KR19990039130A - 납땜 검사 장치 및 이에 적합한 검사 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 검사 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표면 실장 장치에서 조립된 부품의 납땜 검사 장치에 관한 것으로서, 납땜 검사 장치의 양호, 불량 판독 정확성을 향상시킬 수 있는 납땜 검사 장치 및 이에 적합한 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 조명에서 조사된 빛이 필렛(F)에서 반사되는 것을 카메라(53)로 입력받아 필렛(F)의 형성 상태를 판정하도록 구성된 납땜 검사 장치에 있어서, 상기한 카메라(53)와 동일축상에서 납땜 필렛(F)을 조사하는 제1조명등(1)과, 상기한 제1조명등(1)의 조사 각도와 상이하게 설치됨과 아울러 상기한 제1조명등(1)에서 얻어지는 영상에 대해 음영이 반전된 상태인 영상을 얻도록 설치된 제2조명등(2)과, 상기한 제1, 2조명등(1, 2)의 영상 신호를 종합하여 납땜 필렛의 형성 상태를 판정하는 비젼 장치(3)를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 방법은 PCB기판(P)이 검사 장치에 위치될 때 제1조명등(1)을 점등시키고 상기한 제1조명등(1)과 조사 각도가 상이한 제2조명등(2)을 소등시키는 단계와,

상기한 제1조명등(1)의 점등 시 상기한 필렛(F)에서 빛이 반사되면서 카메라(53)를 통해 비젼 장치(3)에 입력될 때 밝게 빛나는 부분(BR)이 필렛(F) 검사 영역 전체에 연결되어 있는 지를 판단하는 단계와,

상기한 탐색 시 빛나는 영역(BR)이 필렛(F) 탐색 영역 전체에 연결되어 있지 않으면 필렛(F) 형성 상태를 정상으로 판단하는 단계와,

상기한 탐색 시 밝은 영역(BR) 탐색 영역 전체에 연결 형성되어 있으면 제1조명등(1)을 소등시키고 이와 조사 각도가 상이한 제2조명등(2)을 점등시키는 단계와,

상기한 제2조명등(2)이 온된 후 밝게 빛나는 부분(BR)을 탐색하여 상기한 부분이 일정 면적 이상이면 정상으로 판단하고 이하이면 납부족으로 판단하여 불량 처리하는 단계로 구성함을 특징으로 한다.

Description

납땜 검사 장치 및 이에 적합한 검사 방법

본 발명은 검사 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표면 실장 장치에서 조립된 부품의 납땜 검사 장치에 관한 것이다.

일반적으로, PCB 기판등에 부품을 조립하기 위해서는 표면 실장 장치(Surface Mounted Device)를 사용하게 된다.

상기한 표면 실장 장치는 리드가 붙은 부품 및 칩 부품을 PCB 기판 소정 위치에 삽입 또는 안착시킨 후 플로우(Flow) 납땜 장치등을 통해 각 부품을 PCB기판에 고정시키게 되는 바, 각 부품의 납땜 공정 완료 후 납땜의 양호, 불량을 검사하게 된다.

상기한 납땜의 검사는 도6에 도시된 바와 같이 베이스 플레이트(50)가 설치된 프레임(51)과, 상기한 베이스 플레이트(50) 상면에 설치됨과 아울러 컨베이어(C)가 상면으로 통과되고 PCB기판(P)이 안착되는 위치 조절 장치(52)와, 상기한 위치 조절 장치(52) 상면에 위치됨과 아울러 카메라(53)와 연결 설치된 LED조명등(54)과, 상기한 카메라(53)와 연결되어 신호를 입력받을 뿐만 아니라 모니터(55)로 정보를 출력하고 납땜 필렛의 양호, 불량을 판정하는 비젼 장치(56)로 구성되어 있다.

즉, 상기한 컨베이어(C)를 통해 납땜이 완료된 PCB기판(P)이 이송되면 상기한 위치 조절 장치(52)에서 초기 위치를 조절하게 되고, 상기한 조절 완료 후 조명등(54)이 PCB기판(P)을 조사하게 된다.

PCB기판(P)이 조명등(54)에 의해 조사되면 카메라(53)가 각 부품의 납땜 부위를 촬영함과 아울러 비젼 장치(56)에서 납땜 부위의 조사 상태를 모니터(55)로 출력하고 연산함으로써 납땜의 양호, 불량을 검사하게 되는 것이다.

여기서, 상기한 납땜의 양호, 불량 판정은 조명등(54)에 의한 납땜 필렛의 반사 상태를 통해 이루어지는 바, 이는 도7에 도시된 바와 같이 카메라(53)가 중심에 위치됨과 아울러 카메라(53)의 빛이 필렛(F)에 입사되는 축과 동일한 축을 따라 조명등(54)이 납땜 필렛(F)에 빛을 조사하게 된다.

납땜 필렛(F)에 빛이 조사되면 반사되는 바, 상기한 반사 시 납땜 필렛(F)의 경사 부분과 리드(L)에서 반사된 빛은 카메라(53)로 입사되지 않고, 조명등(54)에 대해 수평 상태인 부품의 리드(L) 연결 부분과 납땜 필렛(F)의 선단에서 반사된 빛은 카메라(53)로 입사된다.

빛이 카메라(53)로 입사되지 않는 경사 부분은 모니터(55)상에서 어둡게 되고, 입사되는 평면 부분은 모니터(55)상에서 밝게 나타나게 된다.

즉, 비젼 장치(56)가 모니터(55)상에서 밝게 빛나는 부분의 면적만을 체크하면 납땜의 양호, 불량 상태를 시각적으로 판단 가능하게 되는 것이다.

예를 들면, 도8에 도시된 바와 같이 도7에서 양호하게 납땜된 상태인 납땜 필렛(F')에 빛을 조사하게 되면 (가)도에 도시된 바와 같이 중간 부분인 경사 부분의 어두운 영역(B)과, 리드(L) 연결 부분과 납땜 필렛(F')의 종단 부분인 밝은 부분(BR)의 영역이 일정 비율을 나타나게 된다.

특히, 납땜 필렛(F')이 종단 부분 면적이 일정 기준내에 도달되면 비젼 장치(56)가 납땜을 양호한 상태로 판정하게 되는 것이다.

물론, 불량 납땜 상태인 상기한 도7에서 납땜 필렛(F")에 빛을 조사하게 되면 (나)도와 유사하게 모니터링되는 바, 상기한 납땜 필렛(F")의 종단 부분 면적이 기준을 초과한 상태이기 때문에 납땜 필렛(F")의 경사 부분이 매우 적고 이로 인해 납땜의 강도등이 매우 불량하게 되어 불량 판정되는 것이다.

즉, 하나의 조명등(54)으로부터 조사되는 빛을 납땜 필렛(F)에 조사함과 동시에 빛에 의해 밝게 빛나는 부분(BR)과 어둡게 나타나는 부분(B)을 모니터링함으로써 납땜 필렛(F)의 양부를 판정하게 되는 것이다.

여기서, 상기한 카메라(53)가 필렛(F)을 검사하는 영역은 미리 비젼 장치(46)에 일정한 구역으로 설정되어 카메라(53)는 이 영역을 판독하게 된다.

그러나, 상기한 바와 같이 카메라의 축중심과 동일한 경로를 갖도록 조명등을 설치함과 아울러 조명등으로부터의 빛으로 필렛을 조사하면서 밝은 부분과 어두운 부분을 판독하여 납땜 필렛의 양호, 불량을 판정하게 되면 부품의 리드 두께가 작고 피치가 작을 경우 납땜 필렛의 경사 부분이 매우 작게 형성되기 때문에 이를 불량으로 판독하는 문제점이 있다.

즉, 부품의 리드 피치 및 두께가 작을 경우 여기에 도포되는 납땜의 길이 및 두께가 작아지게 됨으로써 결과적으로 납땜 필렛의 경사 부분 면적이 작아지게 되고, 이로 인해 모니터상에서 밝게 빛나는 부분이 작아져 양호하게 납땜된 경우에도 불량으로 판독하게 되는 것이다.

또한, 상기한 PCB기판 장착 시 카메라가 체크하는 영역이 고정되어 있기 때문에 부품의 장착 오차에 따라 정확한 필렛 위치를 판독하지 못하게 되고, 이로 인해 양부 판정에 오차가 발생되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 납땜 검사 장치의 양호, 불량 판독 정확성을 향상시킬 수 있는 납땜 검사 장치 및 이에 적합한 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 조명에서 조사된 빛이 필렛에서 반사되는 것을 카메라로 입력받아 필렛의 형성 상태를 판정하도록 구성된 납땜 검사 장치에 있어서, 상기한 카메라와 동일축상에서 납땜 필렛을 조사하는 제1조명등과, 상기한 제1조명등의 조사 각도와 상이하게 설치됨과 아울러 상기한 제1조명등에서 얻어지는 영상에 대해 음영이 반전된 상태인 영상을 얻도록 설치된 제2조명등과, 상기한 제1, 2조명등의 영상 신호를 종합하여 납땜 필렛의 형성 상태를 판정하는 비젼 장치를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 방법은 PCB기판이 검사 장치에 위치될 때 제1조명등을 점등시키고 상기한 제1조명등과 조사 각도가 상이한 제2조명등을 소등시키는 단계와,

상기한 제1조명등의 점등 시 상기한 필렛에서 빛이 반사되면서 카메라를 통해 비젼 장치에 입력될 때 밝게 빛나는 부분이 필렛 검사 영역 전체에 연결되어 있는 지를 판단하는 단계와,

상기한 탐색 시 빛나는 영역이 필렛 탐색 영역 전체에 연결되어 있지 않으면 필렛 형성 상태를 정상으로 판단하는 단계와,

상기한 탐색 시 밝은 영역 탐색 영역 전체에 연결 형성되어 있으면 제1조명등을 소등시키고 이와 조사 각도가 상이한 제2조명등을 점등시키는 단계와,

상기한 제2조명등이 온된 후 밝게 빛나는 부분을 탐색하여 상기한 부분이 일정 면적 이상이면 정상으로 판단하고 이하이면 납부족으로 판단하여 불량 처리하는 단계로 구성함을 특징으로 한다.

도1은 본 발명에 따른 납땜 검사 장치의 주요부를 도시한 개략도,

도2는 본 발명에 따른 납땜 검사 장치에서 모니터 영상 상태를 도시한 상태도로서,

(가)도는 수직 조명시의 상태를 도시한 상태도,

(나)도는 수평 조명시의 상태를 도시한 상태도,

도3은 본 발명에 따른 납땜 검사 방법을 도시한 플로우 차트,

도4는 리드 탐색 상태를 도시한 개략도,

도5는 납땜 필렛 탐색 상태를 도시한 상태도로서,

(가)도는 필렛의 정상 분포 상태를 도시한 상태도,

(나)도는 필렛의 부족 상태를 도시한 상태도,

도6은 일반적인 납땜 검사 장치를 도시한 정면도,

도7은 도6에서 납땜 검사 장치의 검사 상태를 도시한 개략도,

도8은 도7에 따른 모니터 영상 상태를 도시한 상태도로서,

(가)도는 필렛의 정상 분포 상태를 도시한 상태도,

(나)도는 필렛의 비정상 분포 상태를 도시한 상태도,

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 제1조명등2 : 제2조명등

3 : 비젼 장치53 : 카메라

F : 필렛BR : 밝은 영역

B : 어두운 영역

도1은 본 발명에 따른 납땜 검사 장치의 주요부를 도시한 개략도로서, 카메라(53)와 동일축상에서 납땜 필렛(F)을 조사하는 제1조명등(1)과, 상기한 제1조명등(1)의 조사 각도와 상이하게 설치됨과 아울러 상기한 제1조명등(1)에서 얻어지는 영상에 대해 음영이 반전된 상태인 영상을 얻도록 설치된 제2조명등(2)과, 상기한 제1, 2 조명등(1, 2)의 영상 신호를 종합하여 납땜 필렛(F)의 형성 상태를 모니터(55)로 출력함과 아울러 양부를 판정하는 비젼 장치(3)로 구성되어 있다.

상기한 장치는 제1조명등(1)을 온(ON)시키고, 제2조명등(2)을 오프(OFF)시킨 상태에서 제1영상을 얻고, 제1조명등(1)을 오프시키고 제2조명등(2)을 온시킨 상태에서 제2영상을 얻음으로써 서로 반전되는 영상을 비교하여 납땜 필렛(F)의 형성 상태를 판정하게 되는 것이다.

즉, 도2의 (가)도에 도시된 바와 같이 제1조명등(1) 온, 제2조명등(2)오프시에는 납땜 필렛(F)의 경사 부분이 어둡운 부분(B)으로 표시되고 평면 부분인 리드 연결 부분과 필렛 단부가 밝은 부분(BR)으로 표시된다.

또한, 도2의 (나)도에 도시된 바와 같이 제1조명등(1) 오프, 제2조명등(2) 온시에는 반대로 경사 부분이 밝게 빛나고 나머지 부분이 어둡게 되어 납땜 필렛(F)의 경사 부분 두께 및 길이에 대한 입체적인 정보가 비젼 장치(3)에 입력되는 것이다.

즉, 종래 카메라(53)와 동축 상인 빛 조사에 의해 필렛(F)을 검사할 때는 리드(L)의 피치와 두께가 작을 경우 필렛(F)이 정상적으로 형성되어도 밝게 빛나는 부분이 작기 때문에 불량으로 판정하는 것에 비해, 본 발명에서는 제2조명등(2)에서 작게 형성된 필렛(F)의 경사 부분은 밝게 조사하여 면적을 체크하여 됨으로써 비젼 장치(3)에서 이를 정상으로 판정할 수 있도록 하는 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 작용 효과를 도3에 따라 설명하면 부품이 납땜 왼료된 PCB기판(P)이 컨베이어(C)를 통해 베이스 플레이트(50) 위치에 이송되면 비젼 장치(3)가 이를 감지하여 제1조명등(1)을 점등시키고 제2조명등(2)은 소등된 상태로 조절하게 된다.

제1조명등(1)이 점등되면 종래와 유사한 상태인 제1영상이 비젼 장치(3)로 입력되는 바, 상기한 제1조명등(1)의 점등 시 부품의 장착 오차를 보정하기 위하여 리드(L)의 단부를 찾게 된다.

즉, 도4에 도시된 바와 같이 일정 형상으로 제작된 탐색 모델(M)을 리드(L)와 필렛(F) 위치로 이동시키면서 상기한 탐색 모델(M)과 가장 정합도가 높은 부분을 찾음으로써 리드(L)의 단부를 찾게 되는 것이다.

여기서, 상기한 리드(L)의 단부를 찾게 되면 상기한 리드(L)의 위치에 따른 카메라(53)의 탐색 영역 보정 작업을 실시하게 되고, 단부를 찾지 못하게 되면 필렛(F)의 탐색 작업을 실시하게 된다.

리드(L)의 단부를 찾았을 때 카메라(53)의 탐색 영역 보정 작업이 완료되면 필렛(F)의 탐색 작업을 실시하게 되는 바, 이는 도5에 도시된 바와 같이 리드(L)의 단부를 중심으로 양측의 동일 면적을 탐색하게 된다.

이 상태에서 상기한 필렛(F)에 제1조명등(1)이 빛 반사에 의한 밝은 영역(BR)이 탐색 영역 전체에 연결되어 있는 지를 탐색하게 되고, 상기한 탐색 시 밝은 영역(BR)이 탐색 영역 전체에 연결되어 있지 않으면 필렛(F)이 형성되어 있는 것으로 판단하게 된다.

여기서, 상기한 제1조명등(1) 온 시 탐색 영역 전체에 연결된 밝은 부분(BR)을 검사하게 되는 것은 필렛(F)의 형성 크기가 작은 경우 리드(L)와 필렛(F)의 단부가 연결된 상태로 빛나게 되기 때문에 불량 판단을 단순화시킬 수 있기 때문이다.

상기한 바와 같이 제1조명등(1)이 수직 방향에서 조사할 때 필렛(F)이 형성된 것으로 판단되면 납땜 필렛(F)의 형성 상태를 정상으로 판정하게 된다.

물론, 상기한 탐색 시 밝은 영역(BR)이 존재하게 되면 비젼 장치(3)가 필렛(F)의 형성 불량으로 판정하여 제1조명등(1)을 오프시키고 제2조명등(2)을 온시키게 된다.

제2조명등(2)이 온되고 제1조명등(1)이 오프되면 상기한 제1영상과 반전된 상태인 제2영상이 입력되는 바, 상기한 제2영상이 입력되면 필렛(F)의 탐색 영역에서 경사진 부분이 밝게 빛나게 된다.

필렛(F)이 경사진 부분이 일정 면적 이상의 빛나는 부분으로 비젼 장치(3)에 입력되면 비젼 장치(3)에서 필렛(F)이 존재하는 것으로 판단함으로써 리드(L)의 피치와 두께가 작은 경우에도 수평 조사에 의해 필렛(F)의 존재 상태를 파악하여 필렛(F)의 형성 상태 판정을 정확하게 유지할 수 있게 되는 것이다.

상기한 제2조명등(2)의 점등 시 밝게 빛나는 부분(BR)의 면적이 미리 설정된 면적 이하가 되면 필렛(F)의 납부족으로 판단하여 불량 처리하게 되는 것이다.

즉, 제1조명등(1)의 온, 제2조명등(2)의 오프시에는 리드(L)의 단부를 탐색함과 아울러 수직 조명시의 필렛(F) 존재 여부를 1차 탐색하게 되고, 여기에서 필렛(F)이 감지되지 않으면 제2조명등(2) 온, 제1조명등(1) 오프 상태에서 필렛(F)을 감지하여 정확한 필렛(F) 형성 상태 판정을 하게 되는 것이다.

물론, 리드(L)의 단부를 탐색하여 필렛(F)의 형성 위치를 최적 상태로 설정함으로써 보다 정밀한 필렛 탐색이 가능하게 된다.

이상과 같이 본 발명은 조사 경로가 거의 직교 상태를 이루도록 제1, 2조명등을 설치함과 앙루러 상기한 제1, 2조명등에서 필렛에 반사된 입력 정보를 통해 필렛의 형성 상태를 판정하도록 비젼 장치를 설치함으로써 PCB기판에 부품을 납땜한 후 필렛 검사가 보다 정밀하게 되는 잇점이 있는 것이다.

Claims (3)

1. 조명에서 조사된 빛이 필렛에서 반사되는 것을 카메라로 입력받아 필렛의 형성 상태를 판정하도록 구성된 납땜 검사 장치에 있어서, 상기한 카메라와 동일축상에서 납땜 필렛을 조사하는 제1조명등과, 상기한 제1조명등의 조사 각도와 상이하게 설치됨과 아울러 상기한 제1조명등에서 얻어지는 영상에 대해 음영이 반전된 상태인 영상을 얻도록 설치된 제2조명등과, 상기한 제1, 2조명등의 영상 신호를 종합하여 납땜 필렛의 형성 상태를 판정하는 비젼 장치를 포함함을 특징으로 하는 납땜 검사 장치.
2. PCB기판이 검사 장치에 위치될 때 제1조명등을 점등시키고 상기한 제1조명등과 조사 각도가 상이한 제2조명등을 소등시키는 단계와,

   상기한 제1조명등의 점등 시 상기한 필렛에서 빛이 반사되면서 카메라를 통해 비젼 장치에 입력될 때 밝게 빛나는 부분이 필렛 검사 영역 전체에 연결되어 있는 지를 판단하는 단계와,

   상기한 탐색 시 빛나는 영역이 필렛 탐색 영역 전체에 연결되어 있지 않으면 필렛 형성 상태를 정상으로 판단하는 단계와,

   상기한 탐색 시 밝은 영역 탐색 영역 전체에 연결 형성되어 있으면 제1조명등을 소등시키고 이와 조사 각도가 상이한 제2조명등을 점등시키는 단계와,

   상기한 제2조명등이 온된 후 밝게 빛나는 부분을 탐색하여 상기한 부분이 일정 면적 이상이면 정상으로 판단하고 이하이면 납부족으로 판단하여 불량 처리하는 단계로 구성함을 특징으로 하는 납땜 검사 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기한 하나의 조명등 점등 시 비젼 장치에 형성된 탐색 모델과 리드 단부의 정합도를 판정하여 일정 오차 이하이면 탐색 성공으로 판단하는 리드의 단부를 찾는 단계와, 상기한 리드의 단부를 찾는 단계에 따라 필렛을 탐색하는 영역을 리드 단부를 중심으로 하도록 보정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 납땜 검사 방법.