KR101289880B1 - 리드형 구조물의 리드 간 동일평면성 계측 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

리드형 구조물의 리드 간 동일평면성 계측 시, 복수의 리드와 광투과성 재질의 격자 무늬 형태의 평판의 일면이 밀착되도록 위치시키고, 평판의 타면 방향에서 평판에 광원을 조사하고, 평판의 타면 방향에서 광원이 조사된 상태의 복수의 리드의 이미지를 센싱하고, 센싱된 이미지에 기초하여 복수의 리드 간 동일평면성을 계측하되, 센싱된 이미지로부터 복수의 리드 중 적어도 하나의 리드의 단부면에 발생된 간섭 무늬를 검출하여 리드 간 동일평면성을 계측한다.

Description

리드형 구조물의 리드 간 동일평면성 계측 장치 및 방법{Apparatus and method for measuring lead co-planarity of lead-type component}

본 발명은 리드형(lead-type) 구조물의 리드 간 동일평면성(co-planarity)을 계측하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 리드에 대한 동일평면성을 동시에 측정하는 계측 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 집적 회로 등의 전자 부품들은 외부와의 전기 도통을 위한 다수의 리드(lead)를 가지고 있다. 이와 같은, 리드형(lead-type) 전자 부품을 인쇄 회로 기판 등에 설치하기 위해서는 전자 부품의 리드를 기판 상에 접착시켜야 한다. 이를 위해, 기판 상에 박막형의 솔더(solder)를 입히고 그 위에 전자 부품의 여러 개 리드를 동시에 접촉시킨 뒤 가열하여 부품을 기판 상에 실장 하는 표면 실장 기술(SMT, Surface Mounting Technology)이 주로 사용되고 있다.

그런데, 기판 상에 솔더는 수십 마이크로미터 정도의 두께를 갖도록 박막형으로 입혀지므로, 전자 부품이 불량 없이 인쇄기판에 실장 되기 위해서는 각 리드 상호간 동일평면성(co-planarity)이 정밀하게 유지되어야 한다. 따라서, 리드 간 동일평면성 확보는 제품 공정의 신뢰성에 중요한 요소이다.

종래에는, 전자 부품의 리드 간 동일평면성을 계측하기 위해 리드형 전자 부품의 각 리드 형태를 직접 스캐닝하여 컨트롤러 등으로 분석하는 스캐닝 방식과, 다수의 리드에 대해 평면성을 동시에 측정하는 동시 측정 방식 등이 사용되고 있다.

참고로, 대한민국등록특허0218932호에서는, 전자 부품의 리드 간 편평도를 측정하기 위하여 리드형 전자 부품을 평판 상에 놓고 여러 각도에서 상이한 색상으로 조명하여, 평판의 하부에서 촬영된 영상에 기초하여 다수의 리드 간 편평도를 동시에 판별하는 방식을 개시하고 있다.

그런데, 종래의 리드 간 평면성을 계측하는 방식들 중 스캐닝 방식은 측정 시간이 오래 소요되고 데이터 후처리를 위한 이미지 프로세싱이 요구된다는 문제점이 있었다. 또한, 동시 측정 방식은 광학적 측정을 통해 다수의 리드의 편평도에 대한 데이터를 동시에 획득할 수는 있으나, 각 리드의 평편도 오차를 측정하기에는 제한이 있다는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라, 종래의 스캐닝 방식 및 동시 측정 방식에서는 리드의 분포 형태에 따라 측정 치구 변경 및 장비 재설정을 하는데 제한 요소가 많다는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 동시 측정 방식을 통해 리드형 구조물의 리드 간 동일평면성을 계측하되, 측정 조건의 조절 및 변경이 용이한 리드 간 동일평면성 계측 장치 및 그 계측 방법을 제공하고자 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 복수의 리드(lead)를 갖는 리드형(lead-type) 구조물의 리드 간 동일평면성 계측 장치는, 광투과성 재질의 격자 무늬 형태의 평판; 일면에 상기 복수의 리드 중 적어도 하나의 리드가 밀착된 상기 평판에 광원을 조사(照射)하되, 상기 평판의 타면 방향에서 광원을 조사하는 조명 수단; 상기 광원의 조사 시 상기 평판의 상기 타면 방향에서 상기 복수의 리드의 이미지를 센싱하는 이미지 센서; 및 상기 센싱된 이미지에 기초하여 상기 복수의 리드 간 동일평면성을 계측하는 계측 처리 모듈을 포함한다.

그리고, 본 발명의 다른 측면에 따른 복수의 리드(lead)를 갖는 리드형(lead-type) 구조물의 리드 간 동일평면성 계측 방법은, 상기 리드형 구조물의 복수의 리드와 광투과성 재질의 격자 무늬 형태의 평판의 일면이 밀착되도록 위치시키는 단계, 상기 평판의 타면 방향에서 상기 평판에 광원을 조사(照射)하는 단계, 상기 평판의 상기 타면 방향에서 상기 광원이 조사된 상태의 상기 복수의 리드의 이미지를 센싱하는 단계; 및 상기 센싱된 이미지에 기초하여 상기 복수의 리드 간 동일평면성을 계측하는 단계를 포함하되, 상기 리드 간 동일 평면성은, 상기 센싱된 이미지로부터 상기 복수의 리드 중 적어도 하나의 리드의 단부면에 발생된 간섭 무늬를 검출하여 계측된다.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 리드형 구조물의 복수의 리드와 밀착된 격자 무늬 형태의 평판 상에 광원을 조사하여 복수의 리드에 발생되는 간섭 무늬를 검출함으로써, 복수의 리드의 동일평면성을 동시에 측정할 수 있어 효율적이다.

그리고, 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 광투과성 재질의 격자 무늬 형태 평판을 통해 광원을 조사함으로써, 평판의 격자 간 간격, 광원 조사각, 및 이미지 측정각 등의 조건을 조절하여 복수의 리드의 평편도 오차 측정을 용이하게 할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 복수의 리드 간 동일평면성 계측 시 하나의 광원을 이동시켜 복수의 각도에서 광원을 조사할 수 있어 일반적인 광원만으로도 동일평면성 계측이 가능하므로, 레이저 또는 다수의 색상을 갖는 광원 등 특수 광원 또는 다수의 광원이 필요치 않아 효율적이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 간 동일평면성 계측 장치의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동일평면성 계측 처리 모듈의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 간 동일평면성 계측 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 간 동일평면성 계측 장치의 구성을 나타내는 구성도이다.

그리고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동일평면성 계측 처리 모듈의 블록도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 동일평면성 계측 장치(100)는 복수의 리드(lead)를 갖는 리드형(lead-type) 구조물의 리드 간 동일평면성을 계측하여 그 결과를 제공한다. 참고로, 동일평면성은 동일한 평면 내에 복수의 구성체가 자리하고 있는 상태를 의미하며, 본 발명의 일실시예에서는 리드형 구조물(예를 들어, 집적회로 등의 전자 부품 등)에 형성된 복수의 리드가 동일 평면에 모두 접촉할 수 있도록 평탄도를 갖는 상태를 의미한다.

구체적으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 간 동일평면성 계측 장치(100)는 평판(10), 조명 수단(20), 이미지 센서(30), 및 계측 처리 모듈(40)을 포함한다.

평판(10)은 격자(Ronchi Ruling) 무늬 형태이되, 광투과성 재질(예를 들어, 유리)의 평판으로, 표면이 고정밀도의 평탄도를 갖는 평판이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 리드 간 동일평면성 계측 시, 평판(10)의 일면에 리드형 구조물(2)의 복수의 리드(2-1 내지 2-4)를 밀착되도록 위치시키며, 리드형 구조물의 복수의 리드 중 평판(10)과 밀착 접촉되지 못하고 소정 거리 이격되어 있는 적어도 하나의 리드를 검출한다. 이때, 도 1에서는 리드형 구조물(2)의 4개의 리드(2-1 내지 2-4) 중 하나의 리드(2-3)가 밀착 접촉되지 못해 리드형 구조물(2)의 리드 간에 동일평면성을 갖지 못하는 것을 나타내었다.

참고로, 도 1에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 동일평면성 계측 장치(100)가 4개의 리드를 갖는 리드형 구조물(2)의 동일평면성을 계측하는 것을 설명하였으나, 동일평면성 계측 장치(100)가 계측할 수 있는 리드형 구조물의 리드 개수는 둘 이상일 경우 제한되지 않는다.

또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 리드형 구조물(2)의 각 리드의 단부(A)는 리드형 구조물(2)이 장착될 기판(예를 들어, 인쇄회로기판)(미도시) 상에 접촉되도록 수평 방향으로 절곡 형성된 형태일 수 있다. 참고로, 본 발명의 일 실시예에서는, 격자 무늬 형태의 평판(10)을 통과한 광원 조사 시 상기 평판(10)의 격자 무늬에 의해 상기 리드의 단부(A)면에 발생되는 간섭 무늬를 검출하여 리드 간 동일평면성을 계측할 수 있다.

조명 수단(20)은, 일면에 리드형 구조물의 적어도 하나의 리드가 밀착된 평판(10)에 광원을 조사(照射)하되, 평판(10)의 타면 방향에서 광원을 조사한다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이, 조명 수단(20)으로부터 조사된 광원은 평판(10)을 통과해 리드형 구조물(2)에까지 조사될 수 있다.

이때, 조명 수단(20)은 수평 방향으로 이동하여 둘 이상의 각도로 평판(10)에 광원을 조사할 수 있다. 참고로, 본 발명의 일 실시예에서는, 조명 수단(20)의 광원 조사에 의한 둘 이상의 광원 조사 각도 및 평판(10)의 격자 간 간격 등의 조건에 기초하여 리드형 구조물(2)의 리드 중 동일평면성을 갖지 못한 리드의 평편도 오차 값을 산출할 수 있다.

구체적으로, 도 1에는 도시하지 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 수단(20)은 수평의 지지대(미도시)를 따라 이동되는 구동 부재(미도시)와 연결될 수 있다. 즉, 조명 수단(20)에 연결된 구동 부재의 구동에 따라 조명 수단(20)이 수평 방향으로 이동되며, 상기 구동 부재의 각도 제어 구동에 따라 광원 조사 각도가 제어될 수 있다. 참고로, 조명 수단(20)의 이동은 이후 설명할 계측 처리 모듈(40)의 이동 방향, 이동 거리, 조사 각도 등의 변수 설정을 통해 제어될 수 있다.

이미지 센서(30)는 조명 수단(20)을 통한 광원의 조사 시 평판(10)의 타면 방향에서 평판(10) 및 복수의 리드(2-1 내지 2-4)의 이미지를 센싱한다. 그리고, 이미지 센서(30)는 상기 광원이 설정된 조사 각도로 조사될 때마다 센싱된 이미지를 계측 처리 모듈(40)로 전송한다. 참고로, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(30)는 CCD 등의 이미지 촬영 부재일 수 있다.

계측 처리 모듈(40)은 센싱된 이미지를 수신하여, 상기 센싱된 이미지에 기초하여 리드형 구조물(2)의 복수의 리드 간 동일평면성을 계측한다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 계측 처리 모듈(40)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 광원 이동 제어부(41), 동일평면성 계측부(42) 및 평편도 오차 산출부(43)를 포함하여 구성된다.

이때, 계측 처리 모듈(40)은 이미지 센서(30)를 통해 센싱된 이미지로부터 리드형 구조물(2)의 복수의 리드 중 단부면에 간섭 무늬가 검출된 적어도 하나의 리드의 평편도 오차를 산출한다.

상기 리드의 평편도 오차를 산출하기 위해서는 조명 수단(20)의 수평 이동에 따른 광원 조사 각도의 변경이 필요하며, 계측 처리 모듈(40)은 조명 수단(20)의 이동을 제어하기 위한 조건들을 설정하여 조명 수단(20) 측으로 제공할 수 있다.

이를 위해, 광원 이동 제어부(41)는 조명 수단(20)의 이동 방향, 이동 거리, 및 조사 각도 중 적어도 하나를 설정하고, 상기 설정에 따라 상기 조명 수단과 연결된 구동 부재의 구동을 제어한다.

그리고, 동일평면성 계측부(42)는 이미지 센서(30)로부터 센싱된 이미지를 수신하여, 센싱된 이미지로부터 리드형 구조물(2)의 복수의 리드 중 적어도 하나에 발생된 간섭 무늬를 검출하여 리드 간 동일평면성을 계측한다.

이때, 동일평면성 계측부(42)는 센싱된 이미지로부터 상기 복수의 리드 중 적어도 하나의 리드의 단부면에 간섭 무늬가 검출될 경우, 해당 리드를 상기 평판과 밀착되지 않은 리드로 판단하여 리드 간 동일평면성을 갖지 못한 것으로 계측한다.

또한, 평편도 오차 산출부(43)는 상기 계측된 리드 간 동일평면성 결과에 기초하여, 평판(10)과 밀착되지 않은 적어도 하나의 리드에 대한 각 평편도 오차 값을 산출한다. 참고로, 평편도 오차는 평판(10)과 리드 간에 이격된 거리 값을 의미한다.

구체적으로, 평편도 오차 산출부(43)는 하기 수학식 1을 이용하여 리드 별 평편도 오차 값을 산출할 수 있다.

<수학식 1>

이때, 상기 수학식 1에서, z는 평편도 오차이고, g는 평판(10)의 격자 간 간격이고, α는 광원의 입사각도(즉, 조명 수단의 광원 조사 각도), β는 이미지 센서(30)의 이미지 측정각도이며, N은 광원의 이동 시 동일 리드 상의 간섭 무늬 발생 횟수를 의미한다.

예를 들어, 이미지 센서(30)가 평판(10)의 수직 상에 위치하여 측정 각도(즉, β)가 0° (tan β = 0)이고, 평판(10)의 격자 간 간격이 0.05 mm이고(즉, g=0.05), 광원의 입사각도(즉, α)가 45°(tan α = 1)에서 63.3°(tan α = 2)로 변경될 때 간섭 무늬가 한번 발생했다면, 간섭 무늬가 발생한 리드는 다른 리드에 비해서 0.025 ~ 0.05 mm 정도의 평편도 오차를 갖는다.

이와 같은, 평편도 오차의 정도는 리드형 구조물의 크기나 리드 형태에 따라 평판(10)의 격자 간 간격, 광원 입사각 및 이미지 센서 측정각을 조절하여 산출할 수 있어 용이하다.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 간 동일 평면성 계측 방법에 대해서 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 간 동일 평면성 계측 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

먼저, 리드형 구조물의 복수의 리드와 광투과성 재질의 격자 무늬 형태의 평판의 일면이 밀착되도록 위치시켜 마련한다(S300).

그런 후, 평판의 타면 방향에서 평판에 광원을 조사한다(S310).

이때, 광원을 수평 방향으로 이동시켜 상기 평판 상에 둘 이상의 각도로 상기 광원이 조사되도록 할 수 있다.

그런 후, 평판의 타면 방향에서 평판 및 상기 광원이 조사된 상태의 복수의 리드의 이미지를 센싱한다(S320).

그런 후, 센싱된 이미지에 기초하여 복수의 리드 간 동일평면성을 계측한다(S330).

이때, 센싱된 이미지로부터 상기 복수의 리드 중 적어도 하나의 리드의 단부면에 발생된 간섭 무늬를 검출하여 계측한다.

구체적으로, 센싱된 이미지로부터 적어도 하나의 리드의 단부면에 간섭 무늬가 검출될 경우, 간섭 무늬가 검출된 리드를 평판과 밀착되지 않은 리드로 판단할 수 있다. 또한, 평판의 격자 간 간격, 광원의 입사각도, 이미지가 센싱된 측정각도, 및 광원의 이동 시 리드 상의 간섭 무늬 발생 횟수에 기초하여 상기 판단된 리드에 대한 평편도 오차를 산출할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 리드 간 동일평면성 계측 장치
10: 격자 무늬 형태 평판
20: 조명 소자
30: 이미지 센서
40: 계측 처리 모듈

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 복수의 리드(lead)를 갖는 리드형(lead-type) 구조물의 리드 간 동일평면성 계측 장치에 있어서,
   광투과성 재질의 격자 무늬 형태의 평판;
   일면에 상기 복수의 리드 중 적어도 하나의 리드가 밀착된 상기 평판에 광원을 조사(照射)하되, 상기 평판의 타면 방향에서 광원을 조사하는 조명 수단;
   상기 광원의 조사 시 상기 평판의 상기 타면 방향에서 상기 복수의 리드의 이미지를 센싱하는 이미지 센서; 및
   상기 센싱된 이미지에 기초하여 상기 복수의 리드 간 동일평면성을 계측하는 계측 처리 모듈을 포함하며,
   상기 조명 수단은 연결된 구동 부재의 구동에 따라 수평 방향으로 이동하여 둘 이상의 각도로 광원을 조사하고,
   상기 계측 처리 모듈은,
   상기 센싱된 이미지로부터 상기 복수의 리드 중 단부면에 간섭 무늬가 검출된 적어도 하나의 리드의 평편도 오차를 산출하되, 상기 평편도 오차는 하기 수학식 1을 이용하여 산출되는 것인, 리드 간 동일평면성 계측 장치.
   <수학식 1>
   

   

   
   (단, z는 평편도 오차, g는 상기 평판의 격자 간 간격, α는 광원의 입사각도, β는 이미지 센서의 이미지 측정각도, N은 상기 광원 이동 시 상기 리드 상의 간섭 무늬 발생 횟수)
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 계측 처리 모듈은,
   상기 조명 수단의 이동 방향, 이동 거리, 및 조사 각도 중 적어도 하나를 설정하고, 상기 설정에 따라 상기 조명 수단과 연결된 구동 부재의 구동을 제어하는 광원 이동 제어부;
   상기 이미지 센서로부터 센싱된 이미지를 수신하여 상기 이미지로부터 상기 복수의 리드 중 적어도 하나에 발생된 간섭 무늬를 검출하고, 상기 검출에 따라 상기 평판과 밀착되지 않은 적어도 하나의 리드를 판단하여 상기 리드 간 동일평면성을 계측하는 동일평면성 계측부; 및
   상기 계측된 리드 간 동일평면성 결과에 기초하여 상기 평판과 밀착되지 않은 리드에 대한 평편도 오차 값을 산출하는 평편도 오차 산출부를 포함하는, 리드 간 동일평면성 계측 장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 복수의 리드(lead)를 갖는 리드형(lead-type) 구조물의 리드 간 동일평면성 계측 방법에 있어서,
   상기 리드형 구조물의 복수의 리드와 광투과성 재질의 격자 무늬 형태의 평판의 일면이 밀착되도록 위치시키는 단계,
   상기 평판의 타면 방향에서 상기 평판에 광원을 조사(照射)하되, 상기 광원을 수평 방향으로 이동시켜 상기 평판 상에 둘 이상의 각도로 상기 광원이 조사되도록 하는 단계,
   상기 평판의 상기 타면 방향에서 상기 광원이 조사된 상태의 상기 복수의 리드의 이미지를 센싱하는 단계; 및
   상기 센싱된 이미지에 기초하여 상기 복수의 리드 간 동일평면성을 계측하는 단계를 포함하되,
   상기 리드 간 동일 평면성을 계측하는 단계는,
   상기 센싱된 이미지로부터 적어도 하나의 리드의 단부면에 간섭 무늬가 검출될 경우, 상기 간섭 무늬가 검출된 리드를 상기 평판과 밀착되지 않은 리드로 판단하는 단계와,
   상기 평판의 격자 간 간격, 상기 광원의 입사각도, 상기 이미지가 센싱된 측정각도, 및 상기 광원의 이동 시 상기 리드 상의 간섭 무늬 발생 횟수에 기초하여 상기 판단된 리드에 대한 평편도 오차를 산출하는 단계를 포함하며,
   상기 리드 간 동일 평면성은,
   상기 센싱된 이미지로부터 상기 복수의 리드 중 적어도 하나의 리드의 단부면에 발생된 간섭 무늬를 검출하여 계측되는, 리드 간 동일 평면성 계측 방법.

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