KR20080005795A - 휨 선별 장치 및 그를 이용한 기판의 휨 검사 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판의 휨 정도를 판별하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이며, 이를 위하여 로딩부, 기판이송부, 이미지생성수단, 연산제어부 및 언로딩부로 구성되는 휨 선별 장치 및 이를 이용한 기판의 휨 검사 방법을 제공하며, 이를 통하여 휨 검사 공정에 자동화된 공정을 적용함으로써 기존의 수작업에 비해 공정인시수 및 작업인시수를 줄여 결과적으로 비용의 절감을 가져올 수 있고, 나아가 레이저 빔 및 고분해능의 카메라를 이용하여 기판 표면에 대한 이미지를 생성함으로써 신뢰성 있는 작업 결과를 확보할 수 있다. 또한, 불량 판정된 기판을 배제한 양품의 기판들만을 출고함으로써 포장, 운반, 저장 과정에서 발생할 수 있는 기판들 사이의 접촉으로 인한 불량을 사전에 방지할 수 있으며, 나아가 불량 판정된 기판에 대하여 추가 보정 작업을 실시하여 제품을 출고함으로써 휨 불량에 따른 고객의 클레임 등을 방지할 수 있다.

기판, 이미지 정보, 이송 테이블, 연산제어부, 휨 검사

Description

휨 선별 장치 및 그를 이용한 기판의 휨 검사 방법 {Warpage sorting device and method for inspecting the warpage of the boards using the same }

도 1a는 기존의 목시 휨 선별 작업의 일 예를 개략적으로 도시한 도;

도 1b는 목시 휨 선별 작업에 사용되는 두께 게이지의 일 예를 도시한 도;

도 2는 종래의 자동 검사 시스템을 도시한 블록도;

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휨 선별 장치를 개략적으로 도시한 블록도;

도 4a 내지 도 4c는 도 3의 이미지생성수단에 관한 상세를 도시한 도;

도 5는 도 3의 이송 테이블을 중심으로 하는 기판이송부를 도시한 도;

도 6은 이송 테이블과 구동몸체가 결합된 예를 도시한 도; 및

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 3의 장치를 이용한 휨 검사 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 휨 선별 장치

110 : 로딩부 112 : 로딩척

120 : 기판이송부 122 : 이송 테이블

124 : 테이블 구동수단 124a : 회전축

124b : 구동몸체 124c : 고정수단

130 : 이미지생성수단 132 : 모듈본체

134 : 레이저부 136 : 카메라부

138 : 외부출력단자 140 : 언로딩부

144 : 양품 수납부 146 : 불량품 수납부

142 : 언로딩척 150 : 연산제어부

160 : 기판

A : 슬릿 레이저 빔 B : 이미지 생성 범위

C : 객체 C' : 객체 정보

종래기술: 한국 특허공개공보 제2001-40998호

출원인: 사이버옵틱스 코포레이션

공개일: 2001년 5월 15일

본 발명은 기판의 휨 정도를 판별하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 다수의 기판에 대하여 자동화된 공정을 통하여 단시간 내에 정확하게 휨 정도를 판별함으로써 양산된 기판에 대한 품질 저하를 방지할 수 있는 휨 선별 장치 및 그를 이용한 기판의 휨 검사 방법에 관한 것이다.

최근에, 인쇄회로기판(이하, '기판'이라 한다)이 박판화되어 감에 따라 기판 제조시 제품의 신축으로 인한 기판 휨(warpage)이 자주 발생하고 있다. 특히, 솔더 레지스트(SR) 인쇄 후 건조 및 세정, 그리고 그 이후 건조 공정을 거치면서 범프, 솔더 등의 경계면의 열팽창계수의 차이로 인하여 기판의 휨 발생이 빈번히 발생하곤 한다.

이러한 휨을 검사하는 방법으로서, 기존에는 도 1에 도시된 바와 같은 목시 선별 작업이 이용되고 있다. 예컨대, 도 1a에 도시된 것처럼, 표면이 반듯한 석정반(10) 위에 검사하고자 하는 기판(20)을 올려놓고, 기판의 한 측면을 작업자가 손으로 누른 상태에서 기판의 반대 측면이 석정반의 표면에서 들뜬 정도(t)를 파악함으로써 기판의 휨 정도를 판별하였다. 예컨대, 도 1b에 도시된 두께 게이지(30)와 같은 도구를 사용하여 들뜬 틈새(t)로 적정한 두께의 게이지를 밀어 넣어본 후 그 결과에 따라 들뜸 정도를 판단하는 것이다.

이러한 목시 선별 작업은 작업자가 직접 모든 제품을 수작업으로 확인하여야 하고, 또한 두께 게이지의 수많은 블레이드 중 작업자의 어림짐작으로 비슷한 두께를 밀어 넣는 방식이므로, 정확한 틈 두께(휨 정도)를 파악하기에 어려움이 있으며, 작업자의 숙련도에 따라 공정 자체의 신뢰성이 크게 좌우되는 문제점 있었다.

다음으로, 도 2에는 종래의 한 쌍의 카메라들(72, 74)을 이용한 기판의 휨 검사 시스템의 예가 도시되어 있다. 이를 간략히 설명하면 다음과 같다.

종래의 검사 시스템(40)은 기판(60)이 놓여져 일정한 방향(52)으로 이송되는 컨베이어 벨트(50)와, 컨베이어 벨트 위에 배치되는 한 쌍의 카메라들(72, 74)로 구성되는 영상촬영수단(70)과, 영상촬영수단으로부터 결과를 받아 사전에 입력된 검사 기준(84)과 함께 화면(82)으로 출력하는 컴퓨터 장치(80)를 포함한다.

이러한 종래의 휨 검사 방법은 컨베이어 벨트 위로 이송되는 기판에 대하여 그 기판의 표면을 서로 다른 각도에서 두 대의 카메라로 촬영함으로써 비교 결과를 얻고 이 결과를 사전에 입력된 검사 기준과 대조함으로써 해당 기판의 불량 여부를 검사할 수 있다. 그러나, 이러한 종래의 시스템은 사용되는 카메라가 비교적 해상도가 낮은 저가의 모델이 사용됨을 특징으로 하고, 또한 두 개의 영상을 비교하여 결과의 출력물(영상)을 얻기 때문에 검사의 정확도를 담보하기에 어려움이 있었다.

또한, 두 대의 카메라를 조합하여 사용하기 때문에 그 결과의 2개의 영상을 단일 영상으로 조합하는 과정에서 측정 오차가 더욱 커지게 되어 검사 결과의 신뢰성이 쉽게 확보되지 못하는 문제점이 나타났다.

본 발명은 기판의 휨 정도를 높은 정확도를 유지하면서 자동화된 공정을 통하여 판별할 수 있는 휨 선별 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명은 휨 선별 장치를 사용하여 판별된 휨 불량에 대해 보정하는 단계를 포함하는 휨 검사 방법을 제공하기 위한 것이다.

이러한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태는 다수의 기판이 적재되는 로딩부와; 기판이 놓이는 이송 테이블을 이용하여 소정의 선형 경로를 따라 기판을 이송하는 기판이송부와; 소정의 선형 경로의 일 지점 위에 배치되어 이송되 는 기판의 이미지 정보를 획득하는 이미지생성수단과; 소정의 선형 경로의 말단에 배치되어 이송된 기판이 선택적으로 수납되는 언로딩부; 및 이미지생성수단과 연결되며 생성된 이미지 정보를 이용하여 해당 기판의 휨 여부를 판별하는 연산제어부;를 포함하고, 로딩부에 적재된 다수의 기판이 이송 테이블에 의해 순차적으로 이송되면서 해당 기판의 이미지 정보가 생성되고 생성된 이미지 정보로부터 해당 기판의 휨 정도가 판별된 후 판별 결과에 따라 해당 기판이 선별적으로 언로딩부로 수납되는 것을 특징으로 하는 휨 선별 장치를 제공한다.

본 발명에 있어서, 이미지생성수단은 일 지점으로 레이저 빔을 조사하는 레이저부와, 레이저 빔에 의해 나타나는 기판의 이미지를 판독하는 카메라부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 레이저부는 이송 테이블의 평면을 기준으로 소정의 선형 경로에 수직한 방향으로 형성된 슬릿 빔을 조사하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 레이저부와 카메라부는 일체로 집적된 모듈로써 제공되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 이송부는 기판이 놓이는 이송 테이블과, 이송 테이블을 소정의 선형 경로를 따라 구동하는 테이블 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 테이블 구동수단은 구동모터와, 구동모터의 구동축과 연결되어 회전하는 회전축, 및 회전축이 관통되고 나사결합되어 회전축의 길이 방향으로 움직이는 구동몸체를 포함하고, 이때 구동몸체의 상부에 이송 테이블이 결합되어 함께 움직이는 것을 특징으로 한다.

다음으로, 본 발명의 다른 양태에 따르면 앞서 기술된 휨 선별 장치를 이용하여 다수의 기판을 휨 정도에 따라 선별하는 단계; 및 휨 정도가 불량한 기판에 대하여 보정 작업을 실시하는 단계;를 포함하는 휨 선별 장치를 이용한 기판의 휨 검사 방법을 제공한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휨 선별 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이며, 도 4a 내지 도 4c는 도 3의 이미지생성수단에 관한 상세를 도시한 도이고, 도 5는 도 3의 이송 테이블을 중심으로 기판이송부를 도시한 도이며, 그리고 도 6은 이송 테이블과 구동몸체가 결합된 예를 도시한 도이다. 도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 휨 선별 장치의 구성 및 작동원리를 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 휨 선별 장치(100)는 크게 구분하여 로딩부(110)와, 기판이송부(120)와, 이미지생성수단(130)과, 언로딩부(140) 및 연산제어부(150)로 구분될 수 있다.

로딩부(110)는 검사하고자 하는 다수의 기판들이 적재되어 대기하는 곳이며, 적재된 기판들을 순차적으로 기판이송부(120)의 이송 테이블(122) 위로 운반할 수 있는 로딩척(112)이 구비된다. 로딩척(112)은 로딩부에 적재된 다수의 기판을 진공흡착 등을 통하여 픽업한 후 기판이송부의 이송 테이블 위로 운반하여 내려놓는 역할을 담당한다. 또한, 로딩척(112)은 로딩부 내 적재된 기판의 유무를 감지하여 적재된 기판이 존재하지 않는 경우에 휨 선별 작업을 종료하도록 신호를 연산제어부(150)로 전달하는 등 휨 선별 작업의 종료 및/또는 중단 여부를 확인할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

다음으로 언로딩부(140)는 이송된 기판 각각에 대하여 그 휨 정도에 따른 불량 여부를 전달받아 양품의 기판과 불량품의 기판이 섞이지 않도록 양품 수납부(144) 및 불량품 수납부(146)의 두 부분으로 구성된다. 이 경우, 상대적으로 양품 수납부에 수납되는 기판의 개수가 많기 때문에, 양품 수납부가 불량품 수납부에 비하여 보다 큰 용적을 갖고 형성되는 것이 바람직하다.

로딩부(110)와 마찬가지로, 언로딩부(140) 또한 이송 테이블(122) 위에 놓여진 기판을 양품 수납부(144) 또는 불량품 수납부(146) 안으로 각각 운반할 수 있는 언로딩척(142)을 구비한다. 언로딩척(142)은 앞서 기술한 로딩척(112)과 유사한 구성으로 형성될 수 있다.

덧붙여, 언로딩부의 양품 수납부(144)는 다단으로 구성됨으로써 많은 수의 양품 기판들이 수납되는 경우에 기판이 측면의 단으로 운반될 수 있도록 구성됨으로써 대량의 기판에 대한 휨 선별 작업을 실시함에 있어 유리한 점을 제공할 수 있다. 다단으로 구성된 양품 수납부 내에서 기판이 단 사이로 운반되는 것은 임의의 척(chuck)을 이용하여도 무관하며, 이에 그 상세에 관한 설명은 생략하기로 한다.

다음으로, 기판의 영상을 생성하는 이미지생성수단(130)에 대하여, 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 설명한다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 특징인 이미지생성수단(130)은 레이저 빔을 조사하는 레이저부(134)와 레이저 빔이 조사된 기판의 이미지를 생성하는 카메라부(136), 및 생성된 이미지를 외부(예컨대, 본 발명의 연산제어부)로 전송하기 위한 단자들(138)이 형성된 단일 모듈본체(132)로 구성된다. 이러한 이미지생성수단(130)은 도 4b에 도시된 것처럼, 레이저부(134)에서 슬릿 레이저 빔(A)이 기판 위로 조사되고, 조사된 슬릿 레이저 빔에 의해 표현되는 기판의 이미지를 일정한 이미지 생성 범위(B)에서 촬영하여 생성한다. 또한, 도 4c에 도시된 것처럼, 생성된 이미지는 객체(예컨대, C로 표현되는 물체의 형상)가 디지탈화된 이미지 정보(C')로 출력되며, 이러한 이미지 정보가 이미지생성수단(130)과 연결된 연산제어부(150)로 전달된다. 이러한 이미지 정보는 도 4c에 도시된 것처럼 디지탈화된 도식(그래프)으로 출력되거나 또는 2차원/3차원의 영상으로 출력될 수 있으며, 또는 각 영상에 대한 좌표값 등으로 출력될 수 있다.

다음으로, 도 5에 도시된 것처럼, 본 발명의 기판이송부(120)는 직접 검사하고자 하는 기판이 놓여지는 표면을 갖는 이송 테이블(122)과, 이송 테이블을 소정의 경로를 따라 움직이는 테이블 구동수단(124)을 포함하여 구성된다. 테이블 구동수단(124)은 예컨대, 구동모터(미도시)와 구동모터의 구동축에 연결되어 회전하는 회전축(124a) 및 회전축이 관통하며 회전축을 따라 움직이는 구동몸체(124b)를 포함한다.

이때, 회전축(124a)이 기판을 이송하고자 하는 소정의 선형 경로를 따라 배치됨으로써 회전축(124a)의 길이 방향으로 움직이는 구동몸체(124b)가 그에 결합된 이송 테이블(122)을 소정의 선형 경로를 따라 이송할 수 있는 것이다. 또한, 도 6 에 도시된 것처럼, 본 발명의 이송 테이블(122)은 구동몸체(124b)와 고정수단(124c)을 통해 일체로 결합된다. 이때, 이송 테이블(122)은 검사하고자 하는 기판(160)이 놓여지기에 충분한 표면적을 갖고 형성되어야 한다. 또한 이송 테이블의 표면의 평탄도를 정밀하게 유지하기 위해서 이송 테이블이 설치되는 장치 하부를 다른 요소들이 설치되는 장치 하부와 독립적으로 구성할 수 있으며, 나아가 이송 테이블의 하부에 댐퍼와 같은 완충수단을 배치함으로써 외부로부터 전해지는 외력을 사전에 방지할 수 있다.

이처럼, 본 발명에 따른 휨 선별 장치는 검사하고자 하는 다수의 기판이 이송 테이블을 통해 소정의 경로를 따라 순차적으로 이송되는 과정에서 경로의 일 지점 위에 배치된 이미지생성수단을 통해 기판의 이미지 정보를 생성하고, 생성된 이미지 정보로부터 해당 기판의 휨 정도를 판단함으로써 해당 기판이 사전에 설정된 소정의 범위값(제품의 양품/불량 기준) 내에 속하는지 판단함으로써 해당 기판의 불량 여부를 자동화된 방식으로 판단할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 휨 선별 장치는 레이저부와 카메라부로 구성된 단일 모듈의 이미지생성수단을 적용함으로써 슬릿 레이저 빔의 조사로 인해 나타나는 기판 표면의 이미지를 정확하게 생성하고, 생성된 이미지로부터 기판의 휨 정도를 수치적으로 환산하여 판단함으로서 높은 신뢰성을 유지하면서 기판에 대한 불량 여부를 판단하고, 그 판단 결과에 따라 해당 기판들을 양품 수납부 또는 불량품 수납부 등과 같이 구분된 언로딩부로 선별하여 수납할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 휨 선별 장치는 다음과 같은 조건하에서 작동되도록 구성되는 것이 바람직하다.

- 이미지 생성 능력: 최대 초당 5000 회

- 이송 테이블의 이송에 소요되는 시간: 대략 3.5 내지 3.8초

- 레이저 빔의 작동 회수: 대략 최대 100Mbit/초

- 휨 정도에 대한 기준 설정 범위: 최소 0.15 ㎜ 내지 최대 4.0 ㎜

이상에서 기재한 바와 같이, 본 발명에 따른 휨 선별 장치는 개개의 기판에 대하여 최소 0.15 ㎜ 내지 최대 4.0 ㎜의 기준 설정이 가능하도록 구성되며, 이 범위 내에서 임의의 기준을 설정함으로써 설정된 기준 대비 불량 여부를 판별할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판의 휨 검사 방법은 다음과 같다.

본 발명에 따른 휨 검사 방법은 앞서 기술한 휨 선별 장치를 이용하는 것을 특징으로 하며, 휨 선별 장치를 이용하여 기판의 불량 여부에 따라 선별하는 단계 및 불량으로 판별된 기판들을 보정하는 단계를 포함한다.

보다 구체적으로는, 도 7에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 기판의 휨 검사 방법은 다수의 기판을 로딩부에 적재하는 단계(S210)와, 로딩척을 이용하여 적재된 기판을 이송 테이블 위로 운반하는 단계와(S220), 기판이 운반된 이송 테이블을 소정의 선형 경로를 따라 이송하면서 해당 기판의 이미지 정보를 생성하는 단계(S230)와, 생성된 이미지 정보로부터 해당 기판의 휨 정도를 판별하는 단계(S240)와, 휨 정도에 따라 해당 기판을 양품 수납부 및 불량품 수납부로 구분하여 선별적으로 수납하는 단계(S250)와, 불량 기판에 대한 보정을 수행하는 단 계(S270)을 포함하여 구성된다.

특히, 기판을 선별적으로 수납한 이후, 로딩부 내에 적재된 기판이 남아 있는지, 그 유무를 판단하여 선택적으로 공정을 되돌리는 단계(S260)를 수행함으로써 다수의 기판에 대하여 자동으로 위 공정이 반복 수행될 수 있도록 설정될 수 있다.

이상에서 기술한 바와 같이, 본 발명은 다수의 기판을 자동화된 공정에 의해 그 휨 정도를 판별하여 선별하여 수납할 수 있는 휨 선별 장치를 제공하며, 또한 이러한 휨 선별 장치를 활용하여 불량으로 판정된 기판들에 대하여 휨에 대한 보정을 수행하는 단계를 포함하는 기판의 휨 검사 방법을 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 휨 선별 장치 및 휨 검사 방법은 자동화된 공정을 적용함으로써 기존의 수작업에 비해 공정인시수 및 작업인시수를 줄여 결과적으로 비용의 절감을 가져올 수 있고, 나아가 레이저 빔 및 고분해능의 카메라를 이용하여 기판 표면에 대한 이미지를 생성함으로써 신뢰성 있는 작업 결과를 확보할 수 있다. 또한, 불량 판정된 기판을 배제한 양품의 기판들만을 출고함으로써 포장, 운반, 저장 과정에서 발생할 수 있는 기판들 사이의 접촉으로 인한 불량을 사전에 방지할 수 있으며, 나아가 불량 판정된 기판에 대하여 추가 보정 작업을 실시하여 제품을 출고함으로써 휨 불량에 따른 고객의 클레임 등을 방지할 수 있다.

Claims (7)

1. 다수의 기판이 적재되는 로딩부와; 기판이 놓이는 이송 테이블을 이용하여 소정의 선형 경로를 따라 상기 기판을 이송하는 기판이송부와; 상기 소정의 선형 경로의 일 지점 위에 배치되어 이송되는 기판의 이미지 정보를 획득하는 이미지생성수단과; 상기 소정의 선형 경로의 말단에 배치되어 상기 이송된 기판이 선택적으로 수납되는 언로딩부; 및 상기 이미지생성수단과 연결되며 상기 생성된 이미지 정보를 이용하여 해당 기판의 휨 여부를 판별하는 연산제어부;를 포함하고,

   상기 로딩부에 적재된 다수의 기판이 이송 테이블에 의해 순차적으로 이송되면서 해당 기판의 이미지 정보가 생성되고 생성된 이미지 정보로부터 해당 기판의 휨 정도가 판별된 후 판별 결과에 따라 해당 기판이 선별적으로 언로딩부로 수납되는 것을 특징으로 하는 휨 선별 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 이미지생성수단은 상기 일 지점으로 레이저 빔을 조사하는 레이저부와, 상기 레이저 빔에 의해 나타나는 기판의 이미지를 판독하는 카메라부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휨 선별 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 레이저부는 상기 이송 테이블의 평면을 기준으로 상기 소정의 선형 경로에 수직한 방향으로 형성된 슬릿 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 휨 선별 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 레이저부와 상기 카메라부는 일체로 집적된 모듈로써 제공되는 것을 특징으로 하는 휨 선별 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 이송부는 상기 기판이 놓이는 이송 테이블과, 상기 이송 테이블을 소정의 선형 경로를 따라 구동하는 테이블 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 휨 선별 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 테이블 구동수단은 구동모터와, 상기 구동모터의 구동축과 연결되어 회전하는 회전축, 및 상기 회전축이 관통되고 나사결합되어 상기 회전축의 길이 방향으로 움직이는 구동몸체를 포함하고, 상기 구동몸체의 상부에 상기 이송 테이블이 결합되어 함께 움직이는 것을 특징으로 하는 휨 선별 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 휨 검사 장치를 이용하여 다수의 기판을 휨 정도에 따라 선별하는 단계; 및

   휨 정도가 불량한 기판에 대하여 보정 작업을 실시하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 휨 선별 장치를 이용한 기판의 휨 검사 방법.

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