KR101531929B1 - 얼라인 장치 및 얼라인 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 얼라인 장치 및 얼라인 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 검사 카메라와 IR 조명의 중심점을 일치시키기 위한 얼라인 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 얼라인 장치는 중앙에 IR을 출광하는 IR 조명부와 종단(가장자리)에 적어도 두 개의 가시광선을 출광하는 가시광선 조명부를 포함하는 검사 조명, 상기 검사 조명을 전후 또는 좌우 방향 중 적어도 어느 하나의 방향으로 이동시키는 모션 스테이지, 상기 검사 조명으로부터 상단으로 일정 거리 이격된 위치에 배치되며, 출광하는 두 개의 가시광선의 간격과 동일한 간격으로 홀이 형성된 기판, 상기 기판으로부터 상단으로 일정 거리 이격된 위치에 형성되며, 상기 기판에 형성된 두 개의 홀 중앙 상단에 형성된 검사 카메라를 포함한다.

Description

얼라인 장치 및 얼라인 방법{Apparatus and method for align}

본 발명은 얼라인 장치 및 얼라인 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 검사 카메라와 IR 조명의 중심점을 일치시키기 위한 얼라인 장치 및 방법에 관한 것이다.

인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)은 각 종 전자부품을 표면에 실장하여 최종 회로를 구성하는 기판으로 반도체, 멀티미디어 기기, 통신기기, 각종 전자제품, 자동차 등 관련 산업에서 광범위하게 사용되고 있다.

인쇄회로기판의 제조 과정을 간략히 언급하자면, 안팎으로 동을 붙인 적층판을 재료로 하여 배선 패턴 필름을 사용하여 표면을 감광성 수지막에 노광하고, 이 감광성 수지의 특성을 사용하여 동을 원하는 패턴으로 에칭하여 배선 패턴(도금 패턴)을 형성한다. 이후 프레스기를 이용하여 패턴측과 절연층을 적층하고, 패턴층간의 전기적 접속을 위해 구멍을 형성한 후, 상기 구멍을 통하여 적층된 여러 층 사이를 전기적으로 연결시킨다. 이후 공기에 접해 동이 산화하는 것을 막거나 외적인 충격으로 동이 볏겨지는 것을 막거나 금속으로 인한 쇼트 방지를 위해 포토 솔더 레지스트(PSR부, Photo-imageable Solder Resist)를 사용하여 배선 부분 등을 커버한다.

이후 인쇄회로기판을 검사하는 단계가 필요한데, 이는 회로 패턴의 미세 선폭간의 간격, 회로 패턴에 대한 합선, 단락, 돌출, 패임, 변색 이물부착 및 솔더 레지스트의 외관, 이물 부착 등 각종 결합들을 검사하는 공정을 거친다.

즉, 불량 인쇄회로기판의 존재 여부를 파악하여 걸러내는 작업이 필요하다. 이 때, 인쇄회로기판의 효과적인 검사가 품질 및 생산성 향상에 관건이 되고 있고, 이에 따라 카메라 촬영을 통한 광학 검사 기법이 사용되고 있다.

한국공개특허 제2012-0105863호(발명의 명칭: 인쇄회로기판의 광학 검사 장치 및 방법)는 인쇄회로기판의 영상을 촬영하는 카메라, 미리 촬영된 기준 영상을 저장하는 템블릿 저장부, 상기 기준 영상을 기초로 상기 촬영된 영상의 기준 좌표를 설정함으로써 상기 촬영된 영상을 정렬하는 영상 정렬부, 및 상기 정렬된 영상을 상기 기준 영상과 비교하여 상기 인쇄회로기판 상의 불량 여부를 검사하는 제1검사부를 포함하는 인쇄회로기판의 광학 검사 장치를 제안하고 있다.

또한 한국공개특허 제2009-0078566호(발명의 명칭: 기판 에지 검사장치 및 방법)은 기판을 적재하기 위한 작업 테이블, 상기 기판에 형성된 정렬마크의 이미지를 촬영하기 위한 복수의 정렬검사 카메라, 상기 기판의 에지면을 검사하기 위한 복수의 라인스캔 카메라 및 상기 작업 테이블의 위치를 제어하기 위한 이송수단을 포함하는 기판 에지 검사장치를 제안하고 있다.

검사 카메라는 IR 검사 조명에서 출광하는 IR을 이용하여 기판의 영상을 촬영한다. 따라서 검사 카메라와 IR 검사 조명의 중심점을 일치시켜야 기판의 영상을 정확하게 촬영할 수 있다. 하지만, IR 검사 조명에서 출광하는 IR은 육안으로 보이지 않기 때문에 인위적으로 검사 카메라와 IR 검사 조명의 중심점을 정확하게 맞출 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는 검사 카메라와 IR 검사 조명의 중심점을 정확하게 맞출 수 있는 얼라인 방안을 제안함에 있다.

이를 위해 본 발명의 얼라인 장치는 중앙에 IR을 출광하는 IR 조명부와 종단(가장자리)에 적어도 두 개의 가시광선을 출광하는 가시광선 조명부를 포함하는 검사 조명, 상기 검사 조명을 전후 또는 좌우 방향 중 적어도 어느 하나의 방향으로 이동시키는 모션 스테이지, 상기 검사 조명으로부터 상단으로 일정 거리 이격된 위치에 배치되며, 출광하는 두 개의 가시광선의 간격과 동일한 간격으로 홀이 형성된 기판, 상기 기판으로부터 상단으로 일정 거리 이격된 위치에 형성되며, 상기 기판에 형성된 두 개의 홀 중앙 상단에 형성된 검사 카메라를 포함한다.

본 발명에 따른 IR 조명 얼라인 장치는 검사 조명과 검사 카메라 사이에 홀이 형성된 기판을 배치하고, 검사 조명에서 출광된 가시광선이 홀의 통과하는 지점을 획득하기 위해 검사 조명을 전후 또는 좌우로 이동한다. 즉 검사 조명에서 출광된 가시광선이 홀을 통과하는 지점이 검사 조명과 검사 카메라의 얼라인이 일치하는 지점이다. 이와 같이 본 발명은 검사 조명과 검사 카메라의 얼라인을 용이하게 일치시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 얼라인 장치에서 얼라인이 필요한 이유를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 IR 조명 얼라인 장치를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 검사 조명을 도시하고 있다.
도 4는 검사 조명과 기판에 형성된 홀의 얼라인이 일치된 경우와 일치되지 않은 경우를 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 기판의 구조를 도시한 도면이다
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 IR 조명 얼라인 장치를 도시한 다른 도면이다.
도 7은 도 6에 도시되어 있는 IR 조명 얼라인 장치의 측면도를 도시하고 있다.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 얼라인 장치에서 얼라인이 필요한 이유를 설명하기 위한 도면이다. 이하 도 1을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 얼라인 장치에서 얼라인이 필요한 이유에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 1에 의하면, 상단에 검사 카메라가 위치하고 있으며, 하단에 IR 검사 조명이 위치하고 있다. 또한, 검사 카메라와 IR 검사 조명의 사이에는 검사 대상체가 위치한다. 즉, 검사 카메라는 IR 검사 조명에서 출광된 IR을 이용하여 검사 대상체의 불량 여부를 검사한다. 이 경우 검사 카메라와 IR 검사 조명은 동일 선상에 위치하여야 검사 대상체의 불량 여부를 정확하게 검사할 수 있다.

하지만, IR 검사 조명에서 출광하는 IR은 육안으로 보이지 않기 때문에 별도의 방식을 이용하여 검사 카메라와 IR 검사 조명을 얼라인을 조정하는 방안이 필요하다.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 IR 조명 얼라인 장치를 도시하고 있다. 이하 도 2를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 IR 조명 얼라인 장치에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 2에 의하면, IR 조명 얼라인 장치는 검사 카메라, 타켓 홀이 형성되어 있는 기판, 검사 조명을 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 IR 조명 얼라인 장치에 포함될 수 있음은 자명하다.

본 발명에서 제안하는 검사 조명(110)은 IR을 출광하는 복수의 조명부(IR 조명부)(112)와 특정 색상의 가시광선을 출광하는 조명부(가시광선 조명부)(114)를 포함한다. 특히 검사 조명(110)은 중앙부에 IR을 출광하는 복수의 조명부가 형성되며, 가장자리에 가시광선을 출광하는 조명부를 형성한다. 이에 대해서는 도 3에 도시되어 있다.

도 3에 의하면, 검사 조명(110)은 중앙부에 IR을 출광하는 IR 조명부와 양 종단에 가시광선을 출광하는 두 개의 가시광선 조명부를 포함한다. 가시광선은 색상은 적색으로 구현하는 것이 바람직하다.

검사 조명(110)의 상단에는 기판(120)이 형성되어 있으며, 기판(120)의 양 종단에 두 개의 홀이 형성되어 있다. 기판(120)에 형성되어 있는 홀 사이의 간격은 검사 조명(110)에 형성되어 있는 가시광선을 출광하는 가시광선 조명부의 간격과 동일하다. 따라서 기판(120)의 길이는 검사 조명의 직경보다 크게 형성하는 것이 바람직하다.

기판(120)의 모양은 다양하게 형성할 수 있으나, 검사 조명(110)의 모양과 동일한 모양을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.

기판(120)의 상단에는 검사 카메라(130)가 형성되어 있다. 검사 카메라(130)의 위치는 기판에 형성된 홀 사이의 1/2 지점의 상단에 형성된다. 즉, 검사 카메라(130)는 기판(120)의 중앙 상단에 위치한다.

본 발명과 관련하여 검사 카메라(130)와 기판(120)은 고정되어 있으며, 검사 조명(110)이 전후 또는 좌우 중 적어도 하나의 방향으로 이동하면서 얼라인을 일치시키게 된다.

도 4는 검사 조명과 기판에 형성된 홀의 얼라인이 일치된 경우와 일치되지 않은 경우를 도시하고 있다.

도 4에 의하면, 검사 조명(110)과 기판(120)에 형성된 홀의 얼라인이 일치된 경우와 일치되지 않은 검사 카메라에서 촬영되는 영상의 이미지가 상이함을 알 수 있다. 즉, 검사 조명과 기판에 형성된 홀의 얼라인이 일치된 경우 검사 카메라는 선명한 이미지를 획득하는 반면, 검사 조명과 기판에 형성된 홀의 얼라인이 일치하지 않은 경우 검사 카메라는 흐릿한 이미지를 획득한다.

이하에서는 검사 조명과 기판(또는 검사 카메라)의 얼라인을 일치시키는 방안에 대해 알아보기로 한다.

얼라인 장치는 촬영한 영상 중 상기 홀에 대응되는 부분의 밝기(휘도)값을 산출하며, 산출한 밝기값과 이전에 저장된 밝기값 중 가장 높은 밝기값과 비교한다. 얼라인 장치는 산출한 밝기값이 이전에 저장된 밝기값보다 작으면, 산출한 밝기값을 폐기하며, 산출한 밝기값이 이전에 저장된 밝기값보다 크면, 이전에 저장된 밝기값을 폐기하며, 산출한 밝기값과 상기 검사 조명의 위치 정보를 저장한다. 이와 같이 상술한 과정을 검사 조명이 이동할 수 있는 지점을 모두 수행함으로서 검사 조명과 기판(또는 검사 카메라)의 얼라인이 일치되는 검사 조명의 위치를 획득한다.

도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 기판의 구조를 도시한 도면이다. 이하 도 5를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 기판의 구조에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 5에 의하면, 기판은 두 개의 층으로 구성된다. 즉, 하나의 기판으로 형성하는 경우, 가시광선이 사선방향이나 중심선에서 약간 벗어나 있을 경우, 홀을 통과할 수 있다. 따라서 본 발명은 기판의 적어도 2개의 적층 구조로 형성하다. 이 경우 두 개의 기판 사이의 간격은 검사 조명에 형성되어 있는 가시광선 조명부의 직경에 따라 달라진다. 즉, 가시광선 조명부의 직경이 큰 경우에는 두 개의 기판 사이의 간격 역시 상대적으로 크게 형성하는 것이 바람직하며, 가시광선 조명부의 직경이 작은 경우에는 두 개의 기판 사이의 간격 역시 상대적으로 작게 형성하는 것이 바람직하다.

이와 기판의 적층 구조로 형성함으로써 가시광선 조명부에서 출광된 가시광선은 적어도 두 개의 홀을 통과한 이후 검사 카메라에 의해 촬영된다.

도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 IR 조명 얼라인 장치를 도시한 다른 도면이다. 이하 도 6을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 IR 조명 얼라인 장치에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 6에 의하면, IR 조명 얼라인 장치는 검사 카메라, 기판, 검사 조명, 모션 스테이지, 지지부재를 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 IR 조명 얼라인 장치에 포함될 수 있음은 자명하다.

지지부재(140)는 IR 조명 얼라인 장치의 각 구성을 지지한다. 특히 지지부재(140)의 상단에는 검사 카메라(130)가 고정된 상태로 지지된다. 물론 검사 카메라(130)는 지지부재 상에서 상하로 이동할 수 있음은 자명하나, 얼라인을 일치시키는 과정에서는 지지부재에 고정된 상태를 유지한다.

검사 카메라(130)의 하단에는 기판이 형성되어 있으며, 상술한 바와 같이 기판(120)의 양 종단에는 홀이 형성된다. 기판(120)의 양 종단에 형성된 두 개의 홀의 중앙 상단에 검사 카메라(130)가 고정된다. 즉, 홀이 형성된 기판(120)과 검사 카메라(130)는 지지부재 또는 별도의 고정 부재에 고정된 상태를 유지한다.

또한, 본 발명과 관련하여 기판은 적어도 두 개로 형성된다.

기판의 하단에는 검사 조명(110)이 형성된다. 상술한 바와 같이 검사 조명(110)은 IR을 출광하는 복수의 조명부(IR 조명부)와 특정 색상의 가시광선을 출광하는 조명부(가시광선 조명부)를 포함한다. 특히 검사 조명은 중앙부에 IR을 출광하는 복수의 조명부가 형성되며, 가장자리에 가시광선을 출광하는 조명부를 형성한다.

검사 조명(110)은 하단에 형성된 모션 스테이지(150)에 의해 특정 방향으로 이동한다. 도 6에 의하면, 모션 스테이지(150)는 전후 방향으로 이동하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 모션 스테이지(150)는 전후 또는 좌우 방향으로 이동하며, 이에 따라 상단에 형성되어 있는 검사 조명 역시 전후 또는 좌우 방향으로 이동한다.

검사 조명은 전후 또는 좌우 방향으로 이동하며, 검사 카메라는 실시간으로 기판의 영상을 촬영한다. 검사 카메라가 촬영한 영상 중 기판과 검사 카메라의 얼라인이 일치하는 경우에 획득되는 영상이 획득된 지점을 검사 조명의 지점으로 설정한다.

또한, 도 6에 의하면, 검사 카메라의 종단과 기판 사이의 간격은 검사 조명의 종단과 기판 사이의 간격보다 상대적으로 크게 형성한다. 이와 같이 함으로써 검사 카메라는 기판을 통과한 가시광선을 용이하게 촬영할 수 있다. 즉, 홀이 검사 카메라의 하단에 형성되는 것이 아니라 하단 측면에 형성되므로 기판과 검사 카메라의 사이의 간격이 좁은 경우, 검사 카메라는 기판을 통과한 가시광선을 용이하게 촬영할 수 없다.

도 7은 도 6에 도시되어 있는 IR 조명 얼라인 장치의 측면도를 도시하고 있다. 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 검사 카메라는 지지부재에 고정되며, 필요한 경우 상하로 이동이 가능하다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

110: 검사 조명 120: 기판
130: 검사 카메라 140: 지지부재
150: 모션 스테이지

Claims (5)

1. 중앙에 IR을 출광하는 IR 조명부와 종단(가장자리)에 적어도 두 개의 가시광선을 출광하는 가시광선 조명부를 포함하는 검사 조명;
   상기 검사 조명을 전후 또는 좌우 방향 중 적어도 어느 하나의 방향으로 이동시키는 모션 스테이지;
   상기 검사 조명으로부터 상단으로 일정 거리 이격된 위치에 배치되며, 출광하는 두 개의 가시광선의 간격과 동일한 간격으로 홀이 형성된 기판;
   상기 기판으로부터 상단으로 일정 거리 이격된 위치에 형성되며, 상기 기판에 형성된 두 개의 홀 중앙 상단에 형성된 검사 카메라를 포함함을 특징으로 하는 얼라인 장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 기판은 일정 거리 이격된 적어도 두 개의 기판으로 구성되며, 각 기판은 동일한 지점에 홀이 형성됨을 특징으로 하는 얼라인 장치.
   
3. 제 2항에 있어서, 상기 검사 카메라의 종단과 상기 기판 사이의 간격은 상기 검사 조명의 종단과 상기 기판 사이의 간격보다 상대적으로 크게 형성함을 특징으로 하는 얼라인 장치.
   
4. 제 1항의 모션 스테이지를 이용하여 제 1항의 검사 조명을 전후 또는 좌우 방향 중 적어도 어느 하나의 방향으로 이동시키는 단계;
   제 1항의 검사 카메라를 이용하여 제 1항의 기판 상단을 촬영하는 단계; 및
   상기 촬영한 영상을 이용하여 상기 검사 조명과 검사 카메라의 얼라인을 일치시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 얼라인 방법.
   
5. 제 4항에 있어서, 상기 얼라인을 일치시키는 단계는,
   상기 촬영한 영상 중 상기 홀에 대응되는 부분의 밝기값을 산출하며, 산출한 밝기값과 이전에 저장된 밝기값 중 가장 높은 밝기값과 비교하는 단계;
   상기 산출한 밝기값이 상기 이전에 저장된 밝기값보다 작으면, 산출한 밝기값을 폐기하며, 상기 산출한 밝기값이 이전에 저장된 밝기값보다 크면, 이전에 저장된 밝기값을 폐기하며, 상기 산출한 밝기값과 상기 검사 조명의 위치 정보를 저장하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 얼라인 방법.

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