KR20090115567A - 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사방법 및 다열 인쇄회로기판의 광학 검사 장치 - Google Patents

다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사방법 및 다열 인쇄회로기판의 광학 검사 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 다열 인쇄회로기판의 패턴 불량을 검사할 때 열간의 패턴폭 편차에 능동적으로 대응하여 과검 및 미검 없이 정확한 패턴 검사를 수행하기 위하여, 검사 대상물의 이미지를 읽어들이는 단계; 상기 이미지의 소정 영역내의 리드 패턴들의 폭의 평균값을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 리드 패턴들의 폭의 평균값에 기초하여 상기 소정 영역내의 패턴의 불량 여부를 판별하는 단계;를 포함하는 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법을 제공한다.

Description

다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법 및 다열 인쇄회로기판의 광학 검사 장치{Method of inspecting defects of leads in multi-column PCB and Apparatus for inspecting multi-column PCB optically}
본 발명은 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법 및 다열 인쇄회로기판의 광학 검사 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 검사 대상물의 패턴폭에 있어서의 열간 편차에 능동적으로 대응하여 정확한 패턴 검사를 수행할 수 있는 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법 및 다열 인쇄회로기판의 광학 검사 장치에 관한 것이다.
인쇄회로기판(PCB)은 전자부품을 전기적으로 연결하고 전원 등을 공급하는 배선의 역할과 전자부품을 기계적으로 고정시켜 주는 역할을 하는 전자부품이다. COF(chip on film), TAB(tape automatic bonding), BOC(board on chip) 등도 PCB의 일종이다. 전자정보기기들이 소형화됨에 따라 기기의 내부에 있는 강성 또는 연성 PCB에 미세하고 복잡한 회로패턴이 많이 형성되는데, 불량 패턴이 존재하면 기기가 오작동을 일으키기 되기 때문에 연성(flexible) 또는 강성(rigid) 회로기판 분야의 PCB 패턴의 검사는 대단히 중요하다.
따라서 PCB에 회로패턴을 형성한 이후에는 PCB 패턴의 표면 상태의 불량 여부를 판정하기 위하여 PCB 패턴 검사가 수행한다. 최근에는 머신 비전 기술을 이용하여 PCB 패턴의 표면 상태를 카메라로 촬영하고 촬영된 이미지를 처리 및 분석하여 패턴의 불량 여부를 판단한다.
PCB 패턴의 불량은 패턴의 끊김(open), 단락(short), 일부 파임(mouse bit, pit), 돌출 등의 불량일 수 있다. PCB 패턴 검사는 이러한 불량을 양품으로 오인하는 미검(under kill)이 발생하지 않도록 수행되어야 한다. 또한, 실제 PCB 패턴의 불량은 아니지만, 이물질로 인하여 양품을 불량으로 오인하는 경우가 있다. 그러므로 PCB 패턴 검사는 양품을 불량품으로 오인하는 과검(over kill)이 발생하지 않도록 수행되어야 한다.
반도체 인쇄회로기판의 제조 단가를 낮추기 위하여 최근에는 도 1에 도시된 바와 같이 다열 인쇄회로기판을 제조한다. 도 1은 촬영된 다열 인쇄회로기판의 이미지이다. 도 1에 도시된 인쇄회로기판의 경우 검사시 기판의 진행 방향을 기준으로 3열을 이루고 있는 예를 보여준다.
반도체 인쇄회로기판을 다열로 생산하는 공정에서는 에칭 또는 도금 기술을 사용하여 기판위에 회로패턴을 형성하게 되는데, COF와 같은 다열로 동일 미세패턴을 반복 제조할 때 동일한 패턴 마스크를 사용하더라도 제조 공정 조건, 에칭액의 침투 특성, 기판 소재의 수축/팽창 등의 영향으로 인하여 각 열간의 회로 패턴의 폭에 있어서 편차가 발생할 수 있다. 이런 열간 편차는 그 범위가 일정하지 않고 편차가 큰 경우가 발생하기도 한다. 열간 패턴폭의 편차가 발생하는 예가 도 2a 내지 2c에 도시되어 있다. 도 2a, 2b, 2c는 도 1에 도시된 제1열, 제2열, 제3열 인쇄회로기판의 각각에서의 하부쪽 패턴을 부분적으로 확대하여 도면이다. 제1열의 패턴의 폭이 가장 얇게 형성되고, 제3열로 갈수록 패턴의 폭이 두껍게 형성되어 있다.
다열 인쇄회로기판의 패턴을 검사할 때, 종래에는 모든 열의 패턴폭에 대한 기준값을 고정값(예를 들면, 15㎛)으로 설정하고 이 고정값의 소정 비율만큼 허용 오차를 두어 자동 검사를 수행하였다. 그러나, 도면상 허용 공차 범위 이내(예를 들면, 15±7㎛)에서 열간 패턴 폭의 편차가 클 경우(예를 들면, 각 열에서의 패턴폭이 9㎛, 12㎛, 15㎛), 검사 기준 허용 범위를 좁게 설정하면(예를 들면 패턴폭 기준 1/3 이상의 손상이 있으면 불량) 상기 고정값으로부터 편차가 크게 나는 열의 패턴(예를 들면, 제1열의 패턴)은 도면상 허용 공차 범위 이내이더라도 자동 검사시에는 검사 기준 허용 범위인 10㎛를 초과하여 불량 처리하는 과검이 발생하는 문제점이 있다.
반대로 도면상 허용 공차 범위 이내(예를 들면, 15±7㎛)에서 열간 패턴 폭의 편차가 클 경우(예를 들면, 각 열에서의 패턴폭이 7.8㎛, 12㎛, 15㎛), 검사 기준 허용 범위를 넓게 설정하면(예를 들면 패턴폭 기준 1/2 이상의 손상이 있으면 불량) 고정값(15㎛)으로부터 편차가 크게 나는 열의 패턴(예를 들면, 제1열의 패턴)은 도면상 허용 공차 범위에서 벗어나지만 자동 검사시에는 검사 기준 허용 범위의 7.5㎛ 이내에 속하게 되어 불량품을 제대로 검출하지 못하는 미검이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은, 다열 인쇄회로기판의 패턴 불량을 검사할 때, 열간의 패턴폭 편차에 능동적으로 대응하여 과검 및 미검 없이 정확한 패턴 검사를 수행하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 검사 대상물의 이미지를 읽어들이는 단계; 상기 이미지의 소정 영역내의 리드 패턴들의 폭의 평균값을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 리드 패턴들의 폭의 평균값에 기초하여 상기 소정 영역내의 패턴의 불량 여부를 판별하는 단계;를 포함하는 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법이 개시된다.
종래에는 각 열마다의 리드 패턴폭별 검사시 동일한 기준값을 사용하므로 열간의 패턴폭 편차에 능동적으로 대응하지 못했던 반면, 본 발명에서는 패턴폭별 영역마다의 패턴폭의 평균값을 이용하여 검사의 기준값을 변경시키므로 열간의 패턴폭 편차에 능동적으로 대응할 수 있다. 따라서 과검 및 미검 없이 정확하고 신속하게 리드 결함 검사를 수행할 수 있다.
상기 평균값을 산출하는 단계는, 상기 소정 영역 내의 리드 패턴들의 폭을 샘플링 측정하는 단계; 및 상기 샘플링 측정된 패턴들의 폭들 중 상위 소정 비율이내의 리드 패턴 폭의 값들 및 하위 소정 비율이내의 리드 패턴 폭의 값들을 제외한 값들을 평균하여 상기 소정 영역 내의 리드 패턴 폭의 평균값을 산출하는 단계;를 포함할 수 있다. 그럼으로써 해당 영역내의 리드 패턴폭의 평균값을 샘플링 측정하여 산출할 때 노이즈의 영향을 줄이고 보다 정확한 평균값을 구할 수 있다.
상기 소정 영역 내의 패턴의 불량 여부를 판별하는 단계는, 상기 산출된 평균값이 상기 소정 영역 내의 리드 패턴들에 대한 도면 허용 공차 범위내에 속하는지를 판별하는 단계; 상기 산출된 평균값이 상기 도면 허용 공차 범위내에 속하면, 상기 산출된 평균값에 기초하여 상기 소정 영역내의 패턴들의 불량 여부를 판별하는 단계; 및 상기 산출된 평균값이 상기 도면 허용 공차 범위내에 속하지 않으면, 상기 소정 영역내의 패턴들은 불량이라고 판별하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 예로서, 상기 불량 여부를 판별하는 단계는, 상기 리드 패턴의 길이 방향으로의 매 픽셀마다 패턴폭을 서브 픽셀 단위로 계측하는 단계; 및 상기 산출된 평균값에 기초하여 상기 계측하는 단계에서 계측된 패턴폭의 불량 여부를 판별하는 단계;를 포함하도록 구성될 수 있다.
다른 예로서, 상기 불량 여부를 판별하는 단계는, 상기 리드 패턴의 길이 방향으로의 매 픽셀마다 패턴폭을 픽셀 단위로 1차 계측하는 단계; 상기 산출된 평균값에 기초하여 상기 1차 계측하는 단계에서 계측된 패턴폭의 불량 여부를 1차 판별하는 단계; 상기 불량 여부를 1차 판별하는 단계에서 추출된 불량 추정 영역에 대응하는 리드 패턴의 패턴폭을 서브 픽셀 단위로 2차 계측하는 단계; 및 상기 산출된 평균값에 기초하여 상기 2차 계측하는 단계에서 계측된 패턴폭의 불량 여부를 최종 판별하는 단계;를 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 검사 대상물의 이미지는 검사 진행 방향으로 다수 열의 인쇄회로기판의 이미지이며, 상기 이미지를 읽어들이는 단계 이후에, 각 열내의 인쇄회로기판 유닛에 대응하는 이미지를 각각의 유닛 이미지로 구분하는 단계; 및 상기 각 유닛 이미지마다 소정의 패턴 폭별 영역으로 세분하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 소정 영역은 상기 소정의 패턴 폭별 영역 중 각 리드 패턴에 대응하는 영역일 수 있다. 이와 달리 상기 소정 영역은 상기 소정의 패턴 폭별 영역일 수도 있다.
상기 검사 대상물의 이미지는 검사 진행 방향으로 한 열의 인쇄회로기판의 이미지이며, 상기 이미지를 읽어들이는 단계 이후에, 상기 한 열내의 인쇄회로기판 유닛에 대응하는 유닛 이미지를 소정의 패턴 폭별 영역으로 세분하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 소정 영역은 상기 소정의 패턴 폭별 영역 중 각 리드 패턴에 대응하는 영역일 수 있다. 이와 달리 상기 소정 영역은 상기 소정의 패턴 폭별 영역일 수 있다.
상기한 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법은 각각의 유닛 이미지마다 독립적으로 수행될 수 있다. 따라서 다열 인쇄회로기판의 유닛간의 패턴폭 편차에 대응하여 새로운 기준값을 설정하여 패턴폭의 불량 여부를 검사함으로써 유닛간의 패턴폭 편차에 상관없이 과검 및 미검을 방지하여 정확하고 신속하게 리드 결함을 검사할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 검사 대상물인 다열 인쇄회로기판의 이미지를 획득하는 검사부; 상기 획득된 검사 대상물의 이미지를 저장하는 저장부; 및 상기 획득된 이미지를 읽어들이고, 상기 이미지의 소정 영역내의 리드 패턴의 폭들의 평균값을 산출하며, 상기 산출된 리드 패턴의 폭들의 평균값에 기초하여 상기 소정 영역내의 패턴의 불량 여부를 판별하는 제어부;를 포함하는 다열 인쇄회로기판의 광학 검사 장치가 개시된다.
상기 제어부는, 상기 패턴폭의 평균값을 산출하고, 상기 소정 영역 내에서 리드 패턴들의 폭을 샘플링 측정하며, 상기 샘플링 측정된 패턴들의 폭들 중 상위 소정 비율이내의 리드 패턴의 폭의 값들 및 하위 소정 비율이내의 리드 패턴 폭의 값들을 제외한 값들을 평균하여 상기 소정 영역 내의 패턴 폭의 평균값을 산출하도록 제어된다.
상기 제어부는, 상기 소정 영역 내의 패턴의 불량 여부를 판별할 때, 상기 산출된 평균값이 상기 소정 영역내의 리드 패턴들에 대한 도면상 허용 공차 범위내에 속하는지를 판별한 후, 상기 산출된 평균값이 도면상 허용 공차 범위내에 속하면 상기 소정 영역내의 모든 패턴들의 폭을 산출된 평균값에 기초하여 상기 소정 영역내의 패턴의 불량 여부를 판별하는 반면, 상기 산출된 평균값이 도면상 허용 공차 범위내에 속하지 않으면 상기 소정 영역내의 패턴들은 불량이라고 판별하도록 제어된다.
본 발명에 따른 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법 및 다열 인쇄회로기판의 광학 검사 장치에 의하면, 열간의 리드 패턴폭 편차 또는 유닛간의 리드 패턴폭 편차에 능동적으로 대응하여 과검 및 미검 없이 정확하고 신속하게 리드 결함 검사를 수행할 수 있다. 따라서 제조 수율을 향상시킬 수가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예들에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 일 실시예에 따른 다열 인쇄회로기판의 광학 검사 장치(100)의 블록도이다. 다열 인쇄회로기판의 광학적 검사장치(100)는 도 5a 및 5b 또는 도 6a 및 6b에 도시된 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법에 따라 제어될 수 있다. 따라서, 도 5a 및 5b 또는 도 6a 및 6b에 도시된 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사방법에서와 동일한 사항에 대해서는 이를 참조하고, 자세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 다열 인쇄회로기판의 광학 검사 장치(100)는 인쇄회로기판 등의 검사 대상물의 양품 또는 불량 여부를 검사하기 위한 것으로, COF, TAB, BOC 또는 연성 리드프레임 기판(Flexible lead frame substrate) 등의 다열 인쇄회로기판을 광학적으로 검사할 수 있다.
도면을 참조하면, 다열 인쇄회로기판의 광학적 검사장치(100)는 검사부(130); 제어부(170); 및 저장부(180)를 구비할 수 있다.
검사부(130)는 다열 인쇄회로기판(10)에 형성된 패턴의 결함 유무를 판별할 수 있도록 검사 대상이 되는 다열 인쇄회로기판(10)의 전체 또는 부분의 이미지를 촬영하여 획득한다. 검사부(130)는 다열 인쇄회로기판(10)에 빛을 조사하는 조명(미도시), 및 다열 인쇄회로기판(10)으로부터 반사되는 빛에 의하여 다열 인쇄회로기판(10)에 형성된 패턴을 촬영하는 이미지 촬영장치(미도시)를 구비할 수 있다.
제어부(170)는 획득된 이미지를 읽어들인 후, 검사 대상물의 이미지에서 인쇄회로기판 유닛의 영역에 대응하는 이미지의 각각을 유닛 이미지로 인식하고 구분한다. 전체 이미지에는 복수 개의 유닛 이미지가 포함될 수 있다. 도 6을 예로 들면, 유닛 이미지가 기판의 진행방향을 기준으로 3열을 이루며, 각 열마다 4개씩 배치되어 총 12개의 유닛 이미지로 구분된다. 다열 인쇄회로기판에서의 열의 수는 다양하다. 즉, 도면과 달리 진행방향으로 4열 또는 그 이상 열로 배치될 수가 있다.
저장부(180)는 획득된 다열 인쇄회로기판의 이미지를 저장한다.
인쇄회로기판(10)은 그 표면에 회로 패턴이 형성되고, 그 위에 반도체 칩 등이 실장되어, 메모리 등의 각종 반도체 디바이스들의 제조에 사용될 수 있다. 인쇄회로기판(10)으로는 다양한 재질로 이루어질 수 있는데, 액정표시장치, 플라즈마 디스플레이 패널 등 다양한 반도체 디바이스들에서 유연한 인쇄회로기판이 필요함에 따라 필름(film), 테이프(tape) 타입 등의 연성 인쇄회로기판이 될 수 있다. 연성 인쇄회로기판에는 TAB, COF 기판 등이 있는데, 노광, 현상, 에칭 등의 공정을 통하여 기판에 미세 회로 패턴이 형성되어 이루어진다.
도 4는 도 3에 도시된 광학 검사 장치(100)의 검사부(130)를 포함한 일부 구성요소들의 일 실시예를 보여준다. 여기서, 다열 인쇄회로기판(10)은 연성 인쇄회로기판일 수 있다. 다열 인쇄회로기판(10)은 권심체(111)에 권취되어 권취롤로 형성되어 준비될 수 있다. 즉, 다열 인쇄회로기판(10)이 공급부(110)로부터 롤(roll) 형태로 공급되고, 회수부(150)로 롤 형태로 회수되는 롤-투-롤(roll to roll) 방식의 연속적인 기판 공급 및 회수 형태를 가질 수 있다. 이와 달리, 검사 대상물인 다열 인쇄회로기판이 직사각형의 스트립(strip) 형태이어서, 하나의 스트립을 검사부에 위치시킨 후 검사를 수행하고, 검사가 완료되면 다른 스트립을 검사에 위치시킨 후 검사를 반복 수행하는 스트립-투-스트립(strip to strip) 형태로 기판이 공급될 수도 있다.
공급부(110)는 다열 인쇄회로기판(10)이 권취롤(111)로부터 풀리면서 검사부(130)로 일방향으로 연장되도록 이송되어 공급되도록 한다. 이를 위하여 공급부(110)는, 다열 인쇄회로기판(10)이 권취되는 제품롤, 제품롤에 권취되는 다열 인쇄회로기판(10)의 사이에 개재되는 간지가 권취되는 간지롤, 및 다열 인쇄회로기판(10)과 간지의 이송 또는 텐션 유지를 위한 공급측 이송 롤러(160a)를 구비할 수 있다.
회수부(150)는 검사 결과의 표시가 완료된 다열 인쇄회로기판(10)을 회수하는 것으로, 다열 인쇄회로기판(10)이 권취롤에 권취되도록 다열 인쇄회로기판(10)을 회수한다. 이를 위하여 회수부(150)는, 다열 인쇄회로기판(10)이 권취되는 제품롤과, 제품롤에 권취되는 다열 인쇄회로기판(10)의 사이에 개재되는 간지가 권취되는 간지롤, 및 다열 인쇄회로기판(10)과 간지의 이송 또는 텐션 유지를 위한 회수측 이송 롤러(160b)를 구비한다.
또한, 이송 롤러(160)들이 공급측 이송 롤러(160a)와 회수측 이송 롤러(160b) 사이에 배치되는 이물질 제거부(120), 검사부(130), 검사 표시부(140) 사이에 배치될 수 있다. 이송 롤러들(160)이 서보 모터에 의하여 회전하면서, 다열 인쇄회로기판(10)이 수평 이송 특성을 가지면서, 일정한 텐션(tension)을 유지하도록 하면서 다열 인쇄회로기판(10)을 이송시킬 수 있다.
영상을 획득하는 방법과 관련하여, 다열 인쇄회로기판(10)이 연속으로 이송되는 동안 이미지 촬영장치가 연속적으로 이미지를 촬영하면서 검사를 수행하는 방식이 적용될 수 있으며, 또한 다열 인쇄회로기판(10)이 이송과 정지를 반복하며 이송되는 동안 이미지를 촬영하고 정지된 동안 검사를 수행하는 방식이 적용될 수도 있다.
이물질 제거부(120)는 다열 인쇄회로기판(10)의 적어도 일면에 존재하는 이물질을 제거할 수 있다. 검사 표시부(140)는 다열 인쇄회로기판(10)에 형성된 패턴의 결함 유무에 따라, 다열 인쇄회로기판(10)에 검사 결과를 표시할 수 있다.
본 실시예에서는 검사부(130)의 검사 결과로부터 결함이 있는 것으로 판정된 디바이스에 결함 내지는 불량을 표시한다. 이때, 기판의 양면에 패턴이 형성된 본 실시예에서는 검사 표시부(140)가 기판의 상면 및 하면에 각각 배치되어, 양면에 존재하는 결함부를 각각 표시할 수 있다.
다열 인쇄회로기판(10)은 이송 롤러(160)들에 의하여 소정의 장력(tension)을 유지하면서 평탄화되어 도면상의 X 방향으로 이송될 수 있다. 이와 같이 이미지 촬영장치는 고정된 상태로 다열 인쇄회로기판(10)이 이송되면서 이미지가 촬영될 수 있을 뿐만 아니라, 다열 인쇄회로기판(10)은 고정되고 이미지 촬영장치가 이송되면서 이미지가 촬영될 수도 있다.
한편, 이러한 다열의 유닛 이미지들을 획득하는 구조의 일 실시예로서, 각 열에 대응하도록 이미지 촬영장치가 배치되어 각 이미지 촬영장치가 각 열의 인쇄회로기판 유닛들을 촬영할 수 있다. 이때, 한 대의 이미지 촬영장치가 한 열의 인쇄회로기판 유닛들의 이미지를 한 번에 촬영한 후 열간 패턴폭 편차에 대응한 리드 패턴의 결함 검사를 수행할 수 있다. 이와 달리 이미지 사이즈 등의 문제로 인해, 한 대의 이미지 촬영장치가 한 열의 인쇄회로기판 유닛들의 이미지를 한번에 촬영할 수 없는 경우에는 여러 번에 걸친 이미지 촬영 후 각 열마다 이미지를 병합한 후 열간 패턴폭 편차에 대응한 리드 패턴의 결함 검사를 수행할 수도 있다.
한편, 도면에 도시된 바와 같이, 복수대의 조명 및 이미지 촬영장치가 다열 인쇄회로기판(10)의 상면 및 하면 소정 간격 이격되도록 배치되어, 양면에서 기판(10) 표면의 영상을 얻을 수도 있다. 따라서, 다열 인쇄회로기판(10)에 형성된 패턴의 불량 유무를 더욱 효율적으로 검사할 수 있다.
제어부(170)는 검사부(130)의 영상정보의 획득 및 패턴의 결함 유무의 판별뿐만 아니라, 공급부(110)로부터 검사부(130)를 거쳐 회수부(150)에 이르는 다열 인쇄회로기판(10)의 이송 및 각각의 구성요소에서의 이물질 제거, 검사 표시등의 작업을 제어할 수 있다. 이를 위하여, 제어부(170)에는 사용자 입력을 받는 조작부(190) 및 진행 상황 등의 다양한 작동 정보를 사용자에게 보여주는 표시부(195)가 연결되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 다열 인쇄회로기판의 광학적 검사장치(100)는 COF 또는 TCP 또는 연성 인쇄회로기판의 제조 공정에서 패턴의 광학 자동 검사 또는 외관의 광학 자동 검사 장치로도 응용될 수 있다. 또한, 금속 리드 프레임 제조 공정의 에칭 또 는 도금 후의 패턴의 광학 자동 검사 또는 외관의 광학 자동 검사 장치로도 응용될 수 있다. 또한, 각종 렌즈 제조 공정의 광학 외관 자동 검사 장치, 휴대폰용의 금속 케이스 제조 공정의 광학 외관 자동 검사 장치, 기타 반도체 패키지 제조/조립 공정의 광학 외관 자동 검사 장치 등으로 응용될 수 있다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법을 보여주는 흐름도이다. 이 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법은 도 3 및 도 4에 도시된 다열 인쇄회로기판의 광학 검사 장치에 의하여 구현될 수 있다. 이를 위하여, 본 발명에 따른 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법이 도 3의 저장부(180)에 저장되거나 펌웨어(Firmware) 등의 프로그램 또는 알고리즘이 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법에서는 검사 대상물인 다열 인쇄회로기판의 이미지를 촬영하여 저장부(180)에 저장하고, 제어부는 저장된 검사 대상물의 이미지를 저장부로부터 읽어들인다.(S10)
읽어들인 검사 대상물의 이미지가 다열로 배치된 인쇄회로기판의 이미지라면, 하나의 인쇄회로기판 유닛을 하나의 유닛 이미지로 인식하고 전체 이미지를 도 8에 도시된 바와 같은 각각의 유닛 이미지로 구분한다(S30). 만약 읽어들인 검사 대상물의 이미지가 하나의 열로 배치된 인쇄회로기판의 이미지라면, 별도의 인식 및 구분 작업은 불필요하며, 하나의 인쇄회로기판 유닛의 이미지를 유닛 이미지로 구분하면 된다(S35).
다음으로, 구분된 각각의 유닛 이미지에 대하여 정렬 위치를 지정한다(S40). 여기서 정렬 위치는 후술할 소정의 리드 패턴 폭별 영역의 구분 작업시 기준이 되는 시작 위치를 의미한다. 각 유닛 이미지에서 유닛 이미지를 정렬 위치로부터 소정의 패턴 폭별 영역으로 세분한다(S50). 도 8과 같은 유닛 이미지는 리드 패턴의 폭, 방향, 형태 등에 따라 소정의 영역들로 세분할 수 있다. 즉, 소정의 알고리즘에 따라 좁은 폭으로 대각 방향으로 형성된 패턴들을 포함하는 영역, 넓은 폭으로 대각 방향으로 형성된 패턴들을 포함하는 영역, 좁은 폭으로 수평 방향으로 형성된 패턴들을 포함하는 영역, 넓은 폭으로 수평 방향으로 형성된 패턴들을 포함하는 영역 등 서로 공통된 패턴으로 이루어진 영역들로 전체 유닛 이미지를 인식하여 구분한다.
도 9는 유닛 이미지의 일부를 소정의 리드 패턴 폭별 영역으로 세분한 모습의 일 예를 보여준다. 도 8에 도시된 유닛 이미지의 일부분의 경우, 소정의 리드 패턴 폭별 영역이 두꺼운 폭으로 수평 방향으로 형성된 리드 패턴들이 포함된 제1 영역과 얇은 폭으로 대각 방향으로 형성된 리드 패턴들이 포함된 제2 영역으로 세분될 수 있다.
이와 달리, 제2 영역은 얇은 폭으로 대각 방향으로 형성된 리드 패턴들을 모두 포함하지 않고, 도 9에 도시된 바와 같이, 각각의 리드 패턴들마다 독립된 영역(Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ 영역)으로 소정의 패턴 폭별 영역이 세분될 수도 있다.
이와 같이 세분된 소정의 리드 패턴 폭별 영역들 중 검사하고자 하는 리드 패턴이 포함된 리드 패턴 폭별 영역에 대해서 리드 패턴들의 폭들을 샘플링 측정한 다(S60). 리드 패턴의 폭의 샘플링 측정을 도 9를 예로 들어 설명하면, 1번 리드 패턴(P1)을 포함하는 Ⅰ영역의 패턴 시작점(X점)으로부터 V축 방향으로 1번째 픽셀과 2번째 픽셀에 대하여 각각 1번 리드 패턴(P2)의 폭(H 방향으로의 길이)을 산출하고, 이후 패턴 시작점(X점)으로부터 다시 V축 방향으로 31번째 픽셀과 32번째 픽셀에 대하여 각각 1번 리드 패턴(P1)의 폭(H 방향으로의 길이)을 산출하는 방식으로 Ⅰ영역 내의 리드 패턴의 폭을 샘플링 측정한다. 여기서 샘플링하는 방식은 당업자라면 용이하게 변경할 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.
한편, 샘플링된 리드 패턴의 폭을 측정할 때, 서브 픽셀 단위로 측정할 수 있다. 즉, 하나의 픽셀을 2 이상으로 나누되, 주변부의 픽셀들의 계조(gray scale)를 고려하여 1/3 픽셀부터 1/255 픽셀 까지 통계적으로 한 픽셀의 실제 경계 위치를 구함으로써 패턴의 폭을 더욱 정확하게 측정할 수 있다. 그러나 본 발명의 보호범위는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 샘플링된 리드 패턴의 폭을 측정할 때 픽셀 단위로 측정할 수도 있다.
이와 같이 샘플링된 리드 패턴의 폭들을 이용하여 1번 리드 패턴의 패턴폭 평균값을 산출한다. 이때 샘플링 리드 패턴폭들 중 상위 소정 비율, 예를 들면 상위 10% 이내의 리드 패턴폭값 및 하위 소정 비율, 예를 들면 하위 10% 이내의 리드 패턴폭값들을 제외하고 평균값을 산출할 수 있다(S70). 그럼으로써 노이즈의 영향을 줄이고 보다 정확한 리드 패턴폭의 평균값을 구할 수 있다.
이제 산출된 리드 패턴폭의 평균값이 도면상 허용 공차 범위, 예를 들면, 15±7㎛(8~22㎛)에 속하는지 판단한다(S80).
산출된 평균값이 9㎛ 라면, 도면상 허용 공차 범위 내에 들게 되고, 이 때는 산출된 리드 패턴폭의 평균값에 기초하여 Ⅰ영역 내의 패턴들의 불량 여부를 판별한다(S90). 예로 들어 설명하면, 각 열에서의 1번 리드의 패턴폭의 산출된 평균값이 각각 9㎛, 12㎛, 15㎛이고, 검사 기준 허용 범위를 리드 패턴폭 기준 1/3 이상의 손상이 있으면 불량이라고 판단하는 것으로 가정하였을 때, 산출된 평균값인 9㎛를 새로운 기준값으로 설정하였으므로 그의 1/3인 3㎛가 허용 오차가 되어 원칙적으로 6~12㎛가 검사 기준 허용 범위가 되며, 여기에 도면상 허용 공차 범위인 8~22㎛까지 고려하면, Ⅰ영역내의 1번 리드 패턴들을 자동 검사하기 위한 최종적인 허용 범위는 8~22㎛ 범위가 된다.
따라서, 소정 영역에서의 리드 패턴폭들이 각각 8.0㎛, 8.1㎛, 8.5㎛, 9.0㎛, 9.5㎛ 인 1번 리드 패턴(P1)은 불량으로 분류되지 않고 양품 처리된다. 반면, 종래의 방법에 따르면 검사 기준 허용 범위인 10㎛ 미만의 리드 패턴폭을 갖는 8.0㎛, 8.1㎛, 8.5㎛, 9.0㎛, 9.5㎛ 과 같은 폭의 1번 리드 패턴(P1)은 모두 불량 처리되어 과검이 발생되었을 것이다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 다열 인쇄회로기판 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법에 의하면 양품을 불량으로 처리하는 과검을 방지할 수 있다.
만약, 1번 리드 패턴폭의 산출된 평균값이 7.8㎛였다면 평균값이 도면상 허용 공차 범위인 8~22㎛를 벗어나기 때문에 기준값을 새로 설정하지 않으며, Ⅰ영역 내의 1번 리드 패턴(P1)들은 모두 불량 처리된다(S85). 반면, 종래의 방법에 따르면 7.8㎛였다면 1번 리드 패턴들은 양품으로 처리되어 미검이 발생되었을 것이다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 다열 인쇄회로기판 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법에 의하면 불량인데도 양품으로 처리하는 미검을 방지할 수 있다. 이와 같이, 산출된 리드 패턴폭의 평균값을 기초로 패턴의 불량 검사를 수행하므로 열간의 리드 패턴폭 편차에 능동적으로 대응하여 과검 및 미검을 방지할 수 있다.
이와 같이 소정의 리드 패턴의 결함을 검사하기 위해서는 획득된 이미지(기준 영상)에서의 리드 패턴의 폭을 모두 측정한 후, 열간 편차 또는 유닛간 편차에 대응하여 실시간으로 산출된 패턴폭의 평균값에 기초하여 리드 패턴폭의 불량 여부를 판단한다. 이때, 기준 영상에서의 리드 패턴의 폭을 측정하는 방식의 일 예를 살펴본다. 소정의 패턴폭별 영역 또는 그 영역 중 각 리드에 대응하는 영역에 있는 리드 패턴의 길이 방향으로의 매 픽셀마다 패턴폭을 상기한 서브 픽셀 단위로 계측한다.(S90) 그러고 나서 새로운 검사 기준값으로 설정된 산출된 패턴폭 평균값에 기초하여 계측된 매 픽셀에서의 리드 패턴폭의 불량 여부를 판별한다.(S100) 예를 들면, 소정의 패턴 폭별 영역에서의 산출된 패턴폭 평균값이 9㎛이어서 상기한 바와 같이 자동 검사를 위한 최종적인 허용 범위가 8~22㎛인 경우, 계측된 매 픽셀에서의 리드 패턴폭이 상기 최종 허용 범위를 벗어나면 리드 결함으로 판정된다.
1번 리드 패턴(P1)을 포함하는 Ⅰ영역에 대한 패턴 검사가 끝나면, 패턴 불량 검사를 수행할 패턴 폭별 영역이 존재하는지 판단한다(S110). 모든 패턴 폭별 영역에 대해서 패턴 불량 검사가 완료되었으면 본 검사 방법을 종료하며, 그렇지 않으면 다음 영역, 즉 2번 리드 패턴(P2)을 포함하는 Ⅱ영역에 대한 패턴 검사를 반복 수행한다. Ⅱ영역에서의 패턴 검사 방법은 상기한 Ⅰ영역에 대한 패턴 검사 방법과 동일하다. 그러므로 이에 대한 설명은 생략한다. 이후 Ⅲ영역 및 Ⅳ 영역에 대한 패턴 검사도 수행하며, 이에 대한 방법은 상기한 방법과 동일하다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같은 패턴폭별 영역으로 세분하여 패턴폭의 샘플링 측정을 수행할 수도 있다. 이 경우, 먼저 패턴 시작점(Y점)을 설정하고, 패턴 시작점으로부터 1번 리드 패턴의 길이 방향으로 1번째 및 2번째 픽셀에서 각각 1번 리드 패턴(P1)의 폭을 산출한 후, Y점으로부터 길이 방향으로 소정 픽셀, 예를 들면 30픽셀 만큼씩 이동한 후, 이동 후의 픽셀로부터 다시 1번째 및 2번째 픽셀에서 각각 1번 리드 패턴의 폭을 산출한다. 그리고 나서 Y점으로부터 리드 패턴의 길이 방향에 수직한 폭 방향으로 2번 리드의 시작점을 설정한 후, 상기한 방법으로 2번 리드 패턴의 폭을 산출한다. 이와 같이 3번 리드 패턴 및 4번 리드 패턴의 폭에 대해서도 함께 산출하는 방식으로 샘플링 측정한다. 이 실시예에서는, 1번 내지 4번 리드 패턴의 전부에 대해 리드 패턴 폭을 샘플링 측정하여 패턴폭의 평균값을 산출한다.
그리고 나서 상기한 바와 같이, 산출된 평균값이 도면상 오차 허용 범위내인지 판단하여, 범위를 벗어나면 해당 영역(A2)의 패턴은 불량 처리한다. 반대로, 산출된 평균값이 도면상 오차 허용 범위 내에 속한다고 판단되면 이 값을 새로운 기준값으로 설정하고 해당 영역(A2)내의 모든 리드 패턴에 대해 이 기준값을 기초로 하여 패턴 검사를 수행한다.
이제, 도 6a 및 6b를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 다열 인쇄회로 기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법을 설명한다. 도 5a 및 5b에 도시된 실시예와 비교하였을 때, 기준 영상에서의 리드 패턴의 폭을 측정하는 방식이 다르다. 그러므로 이하에서는 차이점만을 설명하고, 나머지에 대한 설명은 이전 실시예를 참고하면 된다.
본 실시예에서, 기준 영상에서의 리드 패턴의 폭을 측정하는 방식은, 먼저 소정의 패턴폭별 영역 또는 그 영역 중 각 리드에 대응하는 영역에 있는 리드 패턴의 길이 방향으로의 매 픽셀마다 패턴폭을 픽셀 단위로 1차 계측한다.(S290) 그러고 나서 새로운 검사 기준값으로 설정된 산출된 패턴폭 평균값에 기초하여 1차 계측된 매 픽셀에서의 리드 패턴폭의 불량 여부를 판별한다.(S300) 여기서 불량으로 판정된 불량 추정 영역에 해당하는 리드 패턴의 패턴폭들만을 서브 픽셀 단위로 2차 계측한다.(S310) 그러고 나서 패턴폭 평균값에 기초하여 2차 계측된 불량 추정 영역에 해당하는 리드 패턴의 패턴폭들의 불량 여부를 최종 판별한다.(S320) 그럼으로써 리드 패턴의 결함 여부를 판별할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 다열 인쇄회로기판의 이미지를 도시한 도면이다.
도 2a는 제1열의 인쇄회로기판의 하부쪽 패턴을 부분적으로 확대하여 도시한 도면이다.
도 2b는 제2열의 인쇄회로기판의 하부쪽 패턴을 부분적으로 확대하여 도시한 도면이다.
도 2c는 제3열의 인쇄회로기판의 하부쪽 패턴을 부분적으로 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다열 인쇄회로기판의 광학 검사 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 광학 검사 장치를 구체적으로 구현한 검사부를 포함한 일부 구성요소들을 도시한 도면이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법을 보여주는 순서도이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법을 보여주는 순서도이다.
도 7은 도 5a 및 5b 또는 도 6a 및 6b에 도시된 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법에서 촬영된 전체 이미지를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 5a 및 5b 또는 도 6a 및 6b에 도시된 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법에서 각 열내의 하나의 인쇄회로기판 유닛에 대응 하는 유닛 이미지를 보여주는 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 유닛 이미지를 정렬 위치로부터 소정의 리드 패턴 폭별 영역으로 세분한 일 예를 보여주는 도면이다.
도 10은 도 8에 도시된 유닛 이미지를 정렬 위치로부터 소정의 패턴 폭별 영역으로 세분한 다른 예를 보여주는 도면이다.

Claims (14)

  1. 검사 대상물의 이미지를 읽어들이는 단계;
    상기 이미지의 소정 영역내의 리드 패턴들의 폭의 평균값을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 리드 패턴들의 폭의 평균값에 기초하여 상기 소정 영역내의 패턴의 불량 여부를 판별하는 단계;를 포함하는 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 평균값을 산출하는 단계는,
    상기 소정 영역 내의 리드 패턴들의 폭을 샘플링 측정하는 단계; 및
    상기 샘플링 측정된 패턴들의 폭들 중 상위 소정 비율이내의 리드 패턴 폭의 값들 및 하위 소정 비율이내의 리드 패턴 폭의 값들을 제외한 값들을 평균하여 상기 소정 영역 내의 리드 패턴 폭의 평균값을 산출하는 단계;를 포함하는 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 샘플링 측정하는 단계에서는, 상기 리드 패턴의 길이 방향으로의 소정 개수의 픽셀 간격마다 상기 리드 패턴의 폭을 계측하되, 서브 픽셀 단위로 상기 리 드 패턴의 폭을 계측하는 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 소정 영역 내의 패턴의 불량 여부를 판별하는 단계는,
    상기 산출된 평균값이 상기 소정 영역 내의 리드 패턴들에 대한 도면 허용 공차 범위내에 속하는지를 판별하는 단계;
    상기 산출된 평균값이 상기 도면 허용 공차 범위내에 속하면, 상기 산출된 평균값에 기초하여 상기 소정 영역내의 패턴들의 불량 여부를 판별하는 단계; 및
    상기 산출된 평균값이 상기 도면 허용 공차 범위내에 속하지 않으면, 상기 소정 영역내의 패턴들은 불량이라고 판별하는 단계;를 포함하는 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 불량 여부를 판별하는 단계는,
    상기 리드 패턴의 길이 방향으로의 매 픽셀마다 패턴폭을 서브 픽셀 단위로 계측하는 단계; 및
    상기 산출된 평균값에 기초하여 상기 계측하는 단계에서 계측된 패턴폭의 불량 여부를 판별하는 단계;를 포함하는 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 불량 여부를 판별하는 단계는,
    상기 리드 패턴의 길이 방향으로의 매 픽셀마다 패턴폭을 픽셀 단위로 1차 계측하는 단계;
    상기 산출된 평균값에 기초하여 상기 1차 계측하는 단계에서 계측된 패턴폭의 불량 여부를 1차 판별하는 단계;
    상기 불량 여부를 1차 판별하는 단계에서 추출된 불량 추정 영역에 대응하는 리드 패턴의 패턴폭을 서브 픽셀 단위로 2차 계측하는 단계; 및
    상기 산출된 평균값에 기초하여 상기 2차 계측하는 단계에서 계측된 패턴폭의 불량 여부를 최종 판별하는 단계;를 포함하는 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 검사 대상물의 이미지는 검사 진행 방향으로 다수 열의 인쇄회로기판의 이미지이며,
    상기 이미지를 읽어들이는 단계 이후에,
    각 열내의 인쇄회로기판 유닛에 대응하는 이미지를 각각의 유닛 이미지로 구분하는 단계; 및
    상기 각 유닛 이미지마다 소정의 패턴 폭별 영역으로 세분하는 단계;를 더 포함하며,
    상기 소정 영역은 상기 소정의 패턴 폭별 영역 중 각 리드에 대응하는 영역인 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 검사 대상물의 이미지는 검사 진행 방향으로 다수 열의 인쇄회로기판의 이미지이며,
    상기 이미지를 읽어들이는 단계 이후에,
    각 열내의 인쇄회로기판 유닛에 대응하는 이미지를 각각의 유닛 이미지로 구분하는 단계; 및
    상기 각 유닛 이미지마다 소정의 패턴 폭별 영역으로 세분하는 단계;를 더 포함하며,
    상기 소정 영역은 상기 소정의 패턴 폭별 영역인 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 검사 대상물의 이미지는 검사 진행 방향으로 한 열의 인쇄회로기판의 이미지이며,
    상기 이미지를 읽어들이는 단계 이후에,
    상기 한 열내의 인쇄회로기판 유닛에 대응하는 유닛 이미지를 소정의 패턴 폭별 영역으로 세분하는 단계를 더 포함하며,
    상기 소정 영역은 상기 소정의 패턴 폭별 영역 중 각 리드에 대응하는 영역인 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 검사 대상물의 이미지는 검사 진행 방향으로 한 열의 인쇄회로기판의 이미지이며,
    상기 이미지를 읽어들이는 단계 이후에,
    상기 한 열내의 인쇄회로기판 유닛에 대응하는 유닛 이미지를 소정의 패턴 폭별 영역으로 세분하는 단계를 더 포함하며,
    상기 소정 영역은 상기 소정의 패턴 폭별 영역인 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법.
  11. 제1 항 내지 제10 항에 있어서,
    상기한 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법은 각각의 유닛 이미지마다 독립적으로 수행되는 다열 인쇄회로기판의 열간 편차 대응형 리드 결함 검사 방법.
  12. 검사 대상물인 다열 인쇄회로기판의 이미지를 획득하는 검사부;
    상기 획득된 검사 대상물의 이미지를 저장하는 저장부; 및
    상기 획득된 이미지를 읽어들이고, 상기 이미지의 소정 영역내의 리드 패턴의 폭들의 평균값을 산출하며, 상기 산출된 리드 패턴의 폭들의 평균값에 기초하여 상기 소정 영역내의 패턴의 불량 여부를 판별하는 제어부;를 포함하는 다열 인쇄회로기판의 광학 검사 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 패턴폭의 평균값을 산출하고, 상기 소정 영역 내에서 리드 패턴들의 폭을 샘플링 측정하며, 상기 샘플링 측정된 패턴들의 폭들 중 상위 소정 비율이내의 리드 패턴의 폭의 값들 및 하위 소정 비율이내의 리드 패턴 폭의 값들을 제외한 값들을 평균하여 상기 소정 영역 내의 패턴 폭의 평균값을 산출하는 다열 인쇄회로기판의 광학 검사 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 소정 영역 내의 패턴의 불량 여부를 판별할 때, 상기 산출된 평균값이 상기 소정 영역내의 리드 패턴들에 대한 도면상 허용 공차 범위내에 속하는지를 판별한 후, 상기 산출된 평균값이 도면상 허용 공차 범위내에 속하면 상기 소정 영역내의 모든 패턴들의 폭을 산출된 평균값에 기초하여 상기 소정 영역내의 패턴의 불량 여부를 판별하는 반면, 상기 산출된 평균값이 도면상 허용 공차 범위내에 속하지 않으면 상기 소정 영역내의 패턴들은 불량이라고 판별하는 다열 인쇄회로기판의 광학 검사 장치.
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