KR101650138B1

KR101650138B1 - 다중 표면 검사 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101650138B1
Application number: KR1020090040375A
Authority: KR
Inventors: 아자라리 아마눌라; 한 쳉 게; 훽 초이 탄; 힝 팀 라이
Original assignee: 세미컨덕터 테크놀로지스 앤드 인스트루먼츠 피티이 엘티디
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2009-05-08
Publication date: 2016-08-30
Also published as: US20090073426A1; EP2116840A2; US7869021B2; SG178772A1; TW200951424A; CN101603926A; KR20090117660A; TWI497059B; MY149611A; EP2116840A3; SG157291A1; CN101603926B

Abstract

부품의 가동 중 검사(on-the-fly inspection)를 위한 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 검사 품목 통과 경로 하부에 배치된 프리즘 구조를 포함한다. 상기 프리즘 구조 하부에 이미지 데이터 시스템이 배치된다. 광 어셈블리는 검사 품목의 다측면들을 조사하기 위한 제1 광원 및 상기 검사 품목의 바닥을 조사하기 위한 제2 광원을 제공한다.

표면 검사, 프리즘, 가동 중 검사 (on-the-fly inspection), 직선 이동, LED

Description

다중 표면 검사 시스템 및 방법{MULTIPLE SURFACE INSPECTION SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 부품 검사 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 검사할 부품을 검사 장비내에 배치하지 않아도 되는 다중 표면 검사용 시스템 및 방법에 관한 것이다.

이미지 데이터의 단일 집합을 이용하여 부품의 다중 표면을 검사하는 것은 공지되어 있다. 그러나, 그러한 검사를 수행하기 위한 기존의 시스템 및 방법은, 예컨대 부품을 제 위치로 올리거나 내림으로써 상기 부품을 검사 장비내에 배치하는 것이 필요하다. 일부 시스템 및 방법에서 일부 검사 공정이 검사될 부품의 상부 또는 하부에 배치되는 검사 장비를 이용하여 수행되긴 하나, 그러한 시스템 및 방법에 있어서 서로 다른 표면으로부터의 이미지 데이터는 동일한 초점면에 있지 않고, 검사될 부품의 전체 표면 영역보다 현저히 큰 영역내에 포함된다. 이와 같이, 상기 시스템 및 방법은 해상도가 낮거나, 서로 다른 초점 거리를 가지는 서로 다른 이미지 데이터 생성 시스템을 필요로 한다.

본 발명에 따른 부품의 다중 표면 검사를 수행하기 위한 시스템 및 방법은 부품의 다중 표면 검사를 수행하기 위한 시스템 및 방법에 있어 공지된 문제들을 극복한다.

상세하게는, 고 해상도를 제공하면서, 생성되는 이미지 데이터의 단일 집합이 서로 다른 초점 거리를 보상하기 위한 프리즘들을 이용하여 각 표면으로부터의 이미지 데이터를 포함하도록 하는, 부품의 다중 표면 검사를 수행하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 부품의 가동중(on-the-fly) 검사를 위한 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 검사 품목 통과 경로 하부에 배치된 프리즘 구조를 포함한다. 이미지 데이터 시스템은 상기 프리즘 구조 하부에 배치된다. 광 어셈블리는 검사 품목의 다수 측면들을 조사하기 위한 제1 광원 및 상기 검사 품목의 바닥을 조사하기 위한 제2 광원을 제공한다.

본 발명은 중요한 기술적 이점을 많이 제공한다. 본 발명의 한가지 중요한 기술적 이점은, 2개의 반사 표면들을 포함한 프리즘들을 이용하는 검사 시스템인데, 상기 표면들은 서로 다른 검사 표면 사이의 초점 거리차를 보상한다. 상기 검사 시스템에서, 상기 프리즘은 상기 프리즘을 통과하는 광의 서로 다른 굴절률을 보상하기 위해 사용되며, 서로 다른 검사 표면차를 보상하기 위해 사용되지는 않는다. 상기 프리즘은 이미지 데이터의 해상도를 증가시키기 위해, 검사 표면이 상호 간에 근접하게 배치되도록 한다.

당업자는 이하 도면과 관련한 상세한 설명의 내용으로부터 본 발명의 다른 중요한 관점과 함께 본 발명의 이점들 및 우수한 특징들을 더 이해하게 될 것이다.

이하 설명에서, 명세서와 도면을 통틀어 유사한 부품은 각각 동일한 참조 번호로 표시된다. 도면은 척도가 될 수 없으며, 명확하고 간결함을 위해 어떤 부품은 일반화되거나 개략적 형태로 도시될 수 있고, 상업적 명칭에 의해 식별된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 대상 검사용 시스템(100)의 다이어그램이다. 시스템(100)은 이미지 데이터의 단일 집합을 이용하여 대상의 상부 및 측면들을 검사한다. "상부"라는 용어는 상세한 설명 및 청구 범위를 통틀어 카메라 또는 다른 이미지 데이터 생성 시스템을 직접 마주하는 부품의 표면을 나타내는 데 사용될 것이며, 비록, 부품이 궁극적으로 사용되는 바에 따라 상기 표면이 상기 부품의 바닥 또는 측면들 중 하나의 측면일지라도 그러하다.

시스템(100)은 검사편(inspection piece)(102) 및 프리즘(104)을 포함한다. 프리즘(104)은 파선(106)으로 도시된 경로에서 광을 반사하여, 검사편(102)의 측면이 프리즘(104)의 바닥면(118)으로부터 보여질 수 있도록 구성된다. 이러한 방식으로, 카메라 또는 다른 이미지 데이터 생성 장치는 파선(106)의 화살표로 표시된 방향으로 프리즘(104)의 바닥면(118)으로부터 보여지는 바와 같이 상기 검사편(102)의 측면 뿐만 아니라 검사편(102)의 상부에 대한 이미지 데이터를 생성할 수 있다.

거울들이 그러한 이미지 데이터를 생성하도록 사용될 수도 있으나, 거울들의 한가지 약점(drawback)은, 검사편(102)의 측면으로부터 프리즘(104)의 바닥면(118)에 평행한 위치까지 이르는 경로의 초점 거리가 검사편(102)의 상부로부터 상기 검사편(102)의 상부의 뷰잉 프레임(viewing frame)(116)까지 이르는 경로의 초점 거리보다 길 것이라는 점이다. 상기 뷰잉 프레임도 프리즘(104)의 바닥면(118)에 대해 평행하다. 프리즘(104)은 초점 거리를 조절하여 검사편(102)의 표면으로부터 뷰잉 프레임(116)에 이르는 직접적 이미지의 초점 거리에 맞출 수 있기 때문에, 프리즘(104)의 바닥면(118)에서 보여지는 것과 같은 측면 이미지와 뷰잉 프레임(116)에 이르는 검사편(102)의 상부를 위한 유효 초점 거리는 동일할 수 있어서, 포커싱된 이미지 데이터의 단일 집합은 검사편(102)을 검사하는 데 사용되도록 즉시 생성될 수 있다.

또한, 거울이 검사편(102)의 측면들의 이미지를 생성하는 데 사용된다면, 뷰 필드(field of view)는 더 클 것이다. 상기 실시예에서, 다수의 이미지 데이터 픽 셀들은 검사편(102)의 상부와 검사편(102)의 측면을 보여주는 거울로부터 얻을 수 있는 이미지 사이의 간격을 위해 생성될 필요가 있을 것이다. 따라서, 시스템(100)은 픽셀 밀도가 높은 이미지가 생성되도록 하고, 상기 이미지는 뷰잉 프레임(116)에서 검사편(102)의 상부로부터의 이미지 데이터 및 프리즘(104)의 바닥면(118)에 의한 검사편(102)의 측면으로부터의 이미지 데이터를 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 각(α)은 프리즘(104)의 반사 표면들(108, 110) 사이의 관계를 정의한다. 각(α)은 제1 반사 표면(108)의 반사점에 평행한 평면과 상기 반사점에서 상기 검사편(102)의 평면 사이에서 측정된다. 제1 반사 표면(108)의 평면과 상기 반사점에서 상기 검사편(102)의 평면에 대해 평행한 평면 사이의 각도 관계는 45°+α이며, 제1 반사 표면(108)과 제2 반사 표면(110) 사이의 각도 관계는 45°-α/2여서, 상기 각(α)을 위한 전형적 범위는 20°와 50°사이이다. 또한, 프리즘(104)의 상부를 포함하는 평면과 검사편(102)의 상부를 포함하는 평면 사이에 조사 갭(lighting gap)(110)이 있는 것으로 볼 수 있다. 조사갭(112)은 로우 앵글(low angle) 광원(114)이 검사편(102)의 상부와 측면들을 조사하기에 충분할만큼 클 필요가 있다. 이와 같이, 프리즘(104)을 사용하면 상기 조사갭(112)이 종래 시스템의 조사갭보다 증가된다는 이점이 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프리즘(200)을 위한 광선 경로의 다이어그램이다. 3개의 둔각과 2개의 예각을 가진 5변형 프리즘(104)과 달리, 프리즘(200)은 3개의 둔각, 1개의 직각 및 2개의 예각을 가진 6변형 프리즘이다. 프리즘(200)은 선들(202A, 202B)에 의해 식별되는 뷰 필드를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같 이, 검사 대상의 측면들을 따르는 지점(A,B)은 프리즘(204)에 의해 도시된 파선선들(206, 208)을 따라 반사될 것이다. 프리즘(204)의 바닥에서 도출되는 이미지는 상기 지점(A, B)의 위치를 전도시켜, 상기 지점(A)은 상기 지점(B)의 좌측에 있을 것이다. 이와 같이, 검사 품목의 측면들의 외견상 위치(apparent position)는 단일 거울에 의해 보여지는 바와 같은 검사 품목의 측면들의 외견상 위치의 반대일 것이다. 마찬가지로, 프리즘(204)내에 도시된 파선들은 프리즘(204)의 다양한 측면들의 상대적 위치를 가리킨다. 프리즘(204)의 반사 표면들 사이의 각도 관계는 도 1에 도시된 바와 유사하다.

동작 시, 프리즘(204)은 검사 대상의 상부 및 측면들이 이미지 데이터의 단일 집합으로 포착되도록 검사 대상의 측면의 이미지를 생성하는 데 사용될 수 있다. 이미지 대상의 측면들로부터 프리즘(204)을 통과하는 경로의 초점 거리는 검사 중인 대상의 상부로부터 직접 이미지 데이터 생성 시스템으로 가는 경로의 초점 거리에 맞추도록 조절될 수 있으므로, 디지털 이미징 시스템과 같은 단일 이미지 데이터 생성 시스템을 이용하여 검사 품목의 측면 이미지들 및 상부 표면 이미지 둘 다에 초점이 맞춰질 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부품 검사용 시스템들(300A, 300B)의 다이어그램이다. 시스템(300A)에서, 화살표(A)로 도시된 방향으로 이동하는 컨베이어(302)와 같은 검사편 수송 시스템은 검사편들(304A 내지 304D)을 검사 영역을 지나 운송한다. 프리즘들(306A 내지 306D)은 검사편들(304A 내지 304D)의 측면들로부터의 이미지 데이터를 포착한다. 이미지 데이터 생성 시스템(308)은 프리즘들(306A 내지 306D)의 상부 표면들로 형성되는 뷰잉 영역(viewing area) 위에 및 상기 검사편들(304A 내지 304D)이 상기 이미지 데이터 생성 시스템(308) 하부에서 이동할 때 상기 검사편들 바로 위의 뷰잉 영역 위에 배치된다.

상기에 언급한 바와 같이, 프리즘들(306A 내지 306D)이 가지는 초점 거리는, 검사편들(304A 내지 304D)이 이미지 데이터 생성 시스템(308)의 뷰잉 영역을 통과할 때 상기 검사편들의 표면으로부터 공기를 통한 초점 거리와 동일하다. 다른 대안적 실시예에서, 다른 직각 프리즘이 순전히 프리즘들(306A-D)의 굴절률과 동일한 굴절률을 보장하기 위해 검사편(304)의 상부에 도입될 수 있다. 이러한 방식으로, 이미지 데이터 생성 시스템(308)은 이미지 데이터 집합을 생성할 수 있고, 상기 이미지 데이터 집합은 검사편들(304A 내지 304D)의 상부 뿐만 아니라 측면들도 포함한다. 로우 앵글 링형 광 시스템(low angle ring lighting system)(316)은 검사 중인 부품을 조사하되, 제공된 부품의 측면들이나 상부 표면을 과도하게 조사하지 않는 방식으로 하며, 예컨대 서로 다른 밝기값으로 설정된 일 열의 발광 다이오드들을 이용하거나, 다른 적합한 방식으로 한다.

이미지 보상 및 검사 시스템(310)은 이미지 데이터 생성 시스템(308)에 결합된다. 여기에 사용된 바와 같이, "결합됨(coupled)" 이란 용어 및 "결합하다(couples)" 또는 "쌍(couple)"과 같은 동계(cognate) 용어는 물리적 연결(와이어, 광 섬유 또는 전자 통신 매체와 같은 것), 가상 연결(데이터 메모리 장치의 랜덤 할당 메모리 위치들 또는 하이퍼텍스트 전송 프로토콜(HTTP) 링크를 경유하는 것과 같은 것), 논리적 연결(집적 회로에서 하나 이상의 반도체 장치들에 의한 것 과 같은 것), 또는 다른 적합한 연결을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 통신 매체는 네트워크 또는 다른 적합한 통신 미디어일 수 있다.

이미지 보상 및 검사 시스템(310)은 측면 검사 시스템(312) 및 상부 검사 시스템(314)을 포함하고, 이들 각각은 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 적합한 조합으로 실행될 수 있으며, 일반 목적 처리 플랫폼에서 동작하는 하나 이상의 소프트웨어 시스템일 수 있다. 여기에 사용된 바와 같이, 하드웨어 시스템은 이산(discrete) 소자들의 조합, 집적 회로, 특수 용도의(application-specific) 집적 회로, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array) 또는 다른 적합한 하드웨어를 포함할 수 있다. 소프트웨어 시스템은 하나 이상의 오브젝트들(objects), 에이전트들(agents), 스레드(threads), 코드선들, 서브 루틴들, 별도의 소프트웨어 어플리케이션들, 2개 이상의 소프트웨어 어플리케이션이나 2개 이상의 프로세서로 동작하는 2개 이상의 코드선 또는 다른 적합한 소프트 웨어 구조들, 또는 다른 적합한 소프트 웨어 구조들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 소프트웨어 시스템은 운영 체제와 같은 일반 목적 소프트웨어 어플리케이션에서 동작하는 하나 이상의 코드선 또는 다른 적합한 소프트웨어 구조들 및 특수 목적 소프트웨어 어플리케이션에서 동작하는 하나 이상의 코드선 또는 다른 적합한 소프트웨어 구조들을 포함할 수 있다.

이미지 보상 및 검사 시스템(310)은 이미지 데이터 생성 시스템(308)으로부터 이미지 데이터를 수용하고, 측면 검사부(312)에 측면 이미지 데이터를, 상부 검사 시스템(314)에 상부 이미지 데이터를 제공한다. 일 실시예에서, 이미지 데이터 생성 시스템(308)은, 예컨대 이미지 데이터의 집합들을 비교하여 결함이 검출되도록 서로 다른 조사각, 서로 다른 조사 색/파장, 서로 다른 광 세기 또는 다른 다양한 조사 파라미터를 이용하거나, 서로 다른 유형의 조사를 사용하거나, 다른 적합한 방식으로 검사 품목의 복수개 이미지들을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 이미지 보상 및 검사 시스템(310)은 예컨대 소정의 템플릿(templates), 이미지 검출 기술 또는 다른 적합한 공정을 이용하여 하나의 검사편(304A 내지 304D)의 이미지 데이터를 가지는 영역들을 알아낼 수 있다. 시스템(300B)에 도시된 바와 같이, 이미지 데이터 생성 시스템(308)에 의해 생성되는 이미지 데이터의 예시 집합은 검사편(304C)의 상부 뿐만 아니라 프리즘들(306A 내지 306D)을 통해 보여지는 바와 같이 검사편(304C)의 측면도 포함할 수 있다. 이미지 보상 및 검사 시스템(310)은 프리즘(306A 내지 306D)을 이용하여 검사편(304)의 측면들로부터의 이미지들을 고립시키고, 예컨대 픽셀들을 직접적으로 전송하고, 상기 이미지와 관련된 프리즘에 의해 생성된 임의의 뒤틀림(distortion)에 대해 상기 이미지를 보상하거나, 다른 적합한 방식을 이용하여, 상기 이미지들을 분석을 위해 측면 검사 시스템(312)에 제공한다. 마찬가지로, 검사편(304C)의 상부는 상부 검사 시스템(314)에 제공된다. 이러한 방식으로, 검사중인 품목의 상부 및 측면들은 이미지 데이터 생성 시스템(308)으로부터 검사 중인 검사편(304A 내지 304D)까지의 뷰잉 경로(path of viewing)의 초점 거리가 측면들 뷰(sides view)와 동일한 곳에서 생성될 수 있다. 마찬가지로, 상부 검사 시스템(314)은 예컨대 패턴 매칭, 소정 영역으로부터의 이미지 데이터 위치 선정, 마스킹(masking), 픽셀 히스토그램 데이터(pixel histogram data) 또는 다른 적합한 데이터를 이용하여, 검사편(304C)의 상부를 위한 이미지 데이터가 생성되고 검사되도록 한다.

일 실시예에서, 측면 검사 시스템(312) 및 상부 검사 시스템(314)은 서로 다른 파장의 광을 방출하는 광 요소(lighting element)를 사용할 수 있는데, 예컨대 측면들은 제1 색의 광으로 조사되고, 상부는 제2 색의 광으로 조사되도록 하거나, 서로 다른 색의 광이 측면들과 상부 모두를 검사하는 데 사용되도록 하거나, 소정 등급의 결함을 검출하기에 최적화된 광 파장을 사용하기 위해 그러하거나, 다른 적합한 방식을 사용한다. 측면 검사 시스템(312) 및 상부 검사 시스템(314)은 추가적으로 또는 대안적으로 서로 다른 위치의 서로 다른 광원으로부터의 광을 사용하여 검사 품목의 결함, 손상 또는 다른 상(aspect)의 검출을 향상시킬 수 있다. 이러한 실시예에서, 표면 결함은 2개의 서로 다른 각도로 조사되어 얻어지는 이미지 데이터를 비교함으로써 검출될 수 있는데, 이를테면 표면 결함에 의한 음영 캐스트(shadow cast)를 검출하거나 다른 적합한 방식을 사용한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 검사 시스템(400)의 다이어그램이다. 검사 시스템(400)은 도면(400A, 400B)으로 나누어져 도시된다. 도면(400B)에 도시된 바와 같이, 이미지 보상 및 검사 시스템(402)은 검사편 추적 시스템(404), 측면 검사 시스템(406) 및 상부 검사 시스템(408)을 포함한다. 이미지 데이터 생성 시스템(410)은 복수개의 검사편들(414A 내지 414D)을 포함하는 뷰 필드로부터 이미지 데이터를 생성하는데, 검사편들(414B, 414C)의 예시 도면과 같은 검사편들의 상부를 직접적으로 뷰잉함으로써, 또는 프리즘들(412A 내지 412D)을 통해 검사편들의 측면들을 뷰잉함으로써 그러하다. 로우 앵글 링형 광 시스템(418)은 검사 중인 부품을 조사하되, 예컨대 서로 다른 밝기값으로 설정된 일 열의 발광 다이오드들을 사용하거나, 다른 적합한 방식을 사용하여, 제공된 부품의 상부 표면 또는 측면들을 과도하게 조사하지 않는 방식으로 한다.

400A에 도시된 바와 같이, 이미지 데이터 생성 시스템(410)에 의해 생성된 예시적 뷰는 검사편들(414B, 414C)의 상부들 뿐만 아니라 검사편(414B)의 측면, 프리즘(412C)을 통한 각 검사편들(414B, 414C)의 측면, 프리즘(412A)을 통한 검사편(414C)의 측면 및 프리즘(412B)을 통한 검사편들(414B, 414C)의 측면들을 포함한다. 이미지 데이터는 복수개의 편들을 위한 서로 다른 측면들을 포함하기 때문에, 검사편 추적 시스템(404)은 어떤 측면 이미지가 어떤 검사편과 관련하는지를 식별하고 추적한다. 일 실시예에서, 검사편들이 픽 앤 플레이스 도구(pick and place tool)(416)와 같은 검사편 수송 시스템에 의해 화살표(A) 방향으로 이동할 때, 상기 검사편들은 이미지 데이터 생성 시스템(410)의 뷰 필드의 맞은편에서 스캐닝된다. 이미지 보상 및 검사 시스템(402)은 이미지 데이터를 수용하고, 검사편들, 상부들 및 측면들을 프리즘들(412A 내지 412D)로부터의 것과 검사편들의 표면으로부터의 직접적 뷰잉에 의한 것을 식별한다. 대안적으로, 프리즘은 순전히 프리즘들(412A-D)과 굴절률이 맞추기 위한 목적으로 상기 검사편(414) 하부에 도입될 수 있다. 마찬가지로, 적합한 보상 공정은 관련된 프리즘에 의한 측면 이미지 데이터가 변형됨으로써 도입되는 임의의 이미지 뒤틀림을 보상하기 위해 수행될 수 있다. 측면 검사 시스템(406) 및 상부 검사 시스템(408)은 이미지 데이터를 분석하여 상 기 이미지 데이터가 검사편이 허용 가능하다고 표시하는 지를 결정하는 데 사용된다. 검사편 추적 시스템(404)은 측면 검사 시스템(406)으로부터의 측면 이미지 데이터 실험 결과물 및 상부 검사 시스템(408) 결과물을 수용하고, 검사편의 상부 및 모든 4측면의 완전 집합이 생성되었는지를 결정한다. 이미지 보상 및 검사 시스템(402)은 허용될 수 없는 검사편들의 지표를 생성하고, 그러한 검사편들은 제거될 수 있다. 일 실시예에서, 픽 앤 플레이스 도구(416)는 소정의 위치에서 검사에 실패한 품목을 배출하기 위해 제어될 수 있고, 검사편이 수동으로 검사되도록 연산 알림(operator notification)이 생성될 수 있거나, 다른 적합한 공정이 사용될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 검사편들이 3개의 축으로 이동할 필요가 없는 프리즘 또는 프리즘들을 활용하는 품목 검사 방법(500)의 플로우 차트이다. 방법(500)은 검사편들이 복수개의 프리즘 위에서 또는 복수개의 프리즘들 아래에서 또는 다른 적합한 방식으로 이동하는 502 단계에서 시작하며, 상기 검사편들이 픽 앤 플레이스 도구, 컨베이어 또는 다른 적합한 방식에 의해 이동되는 지의 여부에 의존한다. 이후, 방법은 이미지 데이터가 생성되는 504 단계로 진행된다. 일 실시예에서, 이미지 데이터는 4개 프리즘들로 된 일 집합, 및 직접적 뷰잉 영역 또는 다른 적합한 뷰 필드로를 포함하는 필드뷰(field of view)로부터의 것일 수 있다. 이후, 방법은 506 단계로 되돌아간다.

506 단계에서는 복수개의 편들이 뷰 필드에서 검사되는지를 결정한다. 복수개의 편들이 검사되지 않는다고 결정되면, 상기 방법은 508 단계로 진행하여, 검사 편의 측면들 및 상부들의 이미지 데이터가 생성되고 하나 이상의 이미지 데이터 분석 공정이 수행한다. 일 실시예에서, 측면들 및 상부들의 이미지 데이터는 상기 이미지 데이터가 임의의 결합 지표를 포함하는 지를 결정하기 위해 분석될 수 있고, 픽셀의 히스토그램 데이터가 생성되며, 이미지 데이터 집합내에서 소정의 위치로부터의 데이터가 분석되거나, 다른 적합한 공정이 수행될 수 있다. 이후, 방법은 510 단계로 진행된다.

510 단계에서, 상기 검사편이 검사를 통과했는지가 결정된다. 검사편이 검사를 통과하지 못한다면, 상기 방법은 512 단계로 진행되며, 여기서 상기 검사편은 제거된다. 일 실시예에서, 상기 검사편을 결함 파일(defect pile)로 떨어뜨리도록 명령어가 픽 앤 플레이스 제어 장치에 제공될 수 있고, 연산자가 상기 검사편을 제거하고 수동 검사를 수행하도록 지표가 생성되거나, 다른 적합한 공정이 사용될 수 있다. 마찬가지로, 510 단계에서 검사편이 검사를 통과했다고 결정되면, 상기 방법은 502 단계로 돌아간다.

506 단계에서 복수개의 편들이 검사되는지가 결정되면, 방법은 514 단계로 진행된다. 514 단계에서, 이미지 데이터는 다중 검사편들의 상부들 및 측면들을 위해 생성되고, 상기 상부 및 측면 이미지들이 분리된다. 일 실시예에서, 다중 상부 이미지들 및 측면 이미지들이 나타난다면, 검사편을 위한 측면 상부 이미지 데이터의 완전 집합을 형성하기 위해, 상부 이미지 데이터를 측면 이미지 데이터로부터 분리하는 것 뿐만 아니라 측면 이미지 데이터를 적합한 상부 이미지 데이터와 관련시키는 것이 필요할 수 있다. 이후, 상기 방법은 516 단계로 진행되며, 여기서 이 미지 데이터의 검사가 수행된다. 일 실시예에서, 상부 및 측면 이미지 데이터 집합은 히스토그램 검사, 소정 영역의 검사 또는 다른 적합한 데이터와 같은 일반 검사 공정을 이용하여 검사될 수 있다. 이후, 상기 방법은 518 단계로 진행되며, 여기서 통과 또는 실패 결과물이 추적된다. 일 실시예에서, 복수개의 편들이 동시에 검사될 수 있어서, 임의의 결함 측면은 복수개의 검사편들 중 하나의 검사편과 관련될 수 있다. 상기 실시예에서, 통과 및 실패 결과물의 추적은 각 검사편이 검사 장치를 지나 이동할 때, 각 검사편을 위해 이미지의 완전 집합이 생성되도록 하여, 그 결과 검사편들이 래터럴 방향으로 일 위치에서 제2 위치로 이동할 때, 예컨대 검사 장치 내에서 이동 방향에 대해 상대적인 제3 축 방향으로 상기 검사편들을 이동시키지 않고도 상기 검사편들의 가동중 검사가 이루어진다. 이후, 방법은 520 단계로 진행된다.

520 단계에서, 검사편을 위해 검사 데이터의 완전 집합이 수용되었는지가 결정된다. 데이터의 완전 집합이 수용되지 않았다면, 방법은 502 단계로 돌아가고, 검사편들은 이미지 데이터의 완전 집합이 생성될 때까지 이동된다. 그렇지 않으면, 상기 방법은 522 단계로 진행되고, 여기서 검사편이 통과했는지가 결정된다. 검사가 통과했으면, 방법은 502 단계로 돌아간다. 그렇지 않으면, 방법은 524 단계로 진행되고, 여기서 실패한 검사편이 제거되며, 적합한 공정이 수행되거나 지표가 생성된다. 이후, 방법은 502 단계로 돌아간다.

동작 시, 방법(500)은 검사편들이 검사 장치의 뷰 필드를 통해 이동할 때 상기 검사편들이 검사되도록 한다. 검사 장치의 뷰 필드내에 측면들을 배치하기 위해 검사 품목이 축 방향으로 이동해야 했던 종래 시스템과 달리, 상기 방법(500)은 연속 이동, 가동중 검사 및 다른 적합한 공정이 수행되도록 하기 위해, 단일 뷰 필드에서 측면 및 상부 이미지 데이터를 획득하는 검사 장치에 의해 이용될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광 어셈블리(600)의 다이어그램이다. 광 어셈블리(600)는 광 요소들(602A 내지 602D)을 포함하고, 상기 광 요소들은 광 요소 지지부들(606A 내지 606D)을 내에 각각 배치된다. 일 실시예에서, 광 요소들(602A 내지 602D)은 돔형 광 지지부로 제공될 수 있는데, 예컨대 제공되는 일 조도는 3도 내지 80도의 범위를 초과하거나 다른 적합한 범위이다. LED 광 요소 또는 다른 적합한 광 요소들(604A 내지 604D)의 링형 어레이는 광 요소 지지부들(606A 내지 606D)내에 각각 배치되는데, 이는 예컨대 로우 앵글 광원을 제공하기 위함이다. 화살표(608)는 광 어셈블리(600)를 통과하는 검사 품목(610)의 통과 경로를 나타낸다.

동작 시, 광 어셈블리(600)는 품목의 가동중 검사를 수행하는 데 사용되며, 2개의 서로 다른 구성을 가진 광원들로부터의 광을 이용하여 검사 품목의 측면들 및 바닥을 조사한다. 광 어셈블리(600)의 채널은 검사 품목이 프리즘 어레이를 통과하여 1차원 통과 경로를 따라(예컨대 직선을 따라) 수직으로 이동하도록 하는데, 상기 프리즘 어레이는 검사 품목이 2차원 또는 3차원 통과 경로와 같은 다른 차원에서 이동될 필요 없이(예컨대 프리즘들 또는 거울들에 포함된 공간으로 상기 검사 품목을 측면으로 이동시키거나 낮출 필요 없이) 검사 품목의 측면들 및 바닥에 대한 이미지 데이터를 생성하는 데 사용된다. 서로 다른 광 요소들은 검사 품목의 바 닥 및 측면들을 조사하고, 서로 다른 광 파장을 제공하고, 서로 다른 조사각을 제공하기 위해 또는 다른 적합한 목적을 위해 사용될 수 있다. 광 어셈블리(600)는 예컨대 패키지 결함 검출을 개선하기 위해 조사 패턴(612)을 이용하여 개선된 코너(corner) 검사를 제공하는 데 사용될 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광 어셈블리(700)의 다이어그램이다. 광 요소 지지부(702)는 발광 다이오드들(704A, 704B) 또는 다른 적합한 광 요소들을 홀딩하는데, 상기 광 요소들은 지지부(712)에 의해 홀딩된 상태의 검사 품목(706)의 측면들을 조사하고, 상기 지지부는 흡입 또는 다른 적합한 기전을 사용하여 검사 품목(706)을 홀딩하고, 상기 검사 품목(706)을 광 요소 지지부(702)의 채널을 통해 이동시킬 수 있다. 발광 다이오드들(704A, 704B)은 하나의 각도로 배치될 수 있거나, 그렇지 않으면 검사 품목(706)의 측면들에 광을 집광시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 발광 다이오드들(704A, 704B)은 수평선으로부터 20 내지 35°의 각도로 배치되어 검사 품목(706)의 측면들을 이상적으로 조사할 수 있거나, 그렇지 않으면 프리즘들(708A, 708B)과 동등한 각도를 가질 수 있다.

프리즘들(708A, 708B)은 검사 품목(706)의 경로 아래 배치되고, 발광 다이오드들 또는 다른 적합한 광 요소들로 이루어진 원형 어레이(710)에 의해 둘러싸인다. 원형 어레이(710)는 발광 다이오드들 또는 다른 광 요소들이 광 요소 지지부(702)의 내부 주변 둘레에 균일한 광을 조사하기 위해 환형 링에 배치될 수 있고, 검사 품목(706)의 바닥면에 광을 집광시키기 위해 각이 지거나 다른 방식으로 배치될 수 있어서, 정형화된 포맷으로 도시된다.

동작 시, 검사 품목들은 검사 품목의 측면의 이미지 데이터를 얻도록 구성되는 프리즘들 위에서 광 어셈블리(700)의 채널을 통해 이동되는데, 예컨대 2차원 또는 3차원에서의 추가적 이동 없이 직선 방식으로 이동된다. 광 요소들의 제1 집합은 검사 품목의 측면들에 광을 집광시키는 데 사용되고, 광 요소들의 제2 집합은 검사 품목의 바닥면을 조사하는 데 사용된다. 검사 품목들은 상기 검사 품목의 상부 표면이 검사되도록 전도된 위치로 홀딩될 수 있으며, 예컨대 진공 픽 앤 플레이스 도구 또는 다른 적합한 지지부에 의해 그러하며, 이후, 상기 검사 품목들은 프리즘들 상부에서 채널을 통해 이동한다. 프리즘들의 반대측 말단에 배치되는 카메라 또는 다른 적합한 장치는 검사 품목의 바닥 뿐만 아니라 검사 품목의 모든 4측면까지 포함하는 이미지 데이터의 단일 집합을 생성하는 데 사용된다. 광원은 서로 다른 각도 또는 파장으로 광을 조사하여 결함 또는 손상의 검출에 도움이 되도록 서로 다른 이미지 데이터 집합들을 비교하거나, 패키지 결함과 같은 서로 다른 손상 유형을 강조하는 데 사용되거나, 또는 다른 적합한 목적을 위해 사용될 수 있다.

비록 본 발명의 시스템 및 방법의 실시예들이 여기에 상세하게 기재되었으나, 당업자는 동봉된 청구 범위의 관점 및 범위를 벗어나지 않는 한 상기 시스템 및 방법에 있어 다양한 치환 및 수정이 만들어질 수 있음을 인식할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 물품 검사용 시스템의 다이어그램이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프리즘을 위한 광선 경로의 다이어그램이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부품 검사용 시스템의 다이어그램이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 검사 시스템의 다이어그램이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 검사편들(inspection pieces)을 축방향으로 이동시킬 필요가 없도록 프리즘 검사 시스템을 이용하는 품목 검사용 방법의 플로우 차트(flow chart)이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광 어셈블리의 다이어그램이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광 어셈블리의 다이어그램이다.

Claims

복수개의 검사 품목의 가동중(on-the-fly) 검사용 시스템에 있어서,

상기 복수개의 검사 품목을 1 차원 검사 품목 통과 경로를 따라 이동시켜 검사 품목의 상부면을 검사 평면내에 있게 하고, 상기 검사 평면내에 있는 검사 영역을 통과하도록 하는 검사 품목 이동 시스템;

제 1 말단, 제 2 말단 및 제 1 반사 표면을 가지는 적어도 하나의 프리즘을 포함하고, 상기 복수개의 검사 품목 중 각각의 검사 품목이 상기 1 차원 검사 품목 통과 경로를 따라 상기 검사 영역을 통과하는 동안에, 상기 각 검사 품목의 적어도 하나의 측면으로부터 반사된 광을 수신하고 상기 수신된 반사 광을 상기 프리즘의 제 2 말단으로 안내하도록 하는 프리즘 구조;

상기 복수개의 검사 품목이 상기 1 차원 검사 품목 통과 경로를 따라 상기 검사 평면 내의 상기 검사 영역을 통과할 때 상기 각 검사 품목의 적어도 하나의 측면을 포함하는 이미지 데이터 집합을 생성하는 이미지 데이터 시스템; 및

상기 프리즘 구조의 상부를 연장 둘러싸며, 상기 복수개의 검수 품목이 상기 검사 품목 이동 시스템에 의해 이동 가능하도록 상기 프리즘 구조 상부에 채널을 제공하는 광 어셈블리를 포함하고;

상기 복수개의 검사 품목을 상기 1 차원 검사 품목 통과 경로를 따라 이동시켜 상기 복수개의 검사 품목 중 각각의 검사 품목의 적어도 하나의 측면을 포함하는 이미지 데이터 집합을 생성하는 동안에, 상기 프리즘 구조와 상기 이미지 데이터 생성 시스템과 광 어셈블리는 상기 검사 평면 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 복수개의 검사 품목의 가동중(on-the-fly) 검사용 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 광 어셈블리는 상기 복수개의 검사 품목의 중 적어도 하나의 검사 품목의 다수 측면을 조사하기 위한 제 1 광원 및 상기 복수개의 검사 품목의 중 적어도 하나의 검사 품목의 상부면를 조사하기 위한 제 2 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 검사 품목의 가동중 검사용 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 제 1 광원은 돔형(dome) 광원을 포함하고, 상기 돔형 광원은 상기 검사 품목의 상부면 및 다수 측면을 조사하기 위한 복수개의 LED 세그먼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 검사 품목의 가동중 검사용 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 프리즘 구조 중 각 프리즘의 제 1 반사 표면은 상기 제 1 반사 표면과 상기 검사 평면에 평행한 평면 사이에서 소정의 각도로 배향되고(oriented), 상기 광 어셈블리는 상기 프리즘 구조를 원형으로 둘러싸도록 채널 하부에 배치된 광 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 검사 품목의 가동중 검사용 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 프리즘 구조는 상기 1 차원 검사 품목 통과 경로를 따르는 방향으로 서로 다른 상대적 위치에 배치된 제 1 프리즘 및 제 2 프리즘으로 이루어진 복수개의 프리즘을 포함하고, 상기 검사 품목 이동 시스템은 상기 1차원 검사 품목 통과 경로를 따라 상기 광 어셈블리의 채널을 통해 복수개의 검사 품목 중 각각의 검사 품목을 연속적으로 이동시켜, 상기 복수개의 검사 품목 중 각각의 검사 품목이 상기 제 2 프리즘을 통과하기 전에 상기 제 1 프리즘을 통과하도록 하는 것을 특징으로 하는 복수개의 검사 품목의 가동중 검사용 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 제 1 반사 표면은 상기 제 1 반사 표면의 평면과 반사 지점에 있는 상기 검사 평면에 평행한 평면 사이에서 45°+α로 배향되고(oriented), 이 때 α는 20°내지 50°이고, 상기 프리즘 구조는 반사된 광을 수신하는 제 1 반사 표면에 대해 소정의 각도 관계를 가지는 제 2 반사 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 검사 품목의 가동중 검사용 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 광 어셈블리는 상기 프리즘 구조내 각 프리즘의 제 1 말단 및 제 2 말단 사이의 부분을 따르는 채널 하부에 배치되는 복수개의 발광 다이오드로 이루어진 것을 특징으로 하는 복수개의 검사 품목의 가동중 검사용 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 광 어셈블리는 발광 다이오드의 환형(annular) 어레이로 이루어진 것을 특징으로 하는 복수개의 검사 품목의 가동중 검사용 시스템.
제 1항에 있어서,

복수개의 프리즘을 각각의 프리즘의 제 2 말단을 벗어난 지점에서 볼 때, 상기 프리즘 구조는 상기 검사 품목의 다수 측면을 단일 집합의 이미지 데이터로 제공하도록 배치된 복수개의 프리즘으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복수개의 검사 품목의 가동중 검사용 시스템.
제 9항에 있어서,

상기 복수개의 프리즘은

상기 복수개의 검사 품목 중에서 적어도 하나의 검사 품목의 좌우 측면의 이미지를 제공하기 위해 서로 정반대인 제 1 한 쌍의 프리즘; 및

상기 복수개의 검사 품목 중에서 적어도 하나의 검사 품목의 전후 측면의 이미지를 제공하기 위해 서로 정반대인 제 2 한 쌍의 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 검사 품목의 가동중 검사용 시스템.
제 10항에 있어서,

상기 프리즘 구조는 포커스된 이미지를 위한 굴절률을 맞추기 위해 상기 제 1 한 쌍의 프리즘 및 제 2 한 쌍의 프리즘의 중심으로 배향하는 제 5 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 검사 품목의 가동중 검사용 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 검사 평면과 상기 프리즘 구조의 상부 사이의 공간 갭으로 광을 조사하는 로우 앵글 광원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 검사 품목의 가동중 검사용 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 광 어셈블리는 상기 검사 품목의 상부를 조사하도록 복수개의 LED 세그먼트로 이루어진 것을 특징으로 하는 복수개의 검사 품목의 가동중 검사용 시스템.
검사 품목의 가동중(on-the-fly) 검사를 위한 방법에 있어서,

상기 검사 품목의 상부면이 검사 평면의 검사 영역내에 있도록 1 차원 검사 품목 통과 경로를 따라 검사 품목을 광 어셈블리 내의 채널을 통해 이동시키는 단계;

상기 광 어셈블리를 이용하여 상기 검사 품목의 다수 측면을 조사하는 단계;

상기 광 어셈블리를 이용하여 상기 검사 품목의 상부면을 조사하는 단계;

제 1 말단, 제 2 말단 및 제 1 반사 표면을 각각 가지는 제 1 프리즘 및 제 2 프리즘을 포함하는 복수개의 프리즘으로 이루어진 프리즘 구조와, 상기 광 어셈블리의 채널을 통해 검사 품목이 이동할 때, 제 1 반사 표면상에서 발생한 광을 상기 프리즘의 제 2 말단으로 안내하도록 상기 프리즘 구조의 상부에서 상기 검사 품목을 통과하는 단계,

상기 검사 품목이 상기 1 차원 검사 품목 통과 경로를 따라 이동하는 동안에, 상기 검사 품목의 측면으로부터 반사된 광을 상기 프리즘 구조내 각각의 프리즘의 제 1 반사 표면에서 수신하는 단계;

상기 검사 품목이 1 차원 검사 품목 통과 경로를 따라 검사 영역을 통해 검사 품목이 이동하는 동안에 상기 프리즘 구조 위로 통과하면서 상기 프리즘 구조내 각각의 프리즘의 제 2 말단 하부에 배치된 이미지 데이터 생성 시스템을 이용하여 상기 검사 품목의 다수 측면을 포함하는 이미지 데이터 집합을 생성하는 단계; 및

상기 검사 품목이 1 차원 검사 품목 통과 경로를 따라 이동하고 상기 검사 품목의 다수 측면을 포함하는 이미지 데이터 집합이 생성되는 동안에, 상기 프리즘 구조와 상기 이미지 데이터 생성 시스템과 광 어셈블리가 상기 검사 평면 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 검사 품목의 가동중 검사를 위한 방법.
제 14항에 있어서,

상기 검사 품목의 다수 측면에 대한 이미지 데이터를 생성하는 단계는 상기 검사 품목의 다수 측면에 대한 이미지 데이터의 단일 집합으로 생성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 품목의 가동중 검사를 위한 방법.
제 14항에 있어서,

상기 검사 품목의 다수 측면을 상기 광 어셈블리를 이용하여 조사하는 단계는 상기 검사 품목의 다수 측면 코너를 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 품목의 가동중 검사를 위한 방법.
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