KR20050009867A - 인쇄회로기판의 광학 검사 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정디스플레이장치의 드라이브 IC, 반도체 메모리 장치 등에 이용되는 필름, 테이프 타입의 플렉시블 인쇄회로기판의 외관을 검사하는 광학 검사 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 광학 검사 시스템은 광원과 인쇄회로기판 사이에 확산판을 구비한다. 확산판은 투과광을 확산시켜 광원의 균일도를 증가시키고, 카메라는 확산된 투과광을 이용하여 인쇄회로기판에 대한 영상 데이터를 획득한다. 따라서 본 발명의 광학 검사 시스템은 인쇄회로기판 패턴 내에 발생되는 제품 구조상의 음영과, 생산 공정상에서 긁힘 등으로 인하여 발생되는 흠집 등을 확산된 투과광을 통하여 얻는 인쇄회로기판의 영상 데이터를 통하여 최소화시킴으로써 과 검출을 방지하여 생산성을 향상시킨다.

Description

인쇄회로기판의 광학 검사 시스템 및 그 방법{OPTICAL INSPECTION SYSTEM FOR DETECTING DEFECT OF FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT BOARD AND METHOD OF THE SAME}

본 발명은 광학 검사 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 반도체 디바이스용 필름, 테이프 형태의 플렉시블 인쇄회로기판의 외관 검사를 위한 자동 광학 검사 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 LCD 드라이브 IC 및 메모리 등 각종 반도체 IC 제조용 인쇄회로기판은 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판을 많이 이용하고 있다. 이러한 기판은 플렉시블 인쇄회로기판(flexible PCB)으로서, 예를 들어, TAB(Tape Automatic Bonding), COF(Chip On Film) 기판 등이 있으며, 노광, 에칭 등의 제조 공정을 이용하여 베이스 필름(또는 테이프) 기판 위에 회로 패턴이 형성된다. 따라서 이들 제조업계에서는 제품의 미세 회로 패턴 내의 합선, 단락, 돌기, 패임 등 각종 결함이 발생하여 큰 문제가 야기되고 있으며, 이들 결함의 효과적인 검사가 생산성 및 품질 관리에 중요한 관건이 되고 있다.

인쇄회로기판의 검사 방법으로는 작업자의 시야에 의한 검사와, 광학적인 방법 등이 있는데, 작업자의 시야에 의한 검사는 인쇄회로기판이 근래에 와서는 초고미세 패턴으로 제조되어 효과적인 검사가 점점 어려워지고 불가능해지고 있다. 이에 따라 광학적인 방법에 의한 자동 검사 장치의 수요가 폭증하고 있으며, 필수 설비화 되고 있는 실정이다.

자동 광학 검사 장치는 광학적인 영상을 획득하고 영상처리장치 및/또는 컴퓨터 등을 이용하여 인쇄회로기판의 양부를 판정하는데, 양품을 불량으로 판별하는 과 검출이 큰 문제로 대두되고 있다. 이는 애써 제조한 제품을 자동으로 불량 폐기 처리(예를 들어, 펀칭, 마킹)하게 되어 생산성을 크게 저하 시킨다. 이런 경우 제조 기업의 채산성 악화로 바로 이어지게 된다.

반도체 IC들의 제조에 사용되는 기판 중에서 패턴을 형성하는 동박과 베이스 필름과의 접착력을 높이기 위하여 동박과 베이스 필름 사이에 접착제(Adhesive)를 사용하는 경우가 있다. 또한 접착제(Adhesive)를 사용하지는 않지만 제조 공정상 필름의 표면상에 긁힘 등으로 인하여 흠집(Scratch)등이 발생하게 되는데 이러한 부분들은 투과광을 이용하여 검사하는 과정에서 패턴의 리드와 리드 사이의 공간에서 합선 및 돌기 등으로 영상화가 되어 광학적 자동 검사 시 실제는 패턴 상의 결함이 아니지만 패턴 상의 결함으로 판정하는 오류를 범하여 과 검출을 유발시킨다.

종래의 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판 제조업체에 도입된 광학식 자동 검사 장비 중에 투과광을 통하여 영상을 획득하여 양부를 판정하는 시스템에서 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판 상에서 투과광을 통하여 비춰지는 영상을 보면, 어두운 부분(음영)으로 나타나는 부분(리드)과 밝은 부분(공간)으로 구분하여 제품의 외관에 대한 각종 결함을 검출하여 양부 판정을 하게 된다. 이러한 종래 방식에서 필름, 테이프 형태의 기판 제품상의 구조를 보면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 플렉시블 인쇄회로기판(10)은 회로 패턴으로 형성되는 상부층의 동박(6)과, 하부층의 베이스 필름(2) 사이에 접착제(4)가 구비되어 있다. 접착제(4)는 동박(6)과 베이스 필름(2) 간의 접착력을 높이기 위하여 사용된다. 이러한 구조의 인쇄회로기판(10)은 노광, 현상, 에칭 등의 제조 공정을 진행하여 원하는 회로 패턴을 형성하게 된다. 이러한 인쇄회로기판(10)은 도 2에 도시된 바와 같이 광학 검사 장치에서 투과광을 이용하여 패턴의 영상을 얻게 되면, 동박(6)이 남아 있는 리드 영역(L)은 어두운 영역으로 나타나고, 리드(L)와 리드(L)사이의 영역 즉, 공간(S)은 밝은 부분으로 명암이 나누어진다. 이 때 공간(S) 영역은 도면에 나타난 바와 같이 새로이 어두운 영역들이 나타나는데, 이는 동박(6)과 베이스 필름(2) 사이의 접착력을 높이기 위해 들어가는 접착제(4)가 투과광을 통하여 나타나는 흔적들이다.

또한, 다른 종류의 인쇄회로기판으로 도 2에 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 다른 형태의 인쇄회로기판(20)은 도 1의 그것과는 달리 접착제가 포함되어 있지 않다. 하지만 이 또한 미세 회로 패턴으로 형성되는 동박(26)과 베이스 필름(22) 사이에 접착력을 높이기 위하여 베이스 필름(22) 표면(28)을 거칠게 하여 동박(26)과 베이스 필름(22)과의 결합력을 증가시킨다. 그러나 이 또한 투과광을 통하여 얻은 영상 데이터를 살펴보면 리드(L)와 리드(L) 사이의 공간(S) 영역에 리드(L)가 아닌 또 다른 어두운 영역이 존재한다. 이것은 거친 필름 표면에 의한 흔적들로서, 자동 검사 장치에서 불량으로 판별되기 쉽다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상술한 인쇄회로기판(10 또는 20)은 검출및 생산 공정에서 발생하는 리드(L)와 리드(L) 사이의 제품 표면상의 긁힘이나 흠집(scratch) 등으로 인하여 발생하는 음영들은 투과광을 통하여 얻은 영상에서의 어두운 부분(리드, L)들과의 밝기 계조도의 차이가 크지 않아 구분이 잘되지 않는다. 따라서, 실제적으로는 리드 상의 불량이 아니지만, 리드 상의 불량으로 검출하게 됨으로써 과 검출의 문제가 발생된다.

이는 제품 기능상에 전혀 문제가 되지 않는 양품 규격의 제품을 불량으로 판별하여 궁극적으로는 제품의 생산 원가 및 생산성 저하의 주된 요인이 되어왔다. 특히 최근에는 이러한 필름, 테이프 형태의 기판 등이 리드 간의 폭 들이 점점 좁아지고 있어 이러한 제품상의 구조적인 문제 및 생산 공정에서 발생하는 긁힘이나 흠집(scratch)등으로 인하여 발생하는 음영들로 인하여 과 검출은 더욱 큰 문제가 되고 있다. 과 검출은 양품으로 정의된 규격을 불량으로 판정하는 것이기 때문에 생산업체의 생산성 및 채산성에 치명적인 작용을 하며 검사 장비의 신뢰성을 판단하는데 직접적인 요인이 된다.

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 플렉시블 인쇄회로기판의 외관 검사 시, 양품을 불량으로 판별하는 과 검출 현상을 방지하기 위한 광학 검사 시스템을 구현하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 플렉시블 인쇄회로기판의 외관 검사를 수행하는 광학 자동 검사 장치에서의 투과광을 통하여 제품의 구조 및 생산 공정상에서 발생하는 요인들로 인하여 제품 내에 존재하는 리드와, 리드와 리드 사이의 공간을 명확히 구분시킨 영상을 얻어 과 검출을 방지하고 검사의 신뢰성 및 생산성을 높이기 위한 광학 검사 시스템을 제공하는데 있다.

도 1은 접착제를 사용하는 플렉시블 인쇄회로기판의 개략적인 구조를 나타내는 단면도;

도 2는 접착제를 사용하지 않는 플렉시블 인쇄회로기판의 개략적인 구조를 나타내는 단면도;

도 3은 도 1에 도시된 인쇄회로기판의 투과광에 의한 접착제의 흔적은 나타내는 영상 도면;

도 4는 도 2에 도시된 인쇄회로기판의 투과광에 의한 거친 흔적을 나타내는 영상 도면;

도 5는 도 1 및 도 2에 도시된 인쇄회로기판의 투과광에 의한 표면 흠집들을 나타내는 영상 도면;

도 6은 본 발명에 따른 광학적 검사 장치의 구성을 도시한 블럭도; 그리고

도 7a 내지 도 7b는 본 발명과 종래 기술에 따른 인쇄회로기판 외관에 발생된 스크래치에 대한 영상 데이터에서의 휘도 차이를 나타내는 파형도들이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

100 : 광학 검사 시스템 102 : 영상처리장치

104 : 카메라 106 : 확산판

108 : 광원 110 : 인쇄회로기판

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 플렉시블 인쇄회로기판의 외관을 검사하기 위한 광학 검사 시스템은, 광 신호를 출력하는 광원과, 상기 광원과 상기 인쇄회로기판 사이에 구비되어, 상기 광 신호를 확산하여 상기 인쇄회로기판으로 확산된 광 신호를 출력하는 확산판과, 상기 확산된 광 신호를 이용하여 상기 인쇄회로기판에 대한 영상 데이터를 획득하는 카메라 및, 상기 영상 데이터를 받아서 내부에 구비된 기준 영상 데이터와 비교하여 상기 인쇄회로기판의 양호, 불량 상태를 판별하는 영상 처리 장치를 포함한다.

이 때, 상기 광 신호는 투과광이며, 상기 확산판은 상기 인쇄회로기판의 하부에 가장 근접되게 구비하는 것이 바람직하다.

따라서 본 발명에 의하면, 투과광을 확산판을 통하여 인쇄회로기판으로 출력하여 향상된 휘도로 영상 데이터를 획득함으로서, 인쇄회로기판의 접착제, 거친 흔적 및 흠집 등에 의한 양품을 불량으로 판별하는 과 검출을 방지한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 자동 광학 검사 시스템의 일부 구성을 도시한 블럭도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 신규한 광학 검사 시스템은 광원(108)과플렉시블 인쇄회로기판(110) 사이에 확산판(Diffusion Sheet)(106)을 구비한다. 그리고 카메라(104)와 영상 처리 장치(102)를 포함한다.

상기 광원(108)은 상기 인쇄회로기판(110) 하부에 구비되고, 상기 인쇄회로기판(110)의 패턴에 대한 영상 데이터를 획득하기 위해 투과광을 출력한다.

상기 확산판(Diffusion Sheet)(106)은 상기 광원(108)과, 상기 인쇄회로기판(110) 사이에 구비하며, 상기 광원(108)으로부터 입사되는 투과광을 받아들이고 투과광을 확산시킴과 동시에, 투과광의 균일도를 높여 상기 인쇄회로기판(110)으로 출력한다. 즉, 상기 확산판(106)은 광원으로부터 입사되는 투과광을 확산, 산란시켜서 광신호의 밝기와 투과 각을 향상시킴으로서, 인쇄회로기판에 투과되는 광신호의 휘도를 균일하게 하는 기능, 광 확산성 및 휘도의 균일성을 증가시킨다. 상기 확산판(108)은 예를 들어, 그라운드 그래스(ground glass), 금속 반사막, 은염건판, 또는 포토폴리머(photopolymer) 등의 재질로 구비된다. 또한, 상기 확산판(106)은 광원(108)으로부터 출력된 광 신호를 인쇄회로기판(110) 표면에 균일하게 확산시켜 인쇄회로기판(110)의 정면 방향으로 전달하여 투과 각을 넓혀, 인쇄회로기판(110)에 형성된 미세 회로 패턴의 리드와, 리드들 사이의 공간 영역을 밝기 계조도상으로 확실하게 구분되는 이미지를 촬상할 수 있도록 한다. 또한 상기 확산판(106)은 상기 인쇄회기판(110)과의 간격(D)이 가장 가까울수록 그 효과는 크다.

상기 카메라(104)는 예컨대 CCD 카메라로서, 상기 확산판(106)으로부터 확산된 투과광을 이용하여 상기 인쇄회로기판(110)의 패턴을 촬상하여 상기 인쇄회로기판(110)에 대한 영상 데이터를 획득한다.

그리고 상기 영상 처리 장치(102)는 상기 카메라(104)로부터 획득한 영상 데이터를 내부에 구비되는 기준 영상 데이터와 비교하여 상기 인쇄회로기판(110)이 양호한지 또는 불량한지의 상태를 판별한다.

상기 광학 검사 시스템은 광원으로부터 투과광을 출력하여 필름, 테이프 형태의 기판에 투영함에 있어 투과광과 인쇄회로기판 사이에 투과광을 확산시키기 위한 목적으로 확산판을 설치한다. 그리고 인쇄회로기판에 확산된 빛을 조사하여 인쇄회로기판의 구조상의 음영과 제품 생산 공정상에서 긁힘 등으로 인하여 발생되는 흠집(Scratch)등의 흔적들을 최소화시켜 영상 데이터를 획득한다. 따라서 상기 영상 처리 장치는 실제 기판상의 리드와, 리드와 리드사이의 공간의 구분을 분명하게 하여 실질적인 패턴상의 결함인지 아닌지의 여부를 검사 소프트웨어를 통하여 판단하게 된다.

본 발명의 광학 검사 시스템은 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판의 패턴을 양품으로 정의된 규격과 대비하여 인쇄회로기판 패턴 내에 리드의 합선, 단락, 돌기, 패임 등을 광학적인 방법으로 자동 검사한다. 이 때, 투과광을 확산판을 통하여 인쇄회로기판으로 출력하여 향상된 휘도로 영상 데이터를 획득한다. 그 결과, 인쇄회로기판의 접착제, 거친 흔적 및 흠집에 의한 과 검출을 방지한다.

도 7a 내지 도 7b는 종래 기술과 본 발명에 따른 자동 광학 검사 시스템에서의 인쇄회로기판 외관에 발생된 스크래치에 대한 영상 데이터의 휘도 차이를 나타내는 파형도이다. 도 7a와 도 7b를 비교해보면, 종래 기술의 경우, 휘도 데이터의편차가 약 100 그레이 스케일 레벨로 형성되지만, 본 발명에서는 약 50 그레이 스케일 레벨 이하로 형성됨을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 플렉시블 인쇄회로기판의 광학적 자동 외관 검사에 있어 투과 조명을 이용하여 인쇄회로기판에 대한 영상을 취득할 때, 인쇄회로기판의 패턴 구조 및 생산 공정상에서 발생하는 요인 등으로 인하여 양품을 불량으로 판별하는 과 검출 현상이 발생하므로, 광학적 자동 검사 시스템의 신뢰성에 절대적인 영향을 미치게 된다.

따라서 본 발명은 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판에서 패턴 내에 리드들과 리드들 사이에 발생하는 제품 구조상의 음영과 생산 공정상에서 긁힘 등으로 인하여 발생되는 흠집(Scratch)등을 확산된 투과광을 통하여 얻는 영상에서 최소화시킴으로써 과 검출을 방지하여 생산성을 향상시킨다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 광학 검사 시스템은 광원과 인쇄회로기판 사이에 확산판을 구비함으로써, 인쇄회로기판의 투과광을 이용하여 얻은 영상 데이터에 대한 휘도 편차가 현저하게 저하되어 안정적인 영상을 제공한다.

또한, 투과광을 이용하여 얻은 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판 상에서 발생하는 제품의 구조적인 부분과, 생산 공정상에서 발생하는 흠집, 긁힘 등이 광학식 자동 검사시 안정적인 영상을 통하여 과 검출을 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 플렉시블 인쇄회로기판의 외관을 검사하기 위한 광학 검사 시스템에 있어서:

   광신호를 출력하는 광원과;

   상기 광원과 상기 인쇄회로기판 사이에 구비되어, 상기 광신호를 확산하여 상기 인쇄회로기판으로 확산된 광신호를 출력하는 확산판과;

   상기 확산된 광신호를 이용하여 상기 인쇄회로기판에 대한 영상 데이터를 획득하는 카메라 및;

   상기 영상 데이터를 받아서 내부에 구비된 기준 영상 데이터와 비교하여 상기 인쇄회로기판의 양호, 불량 상태를 판별하는 영상 처리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검사 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 광신호는 투과광인 것을 특징으로 하는 광학 검사 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 확산판은 상기 인쇄회로기판의 하부에 가장 근접되게 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 검사 시스템.