하는 단계를 포함할 수 있다.Alternatively, the step of determining whether the solder is bad may include determining a distance W from the solder end to the end side of the lead, and determining W / n (where n is a positive real number greater than one) from the end of the solder Measuring a solder height (h) at a spaced position, and determining that the ratio of the W / n and the height (h) is out of a predetermined range to be defective.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 3차원 검사장치는, 측정 스테이지부, 적어도 하나의 조명부, 영상촬영부 및 제어부를 포함한다. 상기 측정 스테이지부는 측정대상물을 지지한다. 상기 조명부는 광원 및 격자를 포함하며, 상기 측정대상물에 격자무늬조명을 조사한다. 상기 영상촬영부는 상기 측정대상물에서 반사되어 나오는 격자 이미지를 촬상한다. 상기 제어부는 상기 측정 스테이지부, 상기 조명부 및 상기 영상촬영부를 제어하고, 2차원 형태를 검사하여, 리드 및 솔더의 단부를 파악하고, 3차원 형태를 검사하여 파악된 상기 리드 및 솔더의 단부로부터 솔더의 윤곽(contour)을 파악한 후, 파악된 상기 솔더의 윤곽으로보터 불량여부를 판별한다.A three-dimensional inspection apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention includes a measurement stage unit, at least one illumination unit, an image pickup unit, and a control unit. The measurement stage section supports the measurement object. The illumination unit includes a light source and a grating, and irradiates the measurement object with grating light. The image capturing unit captures a grid image reflected by the measurement object. The control unit controls the measurement stage unit, the illumination unit, and the image pickup unit, inspects the two-dimensional shape, grasps the ends of the leads and the solder, The contour of the solder is determined, and it is determined whether or not the solder is defective based on the outline of the solder.
예컨대, 상기 3차원 검사장치는 상기 2차원 형태를 검사하기 위하여 상기 측정대상물에 백색광을 조사하는 2차원 형상측정용 조명을 더 포함할 수 있다.For example, the three-dimensional inspection apparatus may further include a two-dimensional shape measurement light for irradiating the measurement object with white light to inspect the two-dimensional shape.
이러한, 상기 2차원 형상측정용 조명은, 상기 영상촬영부를 중심으로 원형의 광을 조사할 수 있다.Such illumination for two-dimensional shape measurement can irradiate circular light around the image pickup section.
상기 제어부는 불량여부를 판별하기 위해서, 파악된 상기 솔더의 윤곽으로부터 상기 리드의 단부 측면에 부착된 솔더의 높이를 산출하고, 상기 리드의 단부 측면으로부터 상기 솔더의 단부까지의 거리를 산출한 후, 상기 높이와 상기 거리의 비가 기 설정 범위를 벋어나는 경우 불량으로 판별할 수 있다.The controller calculates the height of the solder attached to the side surface of the end of the lead from the outline of the detected solder to calculate the distance from the side surface of the lead to the end of the solder, If the ratio of the height to the distance is out of the predetermined range, it can be determined as a failure.
이와 다르게, 상기 제어부는 불량여부를 판별하기 위해서, 상기 솔더의 단부로부터 상기 리드의 단부 측면까지 거리 W를 산출하고, 상기 솔더의 단부로부터 W/n(n은 1보다 큰 양의 실수) 거리 이격된 위치의 솔더 높이(h)를 산출한 후, 상기 W/n과 상기 높이(h)의 비가 기 설정 범위를 벋어나는 경우 불량으로 판별할 수 있다.Alternatively, the controller calculates a distance W from the end of the solder to the end side of the lead to determine whether the solder is defective, and the distance W / n (n is a positive real number greater than 1) The solder height h at the position where the solder is to be formed is calculated and if the ratio of the W / n and the height h is out of the predetermined range, it can be judged as defective.
본 발명에 따르면, 전자 소자가 솔더페이스트에 의해 인쇄회로기판의 패드에 양호하게 접합되었는지 검사할 수 있다.According to the present invention, it is possible to check whether the electronic element is well bonded to the pad of the printed circuit board by the solder paste.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가 지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms " comprising " or " comprising ", etc. are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
또한, 기능을 설명한 구성요소는 상기 기능을 수행하기 위한 과정을 수행하는 각 부품의 결합을 의미할 수 있으며, 또한 각 구성요소의 기능을 복합하여 하나의 구성요소로 나타낼 수도 있다.In addition, a component describing a function may mean a combination of components performing the process for performing the function, and may also be represented as one component by combining the functions of the components.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present application Do not.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.
도 1은 인쇄회로기판의 패드에 전자 소자가 솔더페이스트에 의해 부착된 모습을 도시하는 단면도이다. 도 2는 도 1의 A부분에 대한 확대도이고, 도 3은 도 2의 평면도이다.1 is a cross-sectional view showing a state where an electronic element is attached to a pad of a printed circuit board by solder paste. Fig. 2 is an enlarged view of part A of Fig. 1, and Fig. 3 is a plan view of Fig. 2. Fig.
도 1 내지 3을 참조하면, 패드(20)가 형성된 인쇄회로기판(30) 위에는 전자 소자(1)가 솔더페이스트(40)에 의해 부착된다. 보다 상세히 전자 소자(1)는 패키지(11)와 리드(12)를 포함하며, 리드(12)가 솔더페이스트(40)에 의해서 패드(20)와 전기적으로 연결되도록 부착된다.1 to 3, an
이때, 솔더페이스트(40)의 형상이 불량한 경우, 리드(12)가 패드(20)로부터 떨어지는 불량이 발생할 수 있다. 따라서, 솔더페이스트(40)의 형상을 측정할 필요가 있다.At this time, if the shape of the
도 6은 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 3차원 검사방법을 도시한 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a three-dimensional inspection method according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 3차원 검사방법에 의하면 먼저 2차원 형태를 검사하여, 리드 및 솔더의 단부를 파악하고(단계 S101), 3차원 형태를 검사하여 파악된 상기 리드 및 솔더의 단부로부터 솔더의 윤곽(contour)을 파악한 후(단계 S102), 파악된 상기 솔더의 윤곽으로보터 불량여부를 판별한다(단계 S103).Referring to FIG. 6, in the 3D inspection method according to an exemplary embodiment of the present invention, the 2D shape is first inspected to determine the ends of the leads and the solder (step S101) After determining the contour of the solder from the end of the lead and the solder (step S102), it is determined whether or not the solder is defective based on the outline of the solder (step S103).
도 3과 같이 먼저 리드의 단부(B) 및 솔더의 단부(A)를 파악(단계 S101)하기 위해서는, 2차원적 이미지가 필요하다. 모아레패턴을 이용한 위상천이 방식의 3차원 검사장치는 높이가 측정되므로, 도 4a에서와 같이 리드의 단부(B) 및 솔더의 단부(A)가 명확히 볼 수 있는 경우에는 문제되지 않지만, 도 4b에서와 같이, 리드의 단부(B) 및 솔더의 단부(A)가 명확히 구분되지 않는 경우에 문제가 발생될 수 있다. 이를 위해서 2차원적 이미지(예컨대 사진)를 이용하여 리드의 단부(B) 및 솔더의 단부(A)를 명확히 한다.As shown in Fig. 3, in order to grasp the end portion B of the lead and the end portion A of the solder (Step S101), a two-dimensional image is required. Since the height of the 3D inspection apparatus using the phase shift method is measured, it is not a problem when the end portion B of the lead and the end portion A of the solder can be clearly seen as in FIG. 4A, A problem may arise when the end portion B of the lead and the end portion A of the solder are not clearly distinguished. For this purpose, a two-dimensional image (e.g., a photograph) is used to clarify the end B of the lead and the end A of the solder.
다음으로, 3차원 형태를 검사하여 파악된 상기 리드의 단부(B) 및 솔더의 단부(A)로부터 솔더의 윤곽(contour)을 파악한다(단계 S102).Next, the contour of the solder is grasped from the end portion B of the lead and the end portion A of the solder, which are detected by checking the three-dimensional shape (Step S102).
도 2에서 보여지는 바와 같이, 리드의 단부(B) 및 솔더(40)의 단부(A) 사이의 거리(W)를 측정하고, 리드의 단부(B)에서 솔더(40)가 부착된 높이(H)를 측정한다.The distance W between the end portion B of the lead and the end portion A of the
이후, W와 H의 비, 예컨대, θ값(tan-1(H/W))의 범위가 기 설정된 값 범위일 경우, 솔더(40)를 양호한 것으로 파악하고, 기 설정된 값 범위를 벗어나는 경우, 솔더(40)를 불량으로 파악할 수 있다.Thereafter, when the range of the ratio W and H, for example, the range of the value of the angle tan -1 (H / W) is within the preset value range, the
한편, W와 H의 비를 구하기 이전 또는 이후에 H값이 기 설정된 값의 범위를 벗어나는 경우, 먼저 불량으로 파악할 수 있다. θ값(tan-1(H/W))의 범위가 기 설정 범위에 들어가는 경우에도, H값이 지나치게 작은 경우에는 리드(12)와 패드(20) 사이의 접촉이 불량할 수 있기 때문이다.On the other hand, if the H value deviates from the predetermined value range before or after the ratio of W and H is obtained, it can be grasped as a defect first. This is because, even when the range of the angle θ (tan -1 (H / W)) falls within the predetermined range, the contact between the
한편, 솔더페이스트에 따라서, 솔더(40)의 윤곽이 도 2에서 도시된 바와 같이, 오목한 경우(a), 플랫한 경우(b) 및 볼록한 경우(c)를 가질 수 있다. 이러한 경우를 위하여 또다른 기준이 제시될 수 있다.On the other hand, according to the solder paste, the outline of the
도 5는 도 1의 A부분에 대한 또다른 확대도이다.Fig. 5 is another enlarged view of part A of Fig.
도 5를 참조하면, 솔더페이스트에 따라서, 솔더(40)의 윤곽이 도 2에서 도시된 바와 같이, 오목한 경우(a), 플랫한 경우(b) 및 볼록한 경우(c)의 불량검출을 위해서, 상기 솔더의 단부로부터 리드의 상기 단부 측면까지 거리 W를 측정하고, 상기 단부로부터 W1 즉, W/n(n은 1보다 큰 양의 실수) 거리 이격된 위치의 솔더 높이(h)를 측정하는 단계, 및 상기 W/n과 상기 높이(h)의 비가 기 설정 범위를 벋어나는 경우 불량으로 판별할 수 있다.5, in order to detect defects in the concave (a), flat (b), and convex cases (c) as shown in Fig. 2, the outline of the
도 7은 본 발명의 예시적인 일 실시에에 의한 3차원 검사장치의 블럭도이다.7 is a block diagram of a three-dimensional inspection apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 의한 3차원 검사방법에 사용되는 3차원 검사장치는 측정 스테이지부(100), 영상 촬영부(200), 제1 및 제2 조명부들(300, 400), 영상 획득부(500) 및 모듈 제어부(600)와 중앙 제어부(700)를 포함하는 제어부를 포함할 수 있다.7, the three-dimensional inspection apparatus used in the three-dimensional inspection method according to the present exemplary embodiment includes a
상기 측정 스테이지부(100)는 측정 대상물(10)을 지지하는 스테이지(110) 및 상기 스테이지(110)를 이송시키는 스테이지 이송유닛(120)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 스테이지(110)에 의해 상기 측정 대상물(10)이 상기 영상 촬영부(200)와 상기 제1 및 제2 조명부들(300, 400)에 대하여 이동함에 따라, 상기 측정 대상물(10)에서의 측정위치가 변경될 수 있다.The
상기 영상 촬영부(200)는 상기 스테이지(110)의 상부에 배치되어 상기 측정 대상물(10)로부터 반사되어온 광을 인가받아, 상기 측정 대상물(10)에 대한 영상을 측정한다. 즉, 상기 영상 촬영부(200)는 상기 제1 및 제2 조명부들(300, 400)에서 출사되어 상기 측정 대상물(10)에서 반사된 광을 인가받아, 상기 측정 대상물(10)의 영상을 촬영한다.The
상기 영상 촬영부(200)는 카메라(210), 결상렌즈(220), 필터(230) 및 2차원 형상 측정용조명(240)을 포함할 수 있다. 상기 카메라(210)는 상기 측정 대상물(10)로부터 반사되는 광을 인가받아 상기 측정 대상물(10)의 평면영상을 촬영하고, 일례로 CCD 카메라나 CMOS 카메라 중 어느 하나가 적용될 수 있다. 상기 결상렌즈(220)는 상기 카메라(210)의 하부에 배치되어, 상기 측정 대상물(10)에서 반사되는 광을 상기 카메라(210)에서 결상시킨다. The
상기 필터(230)는 상기 결상렌즈(220)의 하부에 배치되어, 상기 측정 대상물(10)에서 반사되는 광을 여과시켜 상기 결상렌즈(220)로 제공하고, 일례로 주파수 필터, 컬러필터 및 광세기 조절필터 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 2차원형상 측정용조명(240)은 상기 필터(230)의 하부에 배치되어, 상기 측정 대상물(10)의 2차원 형상과 같은 특이영상을 촬영하기 위해 상기 측정 대상물(10)로 광을 제공할 수 있다. 여기서 상기 2차원형상 측정용조명(240)은 편의상 영상 촬영부(200)의 구성부품인 것으로 기재하였으나, 영상촬영부(20O)의 구성요소가 아닌 별도의 구성요소일 수 있음은 당연하다. 이러한 2차원형상 측정용조명(240)은 도 3에서 도시된 바와 같이, 리드의 단부(B) 및 솔더의 단부(A) 측정에 사용된다.The
2차원 형상측정용 조명(240)은, 상기 영상촬영부(200)의 카메라(210)를 중심으로 원형의 광을 조사하여 모든 방향각의 대칭성을 담보할 수 있다. 도면에서, 상기 2차원 형상측정용 조명(240)은 1개의 단으로 형성되어 있으나, 지름이 서로 상이한 2개 이상의 단으로 형성될 수 있고, 원형의 램프 또는 LED가 원형으로 배열된 조명이 사용될 수 있다.The
상기 제1 조명부(300)는 상기 영상 촬영부(200)의 우측에 상기 측정 대상물(10)을 지지하는 상기 스테이지(110)에 대하여 경사지게 배치될 수 있다. 상기 제1 조명부(300)는 제1 조명유닛(310), 제1 격자유닛(320), 제1 격자 이송유닛(330) 및 제1 집광렌즈(340)를 포함할 수 있다. 상기 제1 조명유닛(310)은 조명원과 적어도 하나의 렌즈로 구성되어 광을 발생시키고, 상기 제1 격자유닛(320)은 상기 제1 조명유닛(310)의 하부에 배치되어 상기 제1 조명유닛(310)에서 발생된 광을 격자무늬 패턴을 갖는 제1 격자 패턴광으로 변경시킨다. The
상기 제1 격자 이송유닛(330)은 상기 제1 격자유닛(320)과 연결되어 상기 제1 격자유닛(320)을 이송시키고, 일례로 PZT(Piezoelectric) 이송유닛이나 미세직선 이송유닛 중 어느 하나로 적용될 수 있다. 상기 제1 집광렌즈(340)는 상기 제1 격자유닛(320)의 하부에 배치되어 상기 제1 격자유닛(320)로부터 출사된 상기 제1 격자 패턴광을 상기 측정 대상물(10)로 집광시킨다.The first
상기 제2 조명부(400)는 상기 영상 촬영부(200)의 좌측에 상기 측정 대상물(10)을 지지하는 상기 스테이지(110)에 대하여 경사지게 배치될 수 있다. 상기 제2 조명부(400)는 제2 조명유닛(410), 제2 격자유닛(420), 제2 격자 이송유닛(430) 및 제2 집광렌즈(440)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제2 조명부(400)는 위에서 설명한 상기 제1 조명부(300)와 실질적으로 동일하므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.The
상기 제1 조명부(300)는 상기 제1 격자 이송유닛(330)이 상기 제1 격자유닛(320)을 N번 순차적으로 이동하면서, 상기 측정 대상물(10)로 N개의 제1 격자 패턴광들을 조사할 때, 상기 영상 촬영부(200)는 상기 측정 대상물(10)에서 반사된 상기 N개의 제1 격자 패턴광들을 순차적으로 인가받아 N개의 제1 패턴영상들을 촬영할 수 있다. The
또한, 상기 제2 조명부(400)는 상기 제2 격자 이송유닛(430)이 상기 제2 격자유닛(420)을 N번 순차적으로 이동하면서, 상기 측정 대상물(10)로 N개의 제2 격자 패턴광들을 조사할 때, 상기 영상 촬영부(200)는 상기 측정 대상물(10)에서 반사된 상기 N개의 제2 격자 패턴광들을 순차적으로 인가받아 N개의 제2 패턴영상들을 촬영할 수 있다. 여기서, 상기 N은 양의 실수로, 일례로 3 또는 4일 수 있다.The second illuminating
한편, 본 실시예에서는 상기 제1 및 제2 격자 패턴광들을 발생시키는 조명장치로 상기 제1 및 제2 조명부들(300, 400)만을 설명하였으나, 이와 다르게 상기 조명부의 개수는 3개 이상일 수도 있다. 즉, 상기 측정 대상물(10)로 조사되는 격자 패턴광이 다양한 방향에서 조사되어, 다양한 종류의 패턴영상들이 촬영될 수 있다.In the present embodiment, only the first and
예를 들어, 3개의 조명부들이 상기 영상 촬영부(200)를 중심으로 정삼각형 형태로 배치될 경우, 3개의 격자 패턴광들이 서로 다른 방향에서 상기 측정 대상물(10)로 인가될 수 있고, 4개의 조명부들이 상기 영상 촬영부(200)를 중심으로 정사각형 형태로 배치될 경우, 4개의 격자 패턴광들이 서로 다른 방향에서 상기 측정 대상물(10)로 인가될 수 있다.For example, when three illumination units are arranged in an equilateral triangle shape around the
복수의 조명부들 중 어느 하나의 조명부에서 출사된 격자 패턴광이 상기 측정 대상물(10)로 조사될 때, 상기 측정 대상물(10) 상에는 격자무늬 패턴 이미지가 형성된다. 이때, 상기 격자무늬 패턴 이미지는 복수개의 격자무늬들을 포함하고 있는데, 본 실시예에서 상기 격자무늬들 사이의 간격, 즉 격자피치를 측정범위(λ)이라고 정의한다.A grid pattern image is formed on the
한편, 상기 측정범위(λ)는 상기 격자 패턴광들의 종류와 상관없이 동일한 값을 가질 수 있지만, 이와 다르게 상기 격자 패턴광들의 종류에 따라 서로 다른 값을 가질 수도 있다. 이때, 상기 측정범위(λ)는 상기 격자 패턴광들의 종류에 따라 적어도 2개 이상이 서로 상이한 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 제1 조명부(300)에서 발생된 상기 제1 격자 패턴광에 의한 격자무늬 패턴 이미지는 제1 측정범위의 격자무늬들을 갖고, 상기 제2 조명부(400)에서 발생된 상기 제2 격자 패턴광에 의한 격자무늬 패턴 이미지는 상기 제1 측정범위와 다른 제2 측정범위의 격자무늬들을 가질 수 있다.Meanwhile, the measurement range (?) May have the same value regardless of the type of the grating light, but may have a different value depending on the type of the grating light. At this time, it is preferable that at least two or more of the measurement range (λ) are different from each other depending on the type of the grid pattern light. For example, the grid pattern image of the first grid pattern light generated in the
복수의 조명부들 중 어느 하나의 조명부에서 출사된 격자 패턴광이 상기 측정 대상물(10)로 조사될 때, 상기 카메라(210)에서 촬영된 영상에는 상대적으로 어두운 그림자 영역(shadow area) 및 상대적으로 밝은 포화 영역(saturation area)이 형성될 수 있다.When a grid pattern light emitted from any one of the plurality of illumination units is irradiated onto the
예를 들어, 도 3과 같이 우측 방향에서 격자 패턴광이 상기 측정 대상물(10)로 인가될 때, 일반적으로 상기 포화 영역은 상기 측정 대상물의 우측부분에서 주로 형성되고, 상기 그림자 영역은 상기 측정 대상물의 좌측부분에서 주로 형성될 수 있다. 반면, 도 4와 같이 좌측 방향에서 격자 패턴광이 우측 방향에서 임의의 광이 상기 측정 대상물(10)로 인가될 때, 일반적으로 상기 포화 영역은 상기 측정 대상물의 우측부분에서 주로 형성되고, 상기 그림자 영역은 상기 측정 대 상물의 좌측부분에서 주로 형성될 수 있다. 따라서, 서로 대향하는 위치에 제1 조명부(300)와 제2 조명부(400)를 형성하는 경우, 이러한 그림자 영역을 제거할 수 있다.For example, when the grid pattern light is applied to the
상기 영상 획득부(500)는 상기 영상 촬영부(200)의 카메라(210)와 전기적으로 연결되어, 상기 카메라(210)로부터 상기 패턴영상들을 획득하여 저장한다. 예를 들어, 상기 영상 획득부(500)는 상기 카메라(210)에서 촬영된 상기 N개의 제1 패턴영상들 및 상기 N개의 제2 패턴영상들을 인가받아 저장하는 이미지 시스템을 포함한다.The
상기 모듈 제어부(600)는 상기 측정 스테이지부(100), 상기 영상 촬영부(200), 상기 제1 조명부(300) 및 상기 제2 조명부(400)와 전기적으로 연결되어 제어한다. 상기 모듈 제어부(600)는 예를 들어, 조명 콘트롤러, 격자 콘트롤러 및 스테이지 콘트롤러를 포함한다. 상기 조명 콘트롤러는 상기 제1 및 제2 조명유닛들(310, 410)을 각각 제어하여 광을 발생시키고, 상기 격자 콘트롤러는 상기 제1 및 제2 격자 이송유닛들(330, 430)을 각각 제어하여 상기 제1 및 제2 격자유닛들(320, 420)을 이동시킨다. 상기 스테이지 콘트롤러는 상기 스테이지 이송유닛(120)을 제어하여 상기 스테이지(110)를 상하좌우로 이동시킬 수 있다.The
상기 중앙 제어부(700)는 상기 영상 획득부(500) 및 상기 모듈 제어부(600)와 전기적으로 연결되어 각각을 제어한다. 구체적으로, 상기 중앙 제어부(700)는 상기 영상 획득부(500)의 이미지 시스템으로부터 상기 N개의 제1 패턴영상들 및 상기 N개의 제2 패턴영상들을 인가받아, 이를 처리하여 상기 측정 대상물의 3차원 형 상을 측정할 수 있다. 또한, 상기 중앙 제어부(700)는 상기 모듈 제어부(600)의 조명 콘트롤러, 격자 콘트롤러 및 스테이지 콘트롤러을 각각 제어할 수 있다. 이와 같이, 상기 중앙 제어부는 이미지처리 보드, 제어 보드 및 인터페이스 보드를 포함할 수 있다.The
또한 상기 제어부(500)는 앞서 설명된 방법으로 불량여부를 판단한다. 즉, 상기 제어부(500)는 2차원 형태를 검사하여, 리드 및 솔더의 단부를 파악하고, 3차원 형태를 검사하여 파악된 상기 리드 및 솔더의 단부로부터 솔더의 윤곽(contour)을 파악한 후, 파악된 상기 솔더의 윤곽으로보터 불량여부를 판별한다.Also, the
본 발명에 의하면, 전자 소자가 솔더페이스트에 의해 인쇄회로기판의 패드에 양호하게 접합되었는지 검사할 수 있다.According to the present invention, it is possible to check whether the electronic element is well bonded to the pad of the printed circuit board by the solder paste.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다. 따라서, 전술한 설명 및 아래의 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical and exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the foregoing description and drawings are to be regarded as illustrative rather than limiting of the present invention.
도 1은 인쇄회로기판의 패드에 전자 소자가 솔더페이스트에 의해 부착된 모습을 도시하는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a state where an electronic element is attached to a pad of a printed circuit board by solder paste.
도 2는 도 1의 A부분에 대한 확대도이다.2 is an enlarged view of a portion A in Fig.
도 3은 도 2의 평면도이다.3 is a plan view of Fig.
도 4a 및 4b는 3차원 형상측정장치를 통해서 측정된 도 1의 A부분의 개략도이다.Figs. 4A and 4B are schematic views of part A of Fig. 1 measured through a three-dimensional shape measuring apparatus. Fig.
도 5는 도 1의 A부분에 대한 또다른 확대도이다.Fig. 5 is another enlarged view of part A of Fig.
도 6은 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 3차원 검사방법을 도시한 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a three-dimensional inspection method according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 예시적인 일 실시에에 의한 3차원 검사장치의 블럭도이다.7 is a block diagram of a three-dimensional inspection apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
<주요 도면번호에 대한 간단한 설명><Short description of main drawing number>
1: 전자 소자 11: 패키지1: electronic device 11: package
12: 리드 20: 패드12: lead 20: pad
30: 인쇄회로기판 40: 솔더페이스트30: printed circuit board 40: solder paste
10 : 측정 대상물 100 : 측정 스테이지부10: Measurement object 100: Measurement stage
110: 스테이지 120: 스테이지 이송유닛110: stage 120: stage transfer unit
200 : 영상 촬영부 210: 카메라200: image capturing unit 210: camera
220: 결상렌즈 230: 필터220: image forming lens 230: filter
240: 2차원 형상 측정용 조명 310: 제1 조명 유닛240: illumination for two-dimensional shape measurement 310: first illumination unit
320: 제1 격자 유닛 330: 제1 격자이송 유닛320: first grating unit 330: first grating transfer unit
340: 제1 집광렌즈 300 : 제1 조명부340: first condenser lens 300: first illumination unit
410: 제2 조명 유닛 420: 제2 격자 유닛410: second illumination unit 420: second grating unit
430: 제2 격자이송 유닛 440: 제2 집광렌즈430: second grating transfer unit 440: second condenser lens
400 : 제2 조명부 500 : 영상 획득부400: second illuminating unit 500: image acquiring unit
600 : 모듈 제어부 700 : 중앙 제어부600: module control unit 700: central control unit
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