KR101716217B1 - 부품 검사 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

노즐의 반사면에 파장 변이 물질을 도포하고, 이를 통해 백라이트 조명에 의해 조사된 빛의 파장의 일부를 변이시키고 필요에 따라 특정 파장의 빛을 필터링하여 부품을 촬영 및 검사하는 부품 검사 장치 및 방법이 제공된다. 상기 부품 검사 장치는 노즐; 상기 노즐의 반사면에 도포된 파장 변이 물질; 상기 노즐의 반사면을 향하여 소정 파장의 빛을 조사하는 조명; 및 상기 노즐의 반사면에 의해 반사된 후 파장이 변이된 빛과, 상기 노즐에 흡착된 검사 대상 부품에 의해 반사된 후 파장이 변이되지 않은 빛을 촬영하는 카메라를 포함하되, 상기 파장 변이 물질은 상기 카메라의 양자 효율에 따라 결정된다.

Description

부품 검사 장치 및 방법{Apparatus and Method for inspect component}
본 발명은 부품 검사 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 노즐의 반사면에 파장 변이 물질을 도포하고, 이를 통해 백라이트 조명에 의해 조사된 빛의 파장의 일부를 변이시키고 필요에 따라 특정 파장의 빛을 필터링하여 부품을 촬영 및 검사하는 부품 검사 장치 및 방법에 대한 것이다.
반도체 실장 장비에 있어서, 전자 부품을 인식하게 하기 위하여 대부분의 조명은 인식하고자 하는 전자부품의 조명 조사를 직접 조명 방식과 백 라이트(Back Light) 조명 방식을 사용한다. 이 중에서 직접 조명 방식의 경우 조명 각도를 다르게 하여 다양한 각도로 광을 조사하여 인식하고자 하는 부품을 검사하게 된다.
한편, 백 라이트 조명 방식에서는 직접 조명과 반사형 조명이 존재한다. 반도체 실장 장비 중 대부분의 장비는 반사형 조명을 이용한다. 반사형 조명은 인식하고자 하는 전자부품의 하단에서 전자 부품을 흡착하고 있는 흡착 장치의 밑면(날개)에 조명을 조사하여 그림자로 인식하는 인식 장치이다. 이 조명을 사용하는 방식은 인식하는 카메라 센서의 특성과 관계 없이 특정 조명의 색채를 이용하여 조사한 파장과 동일한 파장이 밝게 나타나도록 하는 방법이다.
또 다른 방식은 인식하고자 하는 전자부품의 상단에서 직접 발광 광원을 배치, 조사하여 같은 방법으로 그림자를 이용하여 인식하는 방법이다. 현재까지는 이러한 방식이 전자부품 검사 장비에 이용되고 있다.
도 1과 도 2는 이러한 종래의 기술을 보여주는 측면 개략도이다.
도 1은 후지(Fuji)사에서 사용하는 방법으로서, 백 라이트를 유도하는 조명 장치의 특정 파장을 전자부품 흡착 장치의 날개에 조사하고 동일한 파장이 반사되어 카메라로 조명이 되돌아 오게 하는 방법이다. 이 방법은 인식하고자 하는 부품의 크기에 제한이 있고, 조명이 조사하는 빛의 파장은 카메라 센서의 특성에 많은 영향을 주게 된다.
또한 백 라이트를 활용하기 위하여 노즐(Nozzle)의 밑면 가공 등과 같은 많은 변화를 주어야 한다. 좀 더 구체적으로는 기존의 방식에서는 노즐의 밑면에 도 1과 같이 소모품형 형광 스티커를 부착하거나, 도 2와 같이 반투명 아크릴 도료를 도색하여 백 라이트 조명을 활용한다. 그 외 노즐 흡착 부위에 캡(Cap)을 장착하여 활용하는 방법도 있다.
그러나 이러한 종래의 방식에서는 특정 파장을 조사하면 조사한 빛과 동일한 파장의 빛이 반사되어 카메라에 입사되는 방법을 취하고 있다. 그러나 이러한 방법들은 조명 각도를 잘못 조정하면 인식하고자 하는 전자부품에 조명이 조사되어 백 라이트 조명을 유도하는데 실패의 가능성이 크다는 문제점이 존재한다.
[선행기술문헌]
일본공개공보 2002-005849호
일본공개공보 2007-114125호
한국공개공보 2007-0107684호
본 발명이 해결하려는 과제는, 노즐의 반사면에 파장 변이 물질을 도포하고, 이를 통해 백라이트 조명에 의해 조사된 빛의 파장의 일부를 변이시키고 필요에 따라 특정 파장의 빛을 필터링하여 부품을 촬영 및 검사하는 부품 검사 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 부품 검사 장치의 일 태양은 노즐; 상기 노즐의 반사면에 도포된 파장 변이 물질; 상기 노즐의 반사면을 향하여 소정 파장의 빛을 조사하는 조명; 및 상기 노즐의 반사면에 의해 반사된 후 파장이 변이된 빛과, 상기 노즐에 흡착된 검사 대상 부품에 의해 반사된 후 파장이 변이되지 않은 빛을 촬영하는 카메라를 포함하되, 상기 파장 변이 물질은 상기 카메라의 양자 효율에 따라 결정될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 부품 검사 방법의 일 태양은 노즐에 의해 검사 대상 부품을 픽업함으로써, 상기 노즐에 구비되고 파장 변이 물질이 도포된 반사면의 하측에 상기 검사 대상 부품을 위치시키는 단계; 상기 반사면을 향하여 소정 파장의 빛을 조사하는 단계; 및 상기 노즐의 반사면에 의해 반사된 후 파장이 변이된 빛과, 상기 노즐에 픽업된 검사 대상 부품에 의해 반사된 후 파장이 변이되지 않은 빛을 촬영하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 부품 검사 장치 및 방법에 따르면, 백라이트 조명에 의해 조사된 빛의 파장의 일부를 변이시키고 필요에 따라 특정 파장의 빛을 필터링하여 부품을 촬영 및 검사함으로써 전자 부품 실장 장비에 있어서 전자 부품에 대한 정확하고 편리한 검사를 수행할 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 기술을 보여주는 측면 개략도이다.
도 3은 파장에 따른 인식 카메라의 Sensor Quantum Efficiency를 보여주는 그래프이다.
도 4는 노즐의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 검사 장치의 측면 개략도이다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품 검사 장치의 측면 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 검사 방법의 순서도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품 검사 방법의 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 3은 파장에 따른 인식 카메라의 Sensor Quantum Efficiency를 보여주는 그래프이고, 도 4는 노즐의 측면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 검사 장치의 측면 개략도이다.
우선, 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 부품 검사 장치는 노즐(100), 파장 변이 물질(미도시), 조명(200) 및 카메라(300)를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면 종래 기술이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해, 노즐의 반사면에 반사를 유도하는 방식이 아니라, 조사하는 광원의 특정 파장을 변환하여 다시 발광시키는 방식을 사용한다.
센서의 양자 효율(Quantum Efficiency, Q.E.)이란 서로 다른 빛의 파장에 따른 센서의 반응 내지 민감도를 나타내는 것으로서, 예를 들어 센서의 종류에 따라 푸른 빛의 파장(400~500nm) 보다 초록, 빨강, 및 적외선 파장(500~800nm) 범위에 대해 더 민감한 특성의 센서가 존재할 수도 있는 식이다. 한편, 도 3은 본 발명의 실시예에서 사용하는 인식 카메라 센서의 파장에 따른 양자 효율을 보여준다.
본 발명의 실시예들에서는, 400 나노 미터(nm) 이하 또는 900 나노 미터 이상의 파장을 이용하여 노즐 반사면에 입사시켜 가시광선 영역의 파장으로 바꾸거나 또는 가시 광선 영역(400~700nm)의 조명을 노즐 반사면에 조사시켜 400 나노 미터 이하 또는 자외선 영역의 파장대로 변이시키는 파장 변이 물질 백 라이트 조명과 함께 사용할 수 있다.
이는 소위 다음의 수학식 1과 같이 표현되는 컴프턴 효과(Compton Effect)를 활용하는 것인데, 즉, 산란이 0이면 파장의 변이가 일어나지 않지만, 산란이 크게 나타나면 파장 변이가 크게 나타난다.
[수학식 1]
△λ = λ’-λ= (h/mc)*(1-cosθ)
여기서, λ 는 변이 전 파장, λ’는 변이 후 파장, h는 플랑크 상수, m은 입자의 질량, c는 진공중의 광속도, θ는 산락각이다.
여기에 원하는 파장 변위대의 산란이 크게 일어나는 물질을 첨가하여 사용하면 직접 조사하여 반사되는 광량을 카메라 센서 양자 효율과 광원의 세기 조정을 통해 원하는 파장만 밝게 나타나는 특성을 유도함으로써 정확한 백 라이트 조명을 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서 사용하는 파장 변위 물질로서 형광체와 같은 파장 변이체를 사용하는 방법이 있다. 그러나, 일반적으로 알려진 파장 변이체는 인체에 유해한 카드뮴(Cd) 물질이 많이 함량되어 있을 수 있다. 이러한 점을 고려하여 본 발명의 실시예들에서는 란탄족 원소를 사용할 수 있다. 예를 들어, 세륨(Ce), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy) 등을 사용할 수 있다.
에너지를 빛으로 발광하는 높은 여기 상태를 유도하기 위하여 이용되는 에너지원에 따라 광발광, 전기 발광, 음극선 발광, 화학 발광, 열발광 등으로 구분되는데, 현재 가시광선의 발광체는 질화 물질을 이용하고 있다. 이러한 발광체와 같이 첨가하는 물질로는 유로퓸, 세륨, 망간(Mn), 디스프로슘 등이다. 여기에서 첨가되는 물질의 몰(mole) 량에 따라 발광 파장이 40~55nm 정도의 파장 변이 대역폭을 가지며 바뀌게 된다.
예를 들어, 자외선 영역의 파장을 갖는 빛을 조사하는 조명을 사용하면서 참가 물질로 Eu2+ 물질을 사용하는 경우에는, 상기 자외선 영역의 빛을 적색(Red) 계열의 가시광선 영역의 파장(약 600~680nm)을 갖는 빛으로 변이시킬 수 있다.
마찬가지로, 자외선 영역의 파장을 갖는 빛을 조사하는 조명을 사용하면서 첨가 물질로 Ce 물질을 사용하는 경우에는 자외선 영역의 빛이 푸른(Blue) 빛의 가시광선 영역으로 변이될 수 있다.
또한, 자외선 영역의 파장을 갖는 빛을 조사하는 조명을 사용하면서 첨가 물질로 Ce와 Tb 물질을 혼합하여 사용하는 경우에는 자외선 영역의 빛이 녹색(Green) 빛의 가시광선 영역으로 변이될 수 있다.
또 다른 예로서, 근자외선 발광체를 사용하면서 Ce3+ 물질을 첨가한 경우에는 청색(약 450nm) 및 녹색(570nm)의 파장을 갖는 빛으로 변이될 수 있다.
또 다른 예로써, 약 630nm 정도의 파장을 갖는 오렌지 색의 Al3+ 발광체에 Ca-α-SiAION의 여기체를 첨가할 경우에는 근자외선 영역인 300~450nm로의 변이가 이루어진다.
본 발명의 실시예들에서는 이러한 파장 변이 물질을 노즐(100)의 날개(105)의 반사면(110)에 도포하여 사용한다.
도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 검사 장치에 대해 설명한다. 이미 설명한 바와 같이 노즐(100) 날개(105)의 반사면(110)에는 파장 변이 물질이 도포되어 있다. 어떠한 파장 변이 물질을 사용하는가 여부는 사용하고자 하는 조명(200)이 조사하는 빛의 파장에 따라 달리 정할 수 있다.
일 예로서, 조명(200)에서 조사하는 빛이 약 300nm 정도의 파장을 갖는 자외선 영역이고, 파장 변위 물질이 도포된 노즐 날개 반사면(110)에 의해 반사된 빛의 파장이 가시 광선 영역에 속한다고 할 경우, 카메라(300)는 노즐 날개 반사면(110)에 의해 반사된 빛을 촬영할 수 있다.
이 경우, 부품(10)에는 파장 변이 물질이 도포되어 있지 않으므로, 부품(10) 밑면에 의해 반사된 빛은 조명(200)이 조사하는 빛의 파장과 동일한 파장(약 300nm)을 갖는다.
결국, 가시광선 영역에 민감하게 반응하는 특성을 지닌 센서를 구비한 카메라(300)에 의해 촬영될 경우, 부품이 존재하는 영역에 대해서는 어둡게, 부품 이외의 영역인 노즐 날개 반사면(110)의 영역에 대해서는 밝은 빛을 띠는 영상으로 촬영된다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품 검사 장치의 측면 개략도이다.
도 6에서 설명하는 실시예는 도 5에서 설명된 실시예와 비교할 때 필터(400)가 추가되었다.
필터(400)는 노즐(100)의 반사면(110)에 의해 반사된 파장이 변이된 빛과, 부품(10)에 의해 반사된 파장이 변이되지 않은 빛 중 어느 하나를 필터링한다. 또한, 카메라(300)는 필터(400)에 의해 필터링되지 않은 파장의 빛을 촬영한다.
이하, 일 실시예로서 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품 검사 장치를 구체적으로 설명한다.
노즐 밑면(반사면)에 Ca-α-SiAION 물질을 단독으로 또는 필요에 따라 다른 파장 변이 물질과 혼합하여 도포한다.
조명(300)이 약 630nm의 파장을 갖는 광원을 조사한다고 가정하며, 이 때 조명(300)은 인식하고자 하는 전자 부품(10)의 특성이 잘 나타나도록 광원의 각도를 적절히 조정하여 조사한다.
인식하고자 하는 전자 부품(10)을 흡착하고 있는 노즐(100)의 반사면(110)에 도포된 파장 변이 물질에 의해, 전자 부품(10)의 인식면에서 반사된 빛은 원래 조명(300)이 조사하는 파장과 동일한 630nm의 파장이 반사되고, 노즐 반사면(110)의 파장 변이 물질(Ca-α-SiAION)에서 반사된 빛은 약 300~450nm 정도의 근자외선 영역의 파장대를 갖는 반사광이 유도된다.
이 경우 만약 필터(400)로서 카메라(300)의 상단에 630nm 영역의 파장은 차단하고 근자외선 영역의 파장만 투과하는 밴드 패스 필터를 위치하여 놓는다면 조명이 조사하는 노즐의 반사면(110)은 밝게 나타내고, 인식하고자 하는 부품(10)은 어둡게 나타내는 영상을 획득하게 된다. 이 경우 카메라(300)는 자외선 영역대의 빛에 잘 반응하는 센서가 장착될 수 있을 것이다.
이상 설명한 실시예에서는 특정의 파장 변위 물질 및 특정 파장을 띠는 빛을 광원으로 사용하는 실시예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명의 범위는 설명한 실시예에 의해서만 한정되는 것이 아님은 당연하다. 또한, 이상 설명한 실시예에서는 조명이 조사한 빛과 파장 변이 물질에 의해 반사된 빛이, 자외선 및 가시광선과 같이 서로 다른 영역에 속하는 경우를 예로써 설명하였으나, 이에 한정하는 것이 아니며, 본 발명의 취지상 동일한 영역에 속하되 서로 다른 파장을 갖는 경우에도 본 발명의 범위에 포함되는 실시라고 볼 것이다.
더 나아가, 필터(400)를 사용하는 실시예에서, 필터(400)가 필터링하는 빛의 파장이 조명(200)이 조사하는 빛의 파장과 동일한 경우를 예로 들어 설명하였으나 이에 한정하는 것은 아니고, 필터(400)는 조명(200)이 조사하는 빛의 파장 이외의 파장을 갖는 빛을 필터링하고, 카메라(300)는 필터링되지 않은 파장의 빛을 촬영할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 검사 방법의 순서도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품 검사 방법의 순서도이다.
도 7은 도 5 및 해당되는 상세한 설명 부분에서 이미 설명한 일 실시예에 따른 부품 검사 장치에 대응되는 부품 검사 방법이고, 도 8은 도 6 및 해당되는 상세한 설명 부분에서 이미 설명한 다른 실시예에 따른 부품 검사 장치에 대응되는 부품 검사 방법이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 검사 방법은 부품을 픽업하여 파장 변이 물질이 도포된 노즐의 반사면측에 위치시키는 단계(S710), 노즐의 반사면으로 소정 파장의 빛을 조사하는 단계(S720) 및 상기 노즐의 반사면에 의해 반사된 파장이 변이된 빛과, 상기 노즐의 반사면에 위치한 부품에 의해 반사된 파장이 변이되지 않은 빛을 촬영하는 단계(S730)를 포함한다. 구체적인 설명에 대해서는 도 5 및 해당되는 설명 부분을 참고할 수 있다.
도 8을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품 검사 방법은 부품을 픽업하여 파장 변이 물질이 도포된 노즐의 반사면측에 위치시키는 단계(S810), 노즐의 반사면으로 소정 파장의 빛을 조사하는 단계(S820), 노즐의 반사면에 의해 반사된 파장이 변이된 빛과, 부품에 의해 반사된 파장이 변이되지 않은 빛 중 어느 하나를 필터링하는 단계(S830), 및 S830 단계에서 필터링되지 않은 빛을 촬영하는 단계(S840)를 포함한다. 구체적인 설명에 대해서는 도 6 및 해당되는 설명 부분을 참고할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 인식 대상 부품 100: 노즐
105: 노즐의 날개 110: 노즐 날개의 반사면
200: 조명
300: 카메라
400: 필터

Claims (10)

  1. 노즐;
    상기 노즐의 반사면에 도포된 파장 변이 물질;
    상기 노즐의 반사면을 향하여 소정 파장의 빛을 조사하는 조명; 및
    상기 노즐의 반사면에 의해 반사된 후 파장이 변이된 빛과, 상기 노즐에 흡착된 검사 대상 부품에 의해 반사된 후 파장이 변이되지 않은 빛을 촬영하는 카메라를 포함하되,
    상기 파장 변이 물질은 상기 카메라의 양자 효율에 따라 결정되는 부품 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파장이 변이된 빛의 파장은 가시광선 영역에 포함되고,
    상기 파장이 변이되지 않은 빛의 파장은 적외선 영역 또는 자외선 영역에 포함되는 부품 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 노즐의 반사면에 의해 반사된 파장이 변이된 빛과, 상기 검사 대상 부품에 의해 반사된 파장이 변이되지 않은 빛 중 어느 하나를 필터링하는 필터를 더 포함하는 부품 검사 장치.
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