KR20050054649A - 칩부품의 에지크랙을 검출하기 위한 외관선별장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칩부품의 표면에 발생된 크랙을 검출하는 칩부품 외관선별장치에 관한 것으로서, 상기 칩부품의 피촬상면 에지부를 향해 조사되도록 상기 피촬상면이 연장된 면에 배치된 광원과, 상기 칩부품의 피촬상면 상에 배치되어 그 표면을 촬상하기 위한 CCD 카메라와, 상기 CCD 카메라로부터 촬상된 이미지를 각 화소당의 밝기에 관련된 데이터로 처리하는 화상처리부와, 상기 각 화소당의 밝기에 관련된 데이터를 소정의 기준값과 비교하여 크랙발생여부를 판단하는 크랙판정부를 포함하는 칩부품 외관선별장치를 제공한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 칩부품의 외관선별장치는 칩부품의 에지부에서 발생되는 산란현상을 역광보정을 통해 완화시킴으로써 에지부에 밀집된 미세한 크랙에 대해서도 정확하게 검출할 수 있으며, 결과적으로 칩부품의 최종검사과정의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다.

Description

칩부품의 에지크랙을 검출하기 위한 외관선별장치{VISUAL INSPECTION APPRATUS FOR SCREENING CRACK ON CHIP COMPONENT EDGE}

본 발명은 칩부품을 위한 외관선별장치에 관한 것으로서, 적층 세라믹 캐피시터(multi-layer ceramic capacitor: MLCC)와 같은 칩부품의 최종 제품검사단계에서, 칩부품의 에지에 발생된 크랙을 보다 효과적으로 검출할 수 있는 외관 선별장치에 관한 것이다.

일반적으로 칩부품은 그 제조과정에서 발생되는 것으로서, 소성공정, 연마공정 및 도금공정 등을 거치면서 필연적으로 열적, 기계적 및 전기적 충격에 쉽게 노출되어 크랙 등과 같은 불량이 발생할 위험이 있다. 대표적인 칩부품인 적층 세라믹 캐피시터(MLCC)도 마찬가지다. 즉, MLCC는 적절한 세라믹 물질로 그린시트를 마련하는 공정으로 시작되며. 상기 그린시트 상에 Ni와 같은 물질로 내부전극이 형성한다. 이러한 방식으로 여러 그린시트가 적층되고, 상기 적층물을 소성시키는 공정이 실시된다. 이 때에 내부전극물질과 그린시트물질의 소결수축개시온도와 수축율의 차이로 인해 심한 응력이 발생될 수 있다. 또한, 외부전극형성공정은 전극페이스트를 도포한 후에 소성하고, 추가적인 도금공정을 수행하여 완성되는데, 전극페이스트의 소성과정에서 칩 내부에 큰 응력이 발생될 수 있다.

상기한 MLCC 제조공정과 같이, 칩부품의 제조공정은 제조공정에 심한 응력이 발생되며, 이로 인해 칩부품의 기능문제 및/또는 구조상 결함과 같은 불량이 발생되기 쉽다. 따라서, 칩 부품은 제조된 후에 불량한 제품을 검출하여 폐기하고 양품만을 선별하여 출하하는 공정을 거친다. 이러한 칩부품의 선별공정은 크게 전기적 성능을 테스트하기 위한 선별과정과 칩부품 외관에 크랙 발생여부를 판단하는 외관선별공정이 있다.

종래의 칩부품 외관선별장치는 도1a과 같이, 순차주사형(progressive scanning) CCD카메라(24)와, RGB형 LED 등의 광원(22a,22b)을 포함한다.

도1a에 도시된 바와 같이, 상기 CCD카메라(24)는 칩부품(21)의 피촬상면 상에 배치되고, RGB형 LED 광원(22a,22b)은 칩부품(21)의 대향하는 양측에 피촬상면과 약 30°의 각을 갖도록 배치된다. 상기 광원(22a,22b)으로부터 소정의 빛이 촬상면으로 조사되며, 조사된 빛은 에지를 포함한 피촬상면으로부터 반사되어 그 표면상태를 반영하는 이미지로 CCD 카메라(24)에 의해 촬상된다. CCD카메라(24)에서 촬상된 이미지는 화상처리부(25)에서 각 화소당의 휘도레벨값으로 처리되고, 크랙판정부(26)에서 그 처리된 결과를 기준값과 비교하여 크랙발생여부를 판단하게 된다.

하지만, 종래의 외관선별장치는 크랙이 있는 칩부품에서도 크랙이 없다고 판단하거나, 판단이 불가능한 오류가 빈번이 발생하며, 특히 칩부품의 에지에 크랙이 있는 경우에 심각한 빈도수으로 오류가 발생된다. 즉, 종래의 외관선별장치는 면중앙영역에 대해서는 비교적 정확한 검출이 이루어지지만, 에지에서는 그렇지 않은 취약성을 갖고 있기 때문이다. 이러한 외관선별장치의 크랙판정오류현상은 도1b를 참조하여 설명하는 과정에 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도1b를 참조하면, 산란현상을 모식화한 칩부품의 에지부가 도시되어 있다. 도1a의 시스템의 광원에 의해 약 30°의 각으로 피촬상면에 빛이 조사되면, 칩부품의 완곡한 에지부는 평탄한 피촬상면과 달리 조사된 빛을 도1b에 도시된 바와 같이 여러 각도로 산란시키게 된다.

이러한 산란현상으로 인해 에지주위영역에 발생된 크랙(C)을 정상적으로 판단하기가 곤란해지거나, 이상이 없는 것으로 판다될 수 있다. 즉, CCD 카메라에 의해 촬상될 때에, 평탄한 피촬상면에서 크랙이 없는 면에 비해 어둡거나 밝게 나타나야 하는 크랙(C)이 주위부분의 산란에 의해 관찰되지 않을 수 있다.

특히, 크랙 발생 가능성이 큰 에지부에 대해 보다 정밀한 검출이 요구되는 점을 감안할 때에, 이러한 산란으로 인한 판단불능문제는 외관선별공정의 신뢰성을 크게 저하시키는 심각한 문제가 된다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 칩부품의 에지부에 발생되는 산란현상에 의해 명확하게 판별될 수 없는 크랙을 보다 정밀하게 검출할 수 있는 칩부품을 위한 외관선별장치를 제공하는데 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은,

칩부품의 표면에 발생된 크랙을 검출하는 칩부품 외관선별장치에 있어서, 상기 칩부품의 피촬상면 에지부를 향해 조사되도록 상기 피촬상면이 연장된 면에 배치된 광원과, 상기 칩부품의 피촬상면 상에 배치되어 그 표면을 촬상하기 위한 CCD 카메라와, 상기 CCD 카메라로부터 촬상된 이미지를 각 화소당의 밝기에 관련된 데이터로 처리하는 화상처리부와, 상기 각 화소당의 밝기에 관련된 데이터를 소정의 기준값과 비교하여 크랙발생여부를 판단하는 크랙판정부를 포함하는 칩부품 외관선별장치를 제공한다.

바람직하게, 상기 광원은 상기 피촬상면의 대향하는 양측에 각각 배치될 수 있으며, 상기 광원과 상기 CCD 카메라는 상기 칩부품을 기준으로 서로 거의 수직이 되도록 배치될 수 있다.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 칩부품은 대향하는 양측면에 측면전극이 형성된 적층 세라믹 캐패시터(MLCC)일 수 있으며, 이 경우에, 상기 광원은 상기 MLCC의 측면전극이 형성되지 않은 양측에 각각 배치될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 기본적인 특징은 칩부품을 조명하기 위한 광원의 입사각을 조절함으로써 에지부에서 발생될 수 있는 산란문제를 해결하는 동시에 칩부품의 에지부에 밀집된 크랙을 선명하게 검출할 수 있는 방안을 제공하는데 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태를 보다 상세히 설명하기로 한다.

도2는 본 발명의 일실시형태에 따른 외관선별장치를 나타내는 개략도이다.

도2를 참조하면, 상기 외관선별장치는 칩부품(21)의 표면을 조명하기 위한 광원(22a,22b)과, 상기 표면을 촬상하기 위한 CCD카메라(24)와, 촬상된 이미지를 처리하는 화상처리부(25)와, 크랙발생여부를 판단하는 크랙판정부(26)로 구성될 수 있으며, 추가적으로 크랙판정여부를 작업자에게 통지하기 위한 알람 또는 다른 적절한 표시부(29)를 구비할 수 있다.

도2에 도시된 바와 같이, 상기 광원(22a,22b)은 피촬상면 에지부를 향해 직접 조사되도록 상기 피촬상면이 연장된 면과 일치하도록 배치되며, 바람직하게는 2개의 광원(22a,22b)을 칩부품(21)의 대향하는 양측에 배치한다.

상기 CCD카메라(24)는 피촬상면 상에 수직방향으로 배치되며, 상기 광원(22a,22b)과 상기 CCD카메라(24)는 칩부품(21)을 기준으로 거의 90°의 각을 이루도록 배치된다. 이와 같이, 광원(22a,22b)을 상기 피촬상면이 연장된 면 상에서 에지방향으로, 즉 CCD카메라와 거의 수직인 방향으로 칩부품(21)의 에지부에 직접 조사함으로써, 에지부에 밀집된 크랙을 보다 명확하게 관찰할 수 있다. 이는 도3a 내지 3c에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

또한, 상기 칩부품(21)이 도시된 바와 같이 같이 양단면에 측면전극(21a)이 형성된 MLCC인 경우에는 측면전극(21a)이 형성되지 않은 양측에 배치하는 것이 바람직하다. 상기 광원(22a,22b)으로 조명된 상기 칩부품(21)의 피촬상면은 상기 CCD 카메라(24)에 의해 촬상된다. 상기 화상처리부(25)는 상기 CCD 카메라(24)로부터 촬상된 이미지를 처리하여 각 화소영역에 대한 휘도레벨을 검출한다.

상기 검출된 휘도레벨은 상기 크랙판정부(26)로 전송되고, 상기 크랙판정부(26)는 각 역광보정된 이미지에 대한 각 화소영역의 휘도레벨을 분석하여 크랙발생여부를 판단한다. 상기 크랙판정부(26)에서 실시되는 크랙발생판단과정은 이미지의 각 화소를 분석하여 X-Y좌표에 따라 휘도레벨변화를 파악한 후에, 그 변화정도가 소정의 변화율을 초과할 때에 휘도레벨이 변화된 부분을 크랙발생부분으로 판단하는 방식으로 구현될 수 있다.

예를 들어, 크랙은 빛이 도달하지 못하여 반사되지 않으므로, 다른 정상적인 피촬상부분에 비해 어둡게 나타날 수 있으며, 반대로 크랙부분의 형태에 따라 다른 주위부부분보다 밝게 나타나는 경우도 있을 수 있다. 이와 같이, 크랙의 주위부분과 휘도레벨을 비교하여 그 변화정도에 따라 크랙이 발생여부를 판단할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 칩부품의 외관선별장치는 에지부에 밀집된 크랙이 가장 명확하게 관찰될 수 있는 조건으로 광원의 조명각도를 조정함으로써 칩부품의 에지부에서 산란되어 지나치게 밝게 비추어지는 영역에 의해 에지부의 크랙이 정확히 식별되지 못하는 문제를 해결할 수 있다. 이로써, 칩부품의 에지부에 발생되는 산란문제를 극복하고 선명한 에지부의 이미지 검출을 통해 크랙 발생여부를 판단할 수 있다.

도3a 및 도3c는 각각 종래의 외관선별장치와 본 발명에 따른 외관선별장치를 이용하여 동일한 칩부품의 동일한 면을 촬상한 이미지를 나타낸다.

도3a는 피촬상면에 직조명하여 촬상된 이미지를 나타내며, 도3b는 피촬상면에서 약 30°정도의 기울기로 조명하여 촬상된 이미지를 나타내며, 도3c는 본 발명의 외관선별장치와 같이, 90°의 각으로 에지를 향해 측조명하여 촬상된 이미지를 나타낸다.

도3a와 같이, 직조명되어 촬상된 MLCC의 일 표면의 이미지에서는 에지에 인접한 피촬상면이 전체적으로 선명하게 나타나지 않아 크랙발생여부를 정확히 파악할 수 없는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도3b와 같이, 동일한 MLCC의 동일면을 약 30°의 각으로 조명한 경우에는 MLCC의 에지부에서 산란현상이 발생되어 그 주위에 크랙발생여부가 명확하게 검출되지 않음을 확인할 수 있다.

하지만, 본 발명의 칩부품 외관선별장치를 이용하여 90°각도, 즉 측방향으로 조명한 경우에는 도3c의 이미지와 같이 촬상되었다. 도3c을 참조하면, 휘도레벨이 높은 에지에서 피촬상면의 가운데로 진행할수록 휘도가 다소 감소된 얇은 영역이 존재하는 것을 확인할 수 있다. 이 영역은 다른 피촬상면 중앙영역보다는 휘도가 다소 높은 영역으로서, 크랙(c)부분을 나타낸다. 이와 같이, 크랙(c)가 다른 주위영역과 확연한 차이를 갖는 휘도레벨을 나타내는 영역으로 나타나는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 칩부품의 외관선별장치는 칩부품의 에지부에서 발생되는 산란현상을 역광보정을 통해 완화시킴으로써 에지부에 밀집된 미세한 크랙에 대해서도 정확하게 검출할 수 있으며, 본 발명의 외관선별장치를 통해 최종 제품에 대한 검사공정의 신뢰성을 높힐 수 있으므로, 보다 높은 품질의 칩부품 생산을 보장할 수 있다.

도1a는 종래의 칩부품을 위한 외관선별장치를 나타내는 개략도이다.

도1b는 종래의 외관선별장치에 의한 검출과정에서 칩부품 에지부에 발생되는 산란현상을 설명하기 위한 개략도이다.

도2는 본 발명의 일실시형태에 따른 외관선별장치를 나타내는 개략도이다.

도3a 내지 도3c는 각각 종래의 외관선별장치와 본 발명에 따른 외관선별장치를 이용하여 동일한 칩부품의 동일한 면을 촬상한 이미지를 나타낸다.

Claims (5)

1. 칩부품의 표면에 발생된 크랙을 검출하는 칩부품 외관선별장치에 있어서,

   상기 칩부품의 피촬상면 에지부를 향해 조사되도록 상기 피촬상면이 연장된 면에 배치된 광원;

   상기 칩부품의 피촬상면 상에 배치되어 그 표면을 촬상하기 위한 CCD 카메라;

   상기 CCD 카메라로부터 촬상된 이미지를 각 화소당의 밝기에 관련된 데이터로 처리하는 화상처리부; 및,

   상기 각 화소당의 밝기에 관련된 데이터를 소정의 기준값과 비교하여 크랙발생여부를 판단하는 크랙판정부를 포함하는 칩부품 외관선별장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 광원은 상기 피촬상면의 대향하는 양측에 각각 배치된 것을 특징으로 하는 칩부품 외관선별장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 광원과 상기 CCD 카메라는 상기 칩부품을 기준으로 서로 거의 수직이 되도록 배치된 것을 특징으로 하는 칩부품 외관선별장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 칩부품은 대향하는 양측면에 측면전극이 형성된 적층 세라믹 캐패시터(MLCC)인 것을 특징으로 하는 칩부품 외관선별장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 광원은 상기 MLCC의 측면전극이 형성되지 않은 양측에 각각 배치된 것을 특징으로 하는 칩부품 외관선별장치.