KR20000074208A - 프린트기판의 외관 검사장치 및 그 검사방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부품 실장 데이터를 자동으로 인식할 수 있는 프린트기판의 외관 검사장치 및 그 검사방법에 관한 것으로서,

프린트기판에 장착되어 있는 부품의 위치 및 종류, 부품의 장착 각도, 랜드 패턴의 크기와 위치에 관한 티칭 데이터를 정확하게 검출함으로써 사용자가 티칭해야할 부분을 상당히 감소시킴과 동시에 검사시 시간과 노력이 절감될 수 있고, 또한 프린트 기판의 외관 검사 장치와 그 외의 장비들 간에 데이터 포맷이나 전송 프로토콜이 맞지 않아 발생되는 문제를 해결함으로써 검사 장치의 선택시 다른 장비와의 데이터 호환성보다는 검사기의 성능에 우선을 두고 선택할 수 있을 뿐만 아니라 제조사측의 설계 사양 변경이 필요 없어지는 효과를 제공하게 된다.

Description

프린트기판의 외관 검사장치 및 그 검사방법{Appearance test apparatus &the test method for printed board}

본 발명은 부품 실장 데이터를 자동으로 인식할 수 있는 프린트기판의 외관 검사장치 및 그 검사방법에 관한 것으로서, 특히 프린트기판에 장착된 부품 및 납땜 외관 상태를 정확히 분석하여 그 분석 결과에 따라 정확한 위치 정보를 생성 출력함으로써 앞공정의 장비들과 데이터 환성이 없어도 정확한 납땜의 장착 상태를 검사할 수 있는 프린트기판의 외관 검사장치 및 그 검사방법에 관한 것이다.

최근, 프린트기판의 납땜 외관 검사에 있어 자동 검사기가 많이 사용되고 있다. 이와 같은 자동 검사기에서 가장 중요한 것은 어디서 무엇을 검사할 것인가를 결정하기 위해 상기 자동 검사기에 기판 위의 실장 부품들의 장착 위치를 정확하게 인식시키는 것이다.

종래 기술에 따른 프린트기판의 외관 검사방법에 대한 여러 실시예를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 제1 실시예는 사용자가 프린트기판에 장착되어 있는 부품의 좌표 및 장착 각도를 직접 키입력하는 방식이다. 상기와 같은 방식은 기판의 외관 검사에 상당히 많은 시간과 작업자의 노력이 요구되고, 검사기가 생산 라인과 바로 연결되어 있으므로 작업자가 부품 위치 데이터를 입력하는 동안 생산 라인이 정지하든지 생산 라인이 가동되면 기판의 외관 검사가 중지되어야 한다는 문제점이 있다.

그리고, 검사기 앞단의 장비, 즉 마운터(mounter)나 설계 장치로부터 부품 위치 데이터를 받기 위해서 성능보다는 기설치 장비와의 호환성 위주로 검사기를 선택해야 한다는 불합리함이 수반되며, 그로 인해 검사기의 제조사에서는 데이터 호환을 위해 사양 변경을 수행하기 때문에 비용이 상승된다는 문제점도 있다.

다음, 제2 실시예는 상기한 제1 실시예에서의 데이터 호환에 따른 문제점을 해결하기 위한 것으로 검사기와 유사한 구성을 갖는 테스터를 구성하고, 프린트기판에 장착되어 있는 부품에 관한 데이터를 생성하기 위해 부품이 장착되지 않은 미실장 기판과 부품이 장착된 실장 기판을 상기 테스터에 투입하게 된다.

그 후, 상기 테스터를 통해 미실장 기판과 실장 기판에 대한 영상을 추출한 후에 각 기판의 동일 위치에서 추출한 영상을 상호 비교하게 되고, 그 비교 결과를 통해 각 부품의 위치 데이터를 생성하게 되므로 마운터나 설계 장치로부터 데이터를 입력할 필요가 없어지게 된다.

그러나, 상기한 제2 실시예는 부품의 위치 데이터를 마련하기 위한 별도의 탁상형 테스터가 필요하므로 비용이 많이 소비된다는 문제점이 있다.

또한, 제3 실시예에서는 상기한 제2 실시예의 문제점을 극복하기 위해 1개의 프린트기판에서 기판 전체를 흑색으로 설정하고, 그 기판 위의 부품들은 흰색으로 도장한 샘플 기판을 만들게 된다. 그리고, 상기 샘플 기판을 검사기 내에 투입하여 검사기의 카메라로 샘플 기판의 영상을 촬영하여 백색의 도장 처리한 부품을 검출하여 부품의 위치 데이터를 마련하게 된다.

상기한 방식은 도장 처리한 샘플 기판을 제작해야 하는 불편함이 수반될 뿐만 아니라 데이터의 정확도가 떨어지므로 이를 보상하기 위해 별도의 보상 작업이 추가된다는 문제점이 있다. 그리고, 각 부품의 위치 데이터를 마련하게 되면 사용된 샘플 기판은 폐기해야 하므로 기판의 낭비가 심화된다는 문제점도 있다.

한편, 제4 실시예에서는 상기한 제3 실시예를 해결하기 위한 것으로 프린트기판에 대하여 서로 다른 각도 및 색(청, 녹, 적)을 갖는 복수 개의 광원이 구비된다.

즉, 상기 광원이 프린트기판 위를 조사하게 되면 프린트기판에서 반사되는 반사광을 카메라로 촬영하고, 그 반사광의 분포 상태에 의해 납땜 부분, 납땜 부분의 경사 정도, 부품의 실장 상태를 검출하여 각 부품의 위치 데이터를 마련하는 것이다.

그런데, 상기 제4 실시예는 납땜 부분의 경사 상태를 단순히 수평 및 수직 방향의 반사광의 분포 상태만으로 규정하기 때문에 반사광이 난반사되는 경우에는 정확한 납땜의 경사 상태를 알 수 없다는 문제점이 있다. 그리고, 상기 프린트기판에서 부품이 장착되는 랜드 패턴이 이상적으로 형성되지 않은 경우에 부품의 정확한 실장 위치를 찾을 수 없어 비실용적이라는 문제점도 있다.

마지막으로, 제5 실시예에서는 상기한 제4 실시예와 마찬가지로 서로 다른 각도 및 다른 색(청, 녹, 적)을 갖는 복수개의 광원을 갖지만, 상기 광원이 프린트기판 위를 조사하게 되면 프린트기판에서 반사되는 반사광을 카메라로 촬영하여 반사광의 분포 상태에 의한 것보다는 납땜 부분의 급경사 부분에서의 외곽 형상으로부터 각 부품의 위치와 부품 종류를 검출하게 된다.

그러나, 상기한 제5 실시예는 금속 부품인 경우에는 검출 가능하지만 플라스틱과 같이 반사가 잘 되지 않는 부품에는 적용될 수 없고, 부품이 평행 이동 또는 회전되어 납땜된 경우에는 오류 데이터가 생성된다는 문제점이 있다. 더욱이, 실장 부품의 종류가 다양하여 납땜 부분만으로 검출되는 전극의 상관 관계로 추정할 수 있는 부품의 종류에는 한계가 있기 때문에 동일한 외형 치수를 갖지만 종류가 다른 부품들 간의 구분이 어렵다는 문제점도 있다.

그리고, 상기 프린트기판에는 동종의 부품이라고 그 크기가 다양하므로 납땜 부분으로부터 추출된 영상을 통해 생성된 부품의 위치 및 종류 데이터는 신뢰성이 저하된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 프린트기판에 장착되어 있는 부품의 위치 및 종류, 부품의 장착 각도, 랜드 패턴의 크기와 위치에 관한 티칭 데이터를 정확하게 검출함으로써 사용자가 티칭해야할 부분을 상당히 감소시킴과 동시에 검사시 시간과 노력이 절감될 수 있는 프린트기판의 외관 검사장치 및 그 검사방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 프린트 기판의 외관 검사 장치와 그 외의 장비들 간에 데이터 포맷이나 전송 프로토콜이 맞지 않아 발생되는 문제를 해결함으로써 검사 장치의 선택시 다른 장비와의 데이터 호환성보다는 검사기의 성능에 우선을 두고 선택할 수 있을 뿐만 아니라 제조사측의 설계 사양 변경이 필요 없어지는 프린트기판의 외관 검사장치 및 그 검사방법을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 프린트기판의 외관 검사장치가 도시된 블록도,

도 2a는 도 1의 일부 구성요소인 미실장 기판이 이치화된 형태가 도시된 도면,

도 2b도 1의 일부 구성요소인 미실장 기판에서 실제 랜드패턴면만 남아 있는 형태가 도시된 도면,

도 3은 본 발명에 따른 프린트기판의 외관 검사방법이 도시된 순서도,

도 4는 도 3의 제2 과정이 상세히 도시된 순서도,

도 5a는 도 3의 제3 과정이 상세히 도시된 순서도,

도 5b는 도 5a의 제7 스텝이 상세히 도시된 순서도,

도 5c는 도 5a의 제7 단계가 상세히 도시된 순서도,

도 6a는 본 발명에 따른 프린트기판의 외관 검사장치 및 방법에서 랜드패턴의 형태에 따른 부품의 구분이 도시된 도면,

도 6b는 도 6a 중에서 각칩 형태의 부품 종류 구분이 도시된 도면,

도 7a는 본 발명에 따른 프린트기판의 외관 검사장치 및 방법에서 랜드패턴과 부품의 장착 방향이 도시된 도면,

도 7b는 도 7a에서 부품의 장착 방향이 결정된 후에 랜드 패턴을 그룹화하는 과정이 도시된 도면,

도 8은 본 발명에 따른 프린트기판의 외관 검사장치 및 방법에서 랜드패턴의 형상과 필렛 형성부에 따른 부품의 장착 위치를 결정하는 과정이 도시된 도면,

도 9는 도 8에 의해 그룹화된 랜드 패턴을 이용하여 부품의 중심 좌표를 계산하는 과정이 도시된 도면,

도 10은 본 발명에 따른 프린트기판의 외관 검사장치 및 방법에서 복수 개의 리드를 갖는 부품을 구분하는 과정이 도시된 도면,

도 11a 및 도 11b는 본 발명에 따른 프린트기판의 외관 검사장치 및 방법에서 현재 부품이 미니몰드류인 경우에 부품의 종류에 따른 스캔 방법이 도시된 도면.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

1 : 미실장 기판 1' : 기판면

2 : 실장 기판 3 : 광원

4 : 카메라 5 : 컨베이어

11 : 랜드패턴면 13 : 조명 제어부

14 : 카메라 제어부 15 : 컨베이어 제어부

21 : 영상 저장부 22 : 영상표시부

23 : 주제어부 L1, L2, L21,.. : 랜드패턴

A : 구분 영역 F : 필렛

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따르면, 부품의 실장 여부에 따라 실장 기판과 미실장 기판으로 구분되고 부품별로 서로 다른 랜드 패턴(land pattern)이 형성된 프린트 기판과, 상기 프린트 기판의 검사영역별로 서로 다른 각도로 일정량의 빛을 비추는 조명부와, 상기 조명부에 의해 프린트 기판에서 반사되는 반사광을 수광하여 이를 화상신호로 변환 출력하는 영상획득부와, 상기 영상획득부의 화상신호를 전달받아 이를 분석하여 상기 미실장 기판과 실장 기판의 정보를 비교 검출하고 그 검출 결과를 영상데이터로 생성 출력하는 영상비교부와, 상기 영상비교부의 영상데이터에 따라 상기 실장 기판의 부품 종류 및 배치 상태를 구별하고 티칭 파일(teaching file)을 생성 출력하는 동시에 시스템의 동작을 제어하여 그 제어 결과에 따라 시스템을 구동하는 주제어부를 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명의 제2 특징에 따르면, 부품의 실장 여부에 따라 미실장 기판과 실장 기판으로 구분되는 프린트 기판에서 동종의 부품이 장착되는 랜드 패턴의 유사함을 근거로 부품의 종류에 따른 랜드 패턴과 부품 정보 데이터를 추출하여 시스템에 저장하는 제1 과정과;

상기 미실장 기판에서 랜드 패턴과 기판면에 대한 영상을 각각 구분 검출하여 각 랜드 패턴에 번호를 할당하는 제2 과정과;

상기 실장 기판의 영상 정보를 획득하여 그 영상 정보와 상기 제2 과정의 랜드 패턴의 정보를 순차적으로 비교하여 상기 실장 기판의 일정 영역에 위치하는 부품의 종류를 결정하는 제3 과정과;

상기 제3 과정을 통해 부품의 종류가 결정되면 상기 실장 기판의 영역별로 그 부품이 해당되는 랜드 패턴의 좌표 및 크기에 관한 정보와 부품의 위치 및 각도, 이름에 관한 부품 정보를 검출하여 티칭 파일(teaching file)로 저장하는 제4 과정을 포함하여 이루어진다,

그리고, 상기한 제2 특징의 부가적인 특징에 따르면, 상기 제4 과정의 티칭 파일에 저장된 내용을 사용자가 순차적으로 확인하여 이상 여부에 따라 수정하는 제5 과정을 포함하여 이루어진다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다

본 발명은 BGA(Ball Grid Array)나 이형 부품은 검사 대상에 포함되지 않으며, 그 외의 부품에 대한 검사 기준 마련을 위한 준비 단계로 프린트기판 위의 부품에 관한 실장 데이터를 자동 인식하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

먼저, 도 1을 참조하여 프린트기판의 외관 검사장치를 살펴보면, 부품이 실장되지 않는 미실장 기판(1) 및 부품이 실장된 실장 기판(2)으로 구분되는 프린트기판과, 상기 프린트기판의 검사 수행을 위해 미실장 기판(1) 및 실장 기판(2)이 놓여지는 검사테이블(미도시)과, 상기 프린트기판 위에 서로 다른 각도로 일정량의 빛을 비추는 다수의 광원(3)과, 상기 광원(3)의 각도 및 조명량을 제어하는 조명제어부(13)와, 상기 광원(3)의 상부에서 프린트기판의 상면을 촬영하는 카메라(4)와, 상기 카메라(4)를 통해 입력된 영상을 화상신호로 변환하여 이를 시스템에 전달하는 동시에 카메라(4)의 위치 이동을 위해 위치이동신호를 생성 출력하는 카메라 제어부(14)와, 상기 카메라 제어부(14)의 위치이동신호에 따라 현재 카메라(4)의 좌표를 변환시키는 XY테이블(미도시)과,

상기 프린트기판을 검사 테이블로 이동시키는 컨베이어(conveyer)(5)와, 상기 컨베이어(5)의 이동량 및 이동시점을 조정하여 그 조정 결과에 따라 컨베이어(5)를 제어하는 컨베이어 제어부(15)와, 상기 카메라 제어부(14)를 통해 전달되는 화상 신호를 순차적으로 저장하여 이를 영상 데이터로 시스템에 전달하는 영상저장부(21)와, 상기 카메라 제어부(14)의 화상 신호에 따른 영상을 사용자에게 디스플레이하는 영상표시부(22)와, 상기 영상저장부(21)에서 영상 데이터를 읽어 들여 이를 분석함으로써 실장 기판(2)의 부품 종류 및 배치 상태를 구별하는 동시에 티칭파일을 생성 출력하는 동시에 시스템의 동작을 제어하여 그 제어 결과에 따라 시스템을 구동하는 주제어부(23)와, 사용자가 상기 티칭 파일을 순차적으로 검색한 후에 그 검색 결과에 오류가 있을 경우에 오류 수정을 수행하는 키입력부(미도시)를 포함하여 이루어진다.

상기와 구성되는 프린트기판의 외관 검사장치의 동작은, 먼저, 프린트기판에서 동일 부품이 장착되는 랜드 패턴의 특징이 서로 유사함을 근거로 랜드 패턴의 특징, 즉 랜드 패턴의 면적, 가로 및 세로 크기, 모양에 따라 해당 부품의 종류와 이름에 대한 정보를 특징 파일로 시스템에 미리 저장시킨다. 실제로 대부분의 부품이 장착되는 랜드 패턴은 사각형 형상을 갖으며, 부품의 종류가 각칩이나 미니몰드류인 경우에는 정사각형 형태이고 리드를 갖는 부품인 경우에는 직사각형 형태의 사각형 배열로 구성되게 된다.

다음에, 카메라(4) 및 광원(3)을 통해 미실장 기판(1)을 기판면(1')과 랜드패턴면(11)이 구분되도록 적절한 값으로 이치화하여 각각을 구분하고, 그 구분된 영상을 영상저장부(21)에 저장시키게 된다. 즉, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 기판면(1')은 흑색, 상기 제1 내지 제5 랜드패턴면(11a, 1b, 11c, 11d, 11e)은 백색으로 분리된다.

그 후, 주제어부(23)는 상기 영상저장부(21)에서 상기 미실장 기판(1)에서 추출된 영상 데이터를 읽어 들여 상기 랜드패턴면(11)이 아니라고 판단되는 부분은 제거하고, 나머지 랜드패턴면(11)에는 각각 번호를 부여하는 동시에 XY테이블을 이용하여 상기 카메라(4)를 다음 검사 영역으로 이동시키게 된다.

따라서, 도 2b에 도시된 바와 같이 실제 랜드패턴면(11)인 제1 및 제5 랜드패턴면(11a, 11e)만 남아 있고, 나머지 제2 내지 제4 랜드패턴면(11b, 11c, 11d)은 삭제되게 된다.

이와 같은 방식으로 상기 미실장 기판(1) 전체에 대해 각 랜드패턴면(11)의 특징 정보를 검출하여 이를 1차 정보로 영상저장부(21)에 저장시키고, 상기 주제어부(23)는 컨베이어 제어부(14) 및 컨베이어(4)를 통해 상기 미실장 기판(1)을 이동시킨 후에 검사테이블에 실장 기판(2)이 놓여지도록 지시하게 된다.

이렇게, 상기 실장 기판(2)도 미실장 기판(1)과 마찬가지로 검사 영역을 지정하여 그 검사 영역별로 상기 카메라(4) 및 광원(3)의 조작에 의해 실장 기판(2) 위의 부품 및 랜드 패턴에 대한 영상이 추출되게 된다. 이때, 시스템에 저장되어 있는 상기 1차 정보를 읽어 들여 상기 미실장 기판(1)의 랜드 패턴을 순차적으로 실장 기판(2)의 랜드 패턴과 비교하게 된다.

여기서, 상기 랜드 패턴의 형태 및 납땜부의 에지 방향과 필렛의 방향에 따라 부품의 종류가 결정되게 되고, 부품의 종류가 결정되게 되면 랜드 패턴의 상호 위치 관계에 따라 부품이 장착될 위치를 계산하게 된다. 또한, 상기에서 검출된 부품의 종류 및 장착 위치와 같은 부품 정보를 시스템에 이미 저장되어 있는 특징 파일과 비교하여 부품의 정확한 정보, 즉 부품의 이름, 위치, 각도, 부품이 실장되는 랜드 패턴의 번호 및 랜드 패턴의 중심 좌표, 랜드 패턴의 크기를 검출하여 이를 검사 영역별로 차례차례 티칭 파일로 저장하게 된다.

상기와 같은 검출 방식을 실장 기판(2) 전체에 대해 계속적으로 반복 수행하여 검사가 완료되게 되면 사용자가 상기 티칭 파일에 저장되어 있는 내용을 순차적으로 확인하고, 그 확인 결과에 이상이 있을 경우에는 키입력부를 통해 직접 수정한 후에 프린트기판의 외관 검사를 완료하게 된다.

도 3 내지 도 11을 참조하여 프린트기판의 외관 검사방법을 살펴보면 다음과 같다.

도 3을 참조하면, 제1 과정에서는 미실장 기판(1)과 실장 기판(2)으로 구분되는 프린트 기판에서 동종의 부품이 장착되는 랜드 패턴의 유사함을 근거로 부품 종류에 따른 랜드 패턴과 부품 정보에 대한 특징 파일을 추출하여 기본 정보로 시스템에 저장하게 된다.(S10 참조) 그리고, 제2 과정에서는 상기 미실장 기판(1)에서 랜드패턴면(11)과 기판면(1')에 대한 영상을 각각 구분 검출하여 각 랜드패턴면(11)에 번호를 할당하여 1차 정보로 시스템에 저장하게 된다.(S20 참조)

그 후, 제3 과정에서는 상기 실장 기판(2)의 영상에 대한 2차 정보를 획득하여 그 2차 정보와 상기 제2 과정(S20)의 랜드패턴면(11)에 대한 1차 정보를 순차적으로 비교하여 상기 실장 기판(2)의 일정 영역에 위치하는 부품의 종류를 결정하게 된다.(S30 참조)

다음, 제4 과정에서는 상기 제3 과정(S30)을 통해 부품의 종류가 결정되면 상기 실장 기판(2)의 영역별로 그 부품이 해당되는 랜드 패턴의 좌표 및 크기에 관한 정보와 부품의 위치 및 각도, 이름에 관한 부품 정보를 검출하여 티칭 파일(teaching file)로 저장하게 된다.(S40 참조) 그리고, 제5 과정에서는 상기 제4 과정(S40)의 티칭 파일에 저장된 내용을 사용자가 순차적으로 확인하여 이상 여부에 따라 키입력부를 통해 수정하게 된다.(S50 참조)

이때, 도 4를 참조하여 상기 제2 과정(S20)을 더욱 자세히 살펴보면, 제1 단계에서는 컨베이어(4)를 이용하여 미실장 기판(1)을 검사테이블 위로 이송하게 되고, 제2 단계에서는 상기 미실장 기판(1)에 검사 영역을 지정하고 각 검사 영역별로 영상 정보를 추출하여 저장하게 된다.(S21 및 S22 참조) 그리고, 제3 단계에서는 상기 제2 단계(S22)에서 저장된 영상 정보를 적절한 값으로 이치화하여 기판면(1')과 랜드패턴면(11)을 구분되도록 한다.(S23 참조)

그 후, 제4 단계에서는 상기 제3 단계(S23)에서 구분된 랜드패턴면(11) 중에서 후보를 선택하여 실제 랜드 패턴인지를 판단하게 되는데, 그 판단 결과가 '아니오'인 경우에 해당 랜드패턴면(11)을 제거하게 되지만, 그 판단 결과가 '예'인 경우에는 부품별로 해당 랜드 패턴의 좌표 및 크기에 관한 정보를 1차 정보로 저장하고 각 랜드 패턴에 제1 랜드 패턴, 제2 랜드 패턴,,,,으로 번호를 부여하게 된다.(S24 참조)

다음, 제5 단계에서는 상기 미실장 기판(1) 중에서 제1 검사 영역에 대한 랜드 패턴의 특징 조사가 완료되었는지를 판단하게 된다.(S25 참조) 이때, 상기 제5 단계(S25)의 판단 결과가 '아니오'인 경우에는 상기 제4 단계(S24)로 되돌아가지만, 상기 제5 단계(S25)의 판단 결과가 '예'인 경우에는 제6 단계에서 다음 조사 대상인 제2 검사 영역으로 위치를 이동하게 된다.(S26 참조)

이렇게, 상기 미실장 기판(1)을 검사 영역별로 조사한 후에는 제7 단계에서 상기 미실장 기판(1) 전체에 대한 랜드 패턴의 특징 검사가 완료되었는지를 판별하게 된다.(S27 참조) 상기 제7 단계(S27)의 판별 결과가 '아니오'인 경우에는 상기 제2 단계(S22)로 되돌아가게 되고, 상기 제7 단계(S27)의 판별 결과가 '예'인 경우에는 제8 및 제9 단계에서 상기 미실장 기판(1) 전체에 대한 랜드 패턴 특징의 1차 정보를 저장한 후에 미실장 기판(1)을 배출시키게 된다.(S28 및 S29 참조)

한편, 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 상기 제3 과정(S30)을 더욱 자세히 살펴보면, 제1 및 제2 단계에서는 상기 컨베이어(4)를 이용하여 실장 기판(2)을 검사테이블에 투입한 후에 상기 실장 기판(2)에 검사 영역을 지정하게 된다.(S301 및 S302 참조)

그리고, 제3 단계에서는 제1 검사 영역의 영상을 추출 저장하고, 제4 단계에서는 상기 제2 과정(S20)에서 번호가 부여된 제1 랜드 패턴과 동일한 형태 및 동일 위치를 갖는 윈도우(window)를 영상표시부(22)의 동일 위치에 설정하게 된다.(S303 및 S304 참조) 그 후, 제5 단계에서는 상기 제1 랜드패턴의 형상이 정사각형인지를 판단하게 되는데, 상기 제5 단계(S305)의 판단 결과가 '예'인 경우에 제6 단계에서는 상기 제4 단계(S304)의 윈도우에서 납땜부의 에지를 검출하게 된다.(S305 및 S306 참조)

상기에서, 랜드 패턴의 형상을 정사각형 또는 직사각형으로 구분하는 이유는 도 6a의 (a)에 도시된 바와 같이 리드를 갖는 부품인 경우에는 랜드 패턴(L1)이 납땜부 필렛의 형상에 따라 직사각형 형태를 갖게 되지만, (b)에 도시된 바와 같이 각칩이나 몰드류인 경우에는 랜드 패턴(L2)이 정사각형 형태를 갖기 때문이다. 또한, 상기 정사각형 형태의 랜드 패턴(L2) 중에서 각칩이 장착되는 랜드 패턴(11)은 도 6b에 도시된 바와 같이 더욱 세밀하게 각각의 랜드 패턴(L21, L22)에 장착되는 부품이 저항(R) 또는 컨덴서(C)인지도 구분되게 된다. 여기서, 각 랜드 패턴(L21, L22)의 중심부에 일정한 면적을 갖는 'A'부분에서 밝기값 및 분산값을 측정하여 저항(R) 또는 컨덴서(C)를 구분하게 된다.

제7 단계에서는 상기 제6 단계(S306)에서 검출된 납땜 상태를 통해 현재 부품의 종류를 결정하게 된다.(S307 참조) 상기 제7 단계(S307)에서 부품의 종류가 결정되게 되면, 제8 단계에서는 해당 부품에 적용되는 랜드 패턴에 대한 특징 정보와 부품의 이름 및 위치, 각도와 같은 부품 정보에 대한 2차 정보를 티칭 파일로 저장하게 된다.(S308 참조 )

다음, 제9 단계에서는 상기 실장 기판(2)에서 제1 검사 영역의 랜드 패턴 및 부품에 대한 조사가 완료되었는지를 판별하게 되는데, 상기 제9 단계(S309)의 판별 결과가 '아니오'인 경우에는 상기 제3 단계(S303)로 되돌아가게 된다.(S309 참조)

그러나, 제10 단계에서는 다음 조사 대상인 상기 제2 검사 영역의 영상을 추출함과 동시에 랜드 패턴에 대한 특징을 비교 검사하기 위해 상기 제3 내지 제8 단계(S303, S304, S305, S306, S307, S308)를 반복함으로써 실장 기판(2) 전체에 대한 부품 정보를 순차적으로 티칭 파일에 저장하게 된다.(S310 참조)

제11 단계에서는 상기 실장 기판(2) 전체에 대한 랜드 패턴의 특징 조사 및 그에 따른 부품 정보를 검출하였는지를 판단하게 되는데(S311 참조), 상기 제11 단계(S311)의 판단 결과가 '아니오'인 경우에는 상기 제2 단계(S302)로 되돌아가게 되지만 제12 단계에서는 상기 제11 단계(S311)의 판단 결과가 '예'인 경우에는 XY테이블에서 상기 실장 기판(2)을 배출시키게 된다.(S312 참조)

한편, 상기 제5 단계(S305)의 판단 결과가 '아니오'인 경우에, 제1 스텝에서는 상기 제1 랜드 패턴이 복수 개의 리드(lead)를 갖는 부품이 장착되는 직사각형 형태라고 판단하게 된다.(S321 참조) 그리고, 제2 스텝에서는 도 7a에 도시된 바와 같이 랜드 패턴(L3, L3')의 형태에 따라 부품이 장착되는 방향이 달라지게 되므로 상기 제1 랜드 패턴의 형태를 통해 부품의 일측 리드가 장착되는 방향을 결정하게 된다.(S322 참조)

또한, 제3 스텝에서는 상기 제1 랜드 패턴을 도 7b에 도시된 바와 같이 일정 방향으로 스캔함으로써 소정 간격을 갖으면서 동일 형태를 갖는 제2 랜드 패턴을 포함한 다수의 랜드 패턴을 추출하여 제1 패턴그룹(L31)을 형성하게 된다.(S323 참조) 그 후, 제4 스텝에서는 상기 제1 패턴그룹(L31) 내에서 각 랜드 패턴에 대한 간격 및 랜드 패턴 수를 저장하게 되고(S324 참조), 제5 스텝에서는 상기 부품의 타측 리드의 위치를 찾기 위해 그 부품의 일측 리드와 동일 크기의 윈도우를 상기 실장 기판(2)으로부터 획득한 영상 위에 올려놓는 동시에 윈도우 중에서 납땜 필렛(fillet)이 형성된 위치를 결정하게 된다.(S325 참조)

여기서, 각 랜드 패턴은 부품이 실장되기 전에는 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 형성되지만, 부품이 실장되게 되면 도 8의 (b) 및 (c)에 도시된 데로 각 랜드 패턴의 양단 측에 삼각형 표시된 부분에 납땜 필렛(F)이 형성되게 된다.

다음, 제6 스텝에서는 상기 제5 스텝(S325)을 통해 부품의 타측 리드를 위한 랜드 패턴을 검출하여 제2 패턴그룹(L32)을 형성하게 되고, 제7 스텝에서는 도 9에 도시된 바와 같이 상기 제1 패턴그룹(L31)과 제2 패턴그룹(L32) 사이의 거리를 계산하여 각각의 세로 및 가로 길이(X, Y)를 2등분하면 부품이 장착되는 중심부(M = (X/2, Y/2))가 검출되므로 부품의 장착 위치가 결정되게 된다.(S326 및 S327 참조)

특히, 상기 제7 스텝(S327)에서는 도 5b에 도시된 바와 같이 제7-1 스텝에서 현재 부품이 쿼드 플랫 패키지(Quad Flat Package, QFP)인지 스몰 아웃라인 패키지(Small Outline Package, SOP) 인지를 판별하게 되고(S331 참조), 제7-2 및 제7-3 스텝에서는 상기 제7-1 스텝(S331)의 결과가 쿼드 플랫 패키지인 경우에 4방향에 대한 랜드 패턴을 찾아 그룹화하고 그 부품의 장착 위치 및 각도, 리드 피치 등을 저장하게 된다.(S332 및 S333 참조)

상기에서, 부품이 SOP인 경우에는 랜드 패턴이 도 10의 (a)와 같이 형성되지만, 부품이 QFP인 경우에는 랜드 패턴이 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이 4방향으로 장착되기 때문에 상기 제7-1 내지 제7-3 스텝(S331, S332, S333)이 추가되게 된다. 그러나, 제7-4 스텝에서는 상기 제7-1 스텝(S331)의 판단 결과가 '아니오'인 경우에 현재 부품이 SOP라고 결정하게 된다.(S334 참조)

부가적으로, 도 10의 (a)에 도시된 랜드 패턴(L4)을 90°회전시킨 후에 'a'내에 랜드 패턴(L4)의 패드가 존재하게 되면 SOP이고, 도 10의 (b)의 랜드 패턴(L5)을 90°회전시킨 후에 'b' 내에 랜드 패턴(L5)의 패드가 존재하게 되면 QFP로 판별하게 된다.

또한, 상기 제7 단계(S307)에서는 제1 판단 단계에서 부품의 종류가 각칩인지를 판단하게 되는데(S350 참조), 이때 제1 스텝에서는 상기 윈도우 상의 납땜부 에지 및 그 방향과 필렛(fillet)의 형태를 검출하여 그 검출된 방향에 따라 타측 전극에 해당하는 제2 랜드 패턴을 설정하게 된다.(S351 참조)

그 후, 제2 스텝에서는 상기 제1 랜드 패턴과 상기 제2 랜드 패턴과의 거리를 계산하여 부품의 장착 위치를 결정하게 되고(S352 참조), 제3 스텝 내지 제5 스텝에서는 상기 제2 스텝(S352)의 부품 장착 위치를 중심으로 일정 영역을 갖는 제1 윈도우를 설정하여 상기 제1 윈도우에 대한 밝기값 및 분산값을 측정함으로써 그 측정 결과를 근거로 현재 부품이 저항(R)인지 컨덴서(C)인지를 결정하게 된다.(S353 및 S354, S355 참조)

특히, 상기 제5 스텝(S355)에서는 도 6b의 (a)에 도시된 바와 같이 윈도우 상의 중심 부분의 'A'에 대한 밝기값이 일정량 이하이고 밝기 정도의 변동이 심한 경우에는 저항(R)으로 구분되지만, 도6b의 (b)에 도시된 바와 같이 각칩 중심 부분에 대한 밝기값이 일정량 이상이면서 밝기 변동이 작은 경우에는 컨덴서(C)로 구분 짓게 된다.

다음, 제6 스텝 및 제7 스텝에서는 상기 제2 랜드 패턴과 동일 위치 및 형태를 갖는 제2 윈도우를 설정한 후에, 상기 제2 윈도우 상의 필렛의 에지를 추출하게 된다.(S356 및 S357 참조) 그리고, 제9 스텝에서는 상기 제1 및 제2 윈도우 상에서 각 필렛 에지(edge)의 상호 거리를 계산하여 부품의 길이를 검출하고, 그 검출 결과를 시스템에 이미 저장된 랜드 패턴과 부품 정보 데이터와 비교함으로써 부품의 이름과 위치 및 각도를 결정하게 된다.(S359 참조)

반면에, 상기 제1 판단 단계(S350)의 판단 결과가 '아니오'인 경우에는 제2 판단 단계에서 현재 부품은 미니 몰드류라고 판단하게 된다.(S360 참조) 그리고, 제1 및 제2 스텝에서 상기 제1 랜드 패턴(L61)을 도 11a에 도시된 바와 같이 수평(또는 수직) 방향으로 스캔하게 되고, 그 스캔 결과로 제2 랜드 패턴(L62)을 결정하게 된다.(S361 및 S362)

그 후, 제3 및 제4 스텝에서는 상기 제1 랜드 패턴과 제2 랜드 패턴(L61, L62)의 거리를 연산하여 상기 제2 스텝(S362)에서와 다른 방향, 즉 수직(또는 수평) 방향으로 스캔하여 제3 랜드 패턴(L63)을 결정하게 되고(S363 및 S364 참조), 이로 인해 제5 및 제6 스텝에서는 상기 제1 내지 제3 랜드 패턴(L61, L62, L63)의 위치 관계로부터 부품의 크기 및 장착 위치를 계산하게 된다.(S365 및 S366 참조)

상기와 같이 구성되는 본 발명의 프린트기판의 외관 검사장치 및 그 검사방법은 프린트기판에 장착되어 있는 부품의 위치 및 종류, 부품의 장착 각도, 랜드 패턴의 크기와 위치에 관한 티칭 데이터를 정확하게 검출함으로써 사용자가 티칭해야할 부분을 상당히 감소시킴과 동시에 검사시 시간과 노력이 절감될 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 프린트 기판의 외관 검사 장치와 그 외의 장비들 간에 데이터 포맷이나 전송 프로토콜이 맞지 않아 발생되는 문제를 해결함으로써 검사 장치의 선택시 다른 장비와의 데이터 호환성보다는 검사기의 성능에 우선을 두고 선택할 수 있을 뿐만 아니라 제조사측의 설계 사양 변경이 필요 없어지는 효과가 있다.

Claims (12)

1. 부품의 실장 여부에 따라 실장 기판과 미실장 기판으로 구분되고 부품별로 서로 다른 랜드 패턴(land pattern)이 형성된 프린트 기판과, 상기 프린트 기판의 검사영역별로 서로 다른 각도로 일정량의 빛을 비추는 조명부와, 상기 조명부에 의해 프린트 기판에서 반사되는 반사광을 수광하여 이를 화상신호로 변환 출력하는 영상획득부와, 상기 영상획득부의 화상신호를 전달받아 이를 분석하여 상기 미실장 기판과 실장 기판의 정보를 비교 검출하고 그 검출 결과를 영상데이터로 생성 출력하는 영상비교부와, 상기 영상비교부의 영상데이터에 따라 상기 실장 기판의 부품 종류 및 배치 상태를 구별하고 티칭 파일(teaching file)을 생성 출력하는 동시에 시스템의 동작을 제어하여 그 제어 결과에 따라 시스템을 구동하는 주제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 프린트기판의 외관 검사장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 조명부는 프린트 기판의 상부에 빛을 비추는 다수의 광원과, 상기 광원의 각도 및 조명량을 조절 제어하는 조명 제어부로 이루어진 것을 특징으로 하는 프린트기판의 외관 검사장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   사용자가 상기 주제어부의 티칭 파일을 순차적으로 검색한 후에 그 검색 결과에 오류가 있을 경우에 오류 수정을 수행할 수 있도록 키입력부가 구비된 것을 특징으로 하는 프린트기판의 외관 검사장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 영상획득부는 상기 프린트기판 위의 영상을 촬영하는 카메라와, 상기 카메라를 통해 입력된 영상을 화상신호로 변환하여 이를 시스템에 전달하는 동시에 카메라의 위치 이동을 위해 위치이동신호를 생성 출력하는 카메라 제어부와, 상기 카메라 제어부의 위치이동신호에 따라 현재 카메라의 좌표를 변환시키는 테이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린트기판의 외관 검사장치.
5. 부품의 실장 여부에 따라 미실장 기판과 실장 기판으로 구분되는 프린트 기판에서 동종의 부품이 장착되는 랜드 패턴의 유사함을 근거로 부품의 종류에 따른 랜드 패턴과 부품 정보 데이터를 추출하여 시스템에 저장하는 제1 과정과;

   상기 미실장 기판에서 랜드 패턴과 기판면에 대한 영상을 각각 구분 검출하여 각 랜드 패턴에 번호를 할당하는 제2 과정과;

   상기 실장 기판의 영상 정보를 획득하여 그 영상 정보와 상기 제2 과정의 랜드 패턴의 정보를 순차적으로 비교하여 상기 실장 기판의 일정 영역에 위치하는 부품의 종류를 결정하는 제3 과정과;

   상기 제3 과정을 통해 부품의 종류가 결정되면 상기 실장 기판의 영역별로 그 부품이 해당되는 랜드 패턴의 좌표 및 크기에 관한 정보와 부품의 위치 및 각도, 이름에 관한 부품 정보를 검출하여 티칭 파일(teaching file)로 저장하는 제4 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 프린트기판의 외관 검사방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제4 과정의 티칭 파일에 저장된 내용을 사용자가 순차적으로 확인하여 이상 여부에 따라 수정하는 제5 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 프린트기판의 외관 검사방법.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 제2 과정은 미실장 기판에 검사 영역을 지정하고 각 검사 영역별로 영상 정보를 추출하여 저장하는 제1 단계와, 상기 제1 단계에 저장된 영상 정보를 적절한 값으로 이치화하여 기판면과 랜드패턴면을 구분하는 제2 단계와, 상기 제2 단계에서 구분된 랜드패턴면 중에서 실제 랜드 패턴인 경우를 판단하여 그 판단 결과가 '아니오'인 경우에는 해당 랜드패턴면을 제거하는 제3 단계와, 상기 제3 단계의 판단 결과가 '예'인 경우에는 부품별로 해당 랜드 패턴의 좌표 및 크기에 관한 정보를 그룹화하고 각 그룹에 번호를 부여하는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 프린트기판의 외관 검사방법.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 제3 과정에서는 실장 기판에 검사 영역을 지정하고 제1 검사 영역의 영상을 추출 저장하는 제1 단계와, 상기 제2 과정의 제1 랜드 패턴과 동일한 형태 및 동일 위치를 갖는 윈도우(window)를 영상출력부의 동일 위치에 설정하는 제2 단계와, 상기 제1 랜드 패턴의 형상이 정사각형인지를 판단하는 제3 단계와, 상기 제3 단계의 판단 결과가 '예'인 경우에 상기 제2 단계의 윈도우에서 납땜 상태를 검출하는 제4 단계와, 상기 제4 단계에서 검출된 납땜 상태를 통해 현재 부품이 저항이나 컨덴서 같은 각칩인지 트랜지스터나 다이오드 같은 미니 몰드류인지를 결정하는 제5 단계와, 상기 제5 단계의 결정 결과에 따라 부품이 해당되는 랜드 패턴에 대한 정보와 부품의 이름 및 위치, 각도와 같은 부품 정보를 티칭 파일로 저장하는 제6 단계와, 상기 실장 기판의 제2 검사 영역의 영상을 추출함과 동시에 랜드 패턴을 비교 검사하여 상기 제2 내지 제6 단계를 반복함으로써 실장 기판 전체에 대한 부품 정보를 순차적으로 티칭 파일에 저장하는 제7 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 프린트기판의 외관 검사방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 제4 단계에서는 그 판단 결과가 '아니오'인 경우에 상기 제1 랜드 패턴이 복수 개의 리드(lead)를 갖는 부품이 장착되는 직사각형 형태라고 판단하는 제1 스텝과, 상기 제1 랜드 패턴의 형태를 통해 부품의 일측 리드가 장착되는 방향을 결정하는 제2 스텝과, 상기 제1 랜드 패턴의 일정 방향으로 스캔함으로써 소정 간격을 갖으면서 동일 형태를 갖는 제2 랜드 패턴을 추출하여 제1 패턴그룹을 형성하는 제3 스텝과, 상기 제1 패턴그룹 내에서 각 랜드 패턴에 대한 간격 및 랜드 패턴 수를 저장하는 제4 스텝과, 상기 부품의 타측 리드의 위치를 찾기 위해 그 부품의 일측 리드와 동일 크기의 윈도우를 상기 실장 기판으로부터 획득한 영상 위에 올려놓는 동시에 윈도우 중에서 납땜 경사(fillet)가 형성된 위치를 결정하는 제5 스텝과, 상기 제5 스텝을 통해 부품의 타측 리드를 위한 랜드 패턴을 검출하여 제2 패턴그룹을 형성하는 제6 스텝과, 상기 제1 패턴그룹과 제2 패턴그룹 사이의 거리를 계산하여 부품의 장착 위치를 결정하는 제7 스텝을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 프린트기판의 외관 검사방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 제7 스텝에서는 현재 부품이 쿼드 플랫 패키지(Quad Flat Package, QFP)인지 스몰 아웃라인 패키지(Small Outline Package, SOP) 인지를 판별하는 판별 스텝과, 상기 판별 스텝의 결과가 쿼드 플랫 패키지인 경우에 4방향에 대한 랜드 패턴을 찾아 그룹화하고 그 부품의 장착 위치 및 각도, 리드 피치 등을 저장하는 그룹배치 스텝을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 프린트기판의 외관 검사방법.
11. 제 8 항에 있어서,

    상기 제6 단계에서는 상기 제5 단계에서 각칩이라고 판단한 경우에 상기 윈도우 상의 납땜부 에지 및 그 방향과 필렛(fillet)의 형태를 검출하여 그 검출된 방향에 따라 타측 전극에 해당하는 제2 랜드 패턴을 설정하는 제1 스텝과, 상기 제1 랜드 패턴과 상기 제2 랜드 패턴과의 거리를 계산하여 부품의 장착 위치를 결정하는 제2 스텝과, 상기 제2 스텝의 부품 장착 위치를 중심으로 일정 영역을 갖는 제1 윈도우를 설정하여 상기 제1 윈도우에 대한 밝기값 및 분산값을 측정하는 제3 스텝과, 상기 제3 스텝의 측정 결과를 근거로 현재 부품이 저항인지 컨덴서인지를 결정하는 제4 스텝과, 상기 제2 랜드 패턴과 동일 위치 및 형태를 갖는 제2 윈도우를 설정하여 필렛의 에지를 추출하고 상기 제1 랜드 패턴 에지와의 거리를 계산하는 제5 스텝과, 상기 제5 스텝을 통해 부품의 길이를 검출하여 그 검출 결과를 시스템에 이미 저장된 랜드 패턴과 부품 정보 데이터와 비교함으로써 부품의 이름과 위치 및 각도를 결정하는 제6 스텝을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 프린트기판의 외관 검사방법.
12. 제 8 항에 있어서,

    상기 제6 단계에서는 상기 제5 단계에서 미니 몰드류라고 판단한 경우에 상기 제1 랜드 패턴을 일정 방향으로 스캔하여 제2 랜드 패턴을 찾는 제1 스텝과, 상기 제1 랜드 패턴과 제2 랜드 패턴의 거리를 연산하여 상기 제1 스텝에서와 다른 방향으로 스캔하여 제3 랜드 패턴을 찾는 제2 스텝과, 상기 제1 내지 제3 랜드 패턴의 위치 관계로부터 부품의 크기 및 장착 위치를 계산하는 제3 스텝을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 프린트기판의 외관 검사방법.