KR20110044479A - Ｘ선 검사시스템 및 이를 이용한 검사방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피검사체의 납땜 부분을 검사하기 위한 X선 검사시스템에 관한 것으로, 방사선 차폐를 위한 하우징; 상기 하우징 내측에 설치된 X선 검사부; 상기 하우징 내측에 설치되어 다수의 피검사체를 X선 검사부 측으로 순차적으로 공급 및 배출하기 위한 인라인 이송부; 및, 상기 인라인 이송부 및 X선 검사부에 전기적으로 연결된 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 X선 검사부에 의해 X선 촬영된 다수의 영상을 병렬 코어를 갖는 GPU(Graphic Processing Unit)를 통해 상기 피검사체의 다수의 횡단면 슬라이스 영상을 획득하여 1차 납땜 결함을 판별하고, 상기 다수의 횡단면 슬라이스 영상을 이용해 상기 피검사체의 다수의 종단면 슬라이스 영상을 획득하여 2차 납땜 결함을 판별하는 것을 특징으로 한다.

X선 검사, PCB 납땜

Description

Ｘ선 검사시스템 및 이를 이용한 검사방법{X-ray inspection system and metohd using the same}

본 발명은 X선 검사시스템 및 이를 이용한 검사방법에 관한 것으로, 특히 X선 발생기와 검출기를 동기 회전하여, 인쇄회로기판(PCB)의 납땜상태를 검사하기 위한 X선 검사시스템 및 이를 이용한 검사방법에 관한 것이다.

일반적으로, 가전제품이나 컴퓨터 등과 같은 전기전자제품의 주요부품으로 내장되는 인쇄회로기판(PCB)에는 예컨대, BGA(ball grid array) 또는 CSP(chip scale package) 같은 소형 전자부품이 납땜에 의해 실장된다. 따라서, 이러한 인쇄회로기판은 전기전자제품 세트에 내장되는 과정에 있어서 실장된 전자부품의 납땜상태에 대한 양부를 검사하는 과정을 거치게 된다. 이와 같이 인쇄회로기판의 납땜상태를 검사하기 위한 것으로, 최근에는 X선 검사장치가 주로 이용되고 있다.

이러한 인쇄회로기판의 X선 검사장치는, 차폐를 위한 실내공간이 형성되도록 제작된 캐비닛의 내부에 공급되어 검사위치에 세팅되는 인쇄회로기판에 X선을 조사하여 투영된 영상을 검출기(detector)로 촬상하여 출력되는 영상정보를 통해 인쇄회로기판의 납땜부에 대한 납땜상태의 양부를 판정하도록 되어 있다.

그런데 X선을 이용한 종래의 검사장치는, 피검사체를 사이에 두고 X선 발생기와 검출기를 동기 회전시키면서 하나의 영상에 대한 횡단면 층을 얻는 라미노그래피(laminography) 방식의 단층 영상알고리즘을 적용하였다.

이러한 라미노그래피 방식의 X선 발생장치는 X선 발생기가 수평위치에서 360°회전하는 빔 조향식 구조의 마이크로 포커스를 구현하며, 검출기 또한 수평위치에서 X선 발생기와 동기 회전하는 구조를 가진다.

하지만, 이러한 종래 X선 검사장치에 적용된 조향 가능한 X선 발생기는 그 구성이 복잡할 뿐만 아니라 고가(高價)이며, 대면적의 검출기 또한 고가의 부품으로 X선 검사장치의 단가를 상승시키는 요인이 되었다.

한편, X선을 이용한 또 다른 종래의 검사장치는 X선 발생기를 회전시키면서 다수의 X선 이미지를 수치적으로 결합하여 횡단면 이미지를 얻는 토모신세시스(tomosynthesis) 방식의 단층 영상알고리즘을 적용하였다.

이와 같은 토모신세시스 방식의 X선 발생장치는 X선 발생기가 비 조향식으로 조향식인 라미노그래피 방식의 X선 발생장치의 X선 발생기에 비해 저가이나 상대적으로 기능이 적다. 하지만, 이러한 X선 발생기는 빔 조사각이 광각(廣角) 즉, 최소 100°이상으로 일반적인 X선 발생기에 비해서는 여전히 고가에 해당하는 부품이다. 아울러 검출기의 경우에도 피검사체의 이송에도 가변이 필요하지 않을 정도의 대면적을 가져야 하므로 고가의 검출기를 사용하였다.

이와 같이, 인쇄회로기판의 횡단면 단층 영상을 얻을 수 있는 종래의 X선 검사장치는 모두 고가인 문제점이 있었다.

또한, 이들 종래의 X선 검사장치는 수 회에서 수십 회 영상 스캐닝으로 인쇄회로기판의 소정 납땜 부분에 대하여 목적하는 위치에 대하여 한면의 슬라이스의 횡단면 영상만을 구현할 수밖에 없었다. 이에 따라 BGA(ball grid array)의 경우, 인쇄회로기판과 볼 사이의 납땜 부분에 크랙이 형성된 경우나 납땜이 완전히 이루어지지 않고 대략 반 정도 납땜이 이루어진 경우에 대해서는 납땜 결함을 확인하기 어려운 문제가 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 다수의 피검사체의 횡단면 및 종단면 슬라이스 영상을 고속으로 획득하고 이를 짧은 시간 내에 정밀 검사를 행하기 위한 X선 검사시스템 및 이를 이용한 검사방법을 제공하는 데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 방사선 차폐를 위한 하우징; 상기 하우징 내측에 설치된 X선 검사부; 상기 하우징 내측에 설치되어 다수의 피검사체를 X선 검사부 측으로 순차적으로 공급 및 배출하는 인라인 이송부; 및, 상기 인라인 이송부 및 X선 검사부에 전기적으로 연결된 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 X선 검사부에 의해 X선 촬영된 다수의 영상을 병렬 코어를 갖는 GPU(Graphic Processing Unit)를 통해 상기 피검사체의 다수의 횡단면 슬라이스 영상을 획득하여 1차 납땜 결함을 판별하고, 상기 다수의 횡단면 슬라이스 영상을 이용해 상기 피검사체의 다수의 종단면 슬라이스 영상을 획득하여 2차 납땜 결함을 판별하는 것 을 특징으로 하는 X선 검사시스템을 제공한다.

상기 X선 검사부는, 원호를 따라 이동하면서 상기 피검사체에 X선을 조사하는 X선 발생기; 상기 X선 발생기와 함께 동기 회전하는 검출기; 상기 X선 발생기 및 검출기 사이에 배치되는 검사대; 및, 상기 피검사체의 기울기를 감지하기 위한 기울기감지센서;를 포함할 수 있다.

상기 X선 발생기 및 검출기는 길이방향으로 형성된 회전체에 거리를 두고 설치되는 것이 바람직하다.

상기 X선 발생기는 X선 발생기와 상기 피검사체 간의 간격을 조절하도록 상기 회전체를 따라 길이방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 설치될 수 있으며, 이에 따라 X선 발생기와 피검사체 간의 거리를 조절하여 원하는 해상도 또는 고해상도의 영상을 얻을 수 있다.

상기 검사대는, 수직으로 배치된 제1 지지프레임; 상기 피검사체와 검출기 사이의 거리를 조절하도록 상기 제1 지지프레임에 승강 가능하게 설치된 제2 지지프레임; 및, 상기 제2 지지프레임 상측에 설치되며 상기 피검사체를 지지하는 X-Y 테이블;을 포함할 수 있다.

상기 X-Y 테이블은 상기 제2 지지프레임을 따라 직선방향으로 슬라이딩 가능하게 이동하며, 상기 X-Y 테이블이 슬라이딩 되는 방향의 직각방향으로 슬라이딩 이동하는 가동 플레이트;를 포함하고, 상기 가동 플레이트에는 상기 피검사체를 안착시키는 것이 바람직하다.

상기 인라인 이송부는, 상기 검사대 일측에 배치되어 상기 검사대로 피검사 체를 이송하기 위한 제1 컨베이어장치; 및, 상기 검사대 타측에 배치되어 검사대가 완료된 피검사체를 상기 하우징 외부로 이송하기 위한 제2 컨베이어장치;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 검사대는 상기 제1 컨베이어장치로부터 전달된 상기 피검사체를 상기 X선 발생기 및 검출기 사이에 설정된 검사위치로 이송하고, 검사가 완료된 피검사체를 상기 제2 컨베이어장치로 이송하기 위한 X-Y 테이블을 포함하는 것도 물론 가능하다.

이 경우, 상기 검사대는 상기 X선 발생기 및 검출기 사이에서 승강 가능하게 배치되는 것이 바람직하다.

상기 기울기감지센서는 상기 X선 발생기 및 검출기 사이에 설정된 검사위치로 위치한 상기 피검사체의 기울기를 감지하도록 3개의 레이저센서를 포함할 수 있다.

더욱이, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, (a) 피검사체의 기울기를 감지하는 단계; (b) 원호방향으로 이동하면서 상기 피검사체에 X선을 조사하여 촬영하는 단계; (c) 상기 X선 촬영된 다수의 영상에 대하여 상기 피검사체의 기울기에 대응하는 각도를 기준으로 하여 상기 피검사체에 대한 횡단면 슬라이스 영상을 복원하는 단계; (d) 상기 다수의 횡단면 슬라이스 영상을 통해 납땜 부분의 결함을 판단하는 1차 납땜 결함 판별단계; (e) 상기 1차 납땜 결함에서 결함 없는 피검사체에 대하여 다수의 횡단면 슬라이스 영상을 통해 다수의 종단면 슬라이스 영상을 복원하는 단계; 및 (f) 상기 다수의 종단면 슬라이스 영상을 통해 납땜 부분의 결 함을 판단하는 2차 납땜 결함 판별단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 검사방법을 제공한다.

상기 (a)단계 전에 상기 피검사체를 검사위치로 이송하고, 상기 (f)단계 후에 검사가 완료된 상기 피검사체를 검사위치로부터 타위치로 이송하는 과정을 다수의 피검사체에 대하여 연속적으로 행함으로써, 다수의 피검사체를 연속적으로 검사할 수 있다.

상기 (c)단계는 상기 횡단면 슬라이스 영상을 복원 시 감지된 기울기 만큼 공간 가중치 필터를 적용하여, 정확한 횡단면 슬라이스 영상을 복원할 수 있다.

또한, 상기 (c)단계에서 다수의 횡단면 슬라이스 영상 복원 시 및 상기 (e)단계에서 다수의 종단면 슬라이스 영상 복원 시 다수의 각 영상에 대하여 동시에 병렬 계산을 통해 이루어질 수 있으며, 이에 따라 영상 복원 속도를 크게 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명은, (a) 원호방향으로 이동하면서 상기 피검사체에 X선을 조사하여 복수의 X선 투시영상 이미지를 획득하는 단계; (b) 피검사체의 기울기를 감지하는 단계; (c) 상기 X선 촬영된 다수의 영상에 대하여 상기 피검사체의 기울기에 대응하는 각도를 기준으로 하여 상기 피검사체에 대한 횡단면 슬라이스 영상을 복원하는 단계; (d) 상기 다수의 횡단면 슬라이스 영상을 통해 납땜 부분의 결함을 판단하는 1차 납땜 결함 판별단계; (e) 상기 1차 납땜 결함에서 결함 없는 피검사체에 대하여 선택적으로 다수의 횡단면 슬라이스 영상을 통해 다수의 종단면 슬라이스 영상을 복원하는 단계; 및 (f) 상기 다수의 종단면 슬라이스 영상을 통해 납 땜 부분의 결함을 판단하는 2차 납땜 결함 판별단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 검사방법을 제공함으로써, 상기 목적을 달성할 수 있다.

이 경우, 상기 (b)단계는, 상기 촬영된 피검사체의 영상으로부터 기울기 보정을 위한 필요한 변수값 들을 취득하는 단계; 상기 변수값 들을 회전 매트릭스(rotation matrix)를 사용하여 검사위치의 원점에 그 중심이 일치되어 있는 가상의 기준 피검사체의 영상과 기울기를 일치시키는 단계; 상기 가상의 기준 피검사체 영상의 중심으로부터 상기 기울기가 보정된 피검사체의 영상의 중심까지의 거리를 취득하는 단계; 및 평행이동 매트릭스(trnaslation matrix)를 사용하여 상기 기울기가 보정된 피검사체의 영상의 중심을 상기 취득한 거리 만큼 원점으로 이동시켜, 상기 가상의 기준 피검사체의 영상과 그 중심을 일치시키는 단계;를 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 가상의 기준 피검사체의 영상과 그 중심을 일치시키는 단계 후에, 상기 피검사체의 영상과 가상의 기준 피검사체의 영상의 중심이 정확하게 일치되었는지 확인하는 단계를 더 포함하는 것도 물론 가능하다.

상기한 바와 같은 본 발명에 있어서는, 다수의 피검사체에 대하여 횡단면 및 종단면 슬라이스 영상을 획득하고 이에 대하여 1차 및 2차 납땜 결함 여부를 확인할 수 있다. 이와 같은 검사과정에서 피검사체 1개당 소요되는 시간이 수 초 이내에 이루어지므로 검사속도를 향상시키는 것은 물론 높은 검사퀄리티를 함께 확보할 수 있는 이점이 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 검사시스템 및 이를 이용한 검사방법을 첨부한 도면을 참고하여 설명한다.

첨부한 도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 검사시스템을 각각 나타내는 정면도, 측면도 및 평면도를 나타낸다.

본 발명의 일 실시예에 따른 X선 검사시스템은 하우징(10), X선 검사부(30), 인라인 이송부(51,53) 및 제어부(70)를 포함한다.

하우징(10)은 내측에 X선 검사부(30) 및 인라인 이송부(51,53)를 포함하며, 인쇄회로기판(PCB)의 X선 검사 중에 발생하는 방사능을 차폐하는 역할을 한다. 저면에는 하우징(10)의 이동이 가능하도록 다수의 휠(11)이 설치되며, 이와 함께 하우징(10)을 고정하기 위한 다수의 고정구(13)를 구비한다.

X선 검사부(30)는 회전체(31), X선 발생기(33), 검출기(35), 검사대(37) 및 기울기감지센서(39)를 포함한다.

회전체(31)는 X선 발생기(33)와 검출기(35)를 동기 상태로 회전 가능하도록 지지한다. 이러한 회전체(31)는 하우징(10) 내측의 지지브라켓(15)에 고정 설치된 구동모터(32)에 의해 소정 각도 예를 들면 90°이내의 회전각도로 회전한다. 즉, 회전체(31)는 그 중심이 구동모터(32)의 구동축(32a)에 직결되어, 구동모터(32)의 회전방향과 동일방향으로 소정 각도 회전하면서, 다양한 각도에서 검사대(50)의 X-Y 테이블(38)에 안착된 피검사체(1)의 단층을 연속 촬영한다.

이 경우 구동모터(32)는 회전체(31)에 직결 방식으로 연결된 것을 예로 들어 설명하지만, 이에 제한되지 않고 도 4와 같이, 구동모터(80)가 회전체(31)의 회전중심으로부터 벗어난 위치에 배치되고, 회전체(31)의 중심과 구동모터(80)의 구동축에 각각 설치된 한 쌍의 풀리(81,83)와 이 풀리(81,83)를 연결하는 구동벨트(85)를 통해 구동모터(80)로부터 회전체(31)로 회전력을 전달하는 것도 물론 가능하다.

X선 발생기(33)는 회전체(31)에 설치된 가이드 레일(32)을 따라 슬라이딩 이동 가능하게 설치된다. 이에 따라 X선 발생기(33)는 피검사체(1)와의 제1 촬영간격(Z1)을 조정하여 피검사체(1)에 따라 사용자가 원하는 적절한 해상도의 영상 또는 고해상도의 영상을 취득할 수 있다.

상기 X선 발생기(33)는 종래기술에서 채용한 X선 발생기에 비해 빔 조향 기능이 없고, 빔 조사 각도가 약 40°이하로 광각이 필요없는 저가 X선 발생기이며, 따라서 본 실시예에 따른 X선 검사시스템의 단가를 낮출 수 있다.

검출기(35)는 피검사체(1)를 통과하는 X선을 검출하기 위한 것으로, 회전체(31)에 고정 설치되며 그 중심이 X선 발생기(33)의 X선 발사중심에 일치하도록 배치된다.

검사대(37)는 제1 지지프레임(37a), 제2 지지프레임(37b) 및 X-Y 테이블(38)을 포함한다.

제1 지지프레임(37a)은 하우징(10)의 내측 바닥에 대략 수직방향으로 설치되고, 제2 지지프레임(37b)은 제1 지지프레임(37a)을 따라 승강 가능하게 슬라이딩 결합된다.

X-Y 테이블(38)은 제2 지지프레임(37b) 상측에 설치되며, 이 경우 제2 지지 프레임(37b)의 승강 작용에 의해 피검사체(1)와의 제2 촬영간격(Z2)을 조정할 수 있다. 이에 따라 사용자는 제1 및 제2 촬영간격(Z1,Z2)을 동시에 또는 어느 하나를 조절함으로써 원하는 적절한 해상도의 영상 또는 고해상도의 영상을 용이하게 얻을 수 있다.

또한 X-Y 테이블(38)은 제2 지지브라켓(37b)을 따라 X방향으로 이동할 수 있도록 설치된다. 이에 따라, X-Y 테이블(38)은 후술하는 제1 컨베이어장치(51) 및 제2 컨베이어장치(53) 사이에서 피검사체(1)를 이송하는 역할을 수행함은 물론, 피검사체(1)의 검사위치를 X 방향을 따라 자유롭게 변경할 수 있다. 아울러 X-Y 테이블(38)은 상측에 피검사체(1)가 직접 안착되는 가동플레이트(38a)를 구비하며, 이 가동플레이트(38a)는 Y 방향으로 이동하도록 구성된다. 이에 따라 X-Y 테이블(38)은 X-Y 방향을 따라 피검사체(1)를 소정 거리 이동시켜 피검사체(1)의 각 접합부분을 용이하게 촬영할 수 있다.

기울기감지센서(39)는 하우징(10) 내측에 설치되며, X-Y 테이블(38)에 안착된 피검사체(1)의 기울기를 감지한다. 이러한 기울기감지센서(39)는 예를 들면, X-Y 테이블(38)의 평면에 대하여 경사각도만큼 기울어진 피검사체(1)의 기울기를 파악할 수 있도록 다수의 레이저센서로 이루어진다.

이와 같이 기울기감지센서(39)를 통해 피검사체(1)의 기울기를 감지하는 이유는 제어부(70)가 횡단면 슬라이스 영상을 복원 시 감지된 기울기 만큼 공간 가중치 필터를 적용하여, 피검사체(1)의 정확한 횡단면 슬라이스 영상을 얻기 위함이다.

이처럼 본 실시예의 X선 검사장치는 소프트웨어적으로 촬영된 횡단면 영상을 신속하게 복원할 수 있으므로, 종래와 같이 X선 촬영 전에 피검사체(1)가 X선 발생기(33)로부터 조사되는 X선의 조사방향에 대하여 수직으로 세팅하는 하드웨어적인 전처리 과정을 생략할 수 있다. 이로써 본 실시예를 통해서 진행되는 검사속도를 향상시킬 수 있다.

인라인 이송부(50)는 제1 및 제2 컨베이어장치(51,53)와 제1 및 제2 안내롤러(55,57)를 포함한다.

제1 컨베이어장치(51)는 검사대(37)의 제2 지지브라켓(38b) 일측에 인접하게 배치되며 다수의 피검사체(1)를 순차적으로 검사대(37) 측으로 공급한다. 이 경우 제1 컨베이어장치(51)는 이송하는 피검사체(1)를 가이드 하기 위해 상측에 가이드 플레이트(51a)를 구비한다. 이에 따라 피검사체(1)는 가이드 플레이트(51a)와 벨트(51b) 사이에 위치한 상태로 검사대(37) 측으로 이송된다.

제2 컨베이어장치(53)는 검사대(37)의 제2 지지브라켓(38b) 타측에 인접하게 배치되며 검사가 완료된 피검사체(1)를 하우징(10) 외부로 배출하는 역할을 한다. 제2 컨베이어장치(53)도 제1 컨베이어장치(51)와 마찬가지로 이송하는 피검사체(1)를 가이드 하기 위해 상측에 가이드 플레이트(53a)를 구비하여, 검사가 완료된 피검사체(1)를 가이드 플레이트(53a)와 벨트(53b) 사이에 위치한 상태로 하우징(10) 외부로 이송한다.

제1 안내롤러(55)는 제1 컨베이어장치(51)와 인접한 검사대(37) 일단의 상측에 배치되며, 제1 컨베이어장치(51)에 의해 공급된 피검사체(1)를 X-Y 테이블(38) 로 이송한다. 제2 안내롤러(57)는 제2 컨베이어장치(53)와 인접한 검사대(37) 타단의 상측에 배치되며, 검사가 완료된 피검사체(1)를 X-Y 테이블(38)로부터 제2 컨베이어장치(53)로 이송한다.

이와 같이 본 실시예의 X선 검사장치는 인라인 이송부(50)를 하우징(10) 내에서 설치하여 검사대(37)와 함께 연동 가능하도록 함으로써, 다수의 피검사체(1)를 연속적이면서 신속하게 검사를 진행할 수 있다.

제어부(70)는 X선 검사부(30) 및 인라인 이송부(50)를 제어하며, 기울기감지센서(39)로 부터 피검사체(1)의 기울기에 해당하는 신호를 수신하도록 전기적으로 연결된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 검사시스템을 이용한 검사과정을 첨부된 도 5 및 도 6을 참고하여 설명한다. 첨부된 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 검사시스템을 통해 이루어지는 X선 검사과정을 나타내는 흐름도이고, 도 6은 BGA의 납땜 상태를 나타내는 피검사체의 단면도이다.

제어부(70)는 제1 컨베이어장치(51)를 통해 공급되는 피검사체(1)를 X-Y 테이블(38)에 적재하기 위해, 검사대(37)의 제2 지지프레임(37b)을 미리 설정된 높이로 상승시킨 후, X-Y 테이블(38)을 제1 컨베이어장치(51)로부터 피검사체(1)를 적재하기 위한 제1 컨베이어장치(51)에 인접한 위치로 이동시킨다.

그 후, 피검사체(1)가 제1 안내롤러(55)에 의해 X-Y 테이블(38)에 적재되면, 제어부(70)는 X-Y 테이블(38)을 X 방향으로 이동시켜 미리 설정된 검사위치로 피검사체(1)를 이동시킨다(S1).

기울기감지센서(39)는 검사위치로 이동한 피검사체(1)가 X-Y 테이블(38)의 가동플레이트(38a)의 수평면에 대하여 경사진 각도를 감지하여, 제어부(70)로 감지신호를 전달한다(S2). 이 경우 제어부(70)는 기울기 감지신호를 메모리에 저장하고, 추후 횡단면 슬라이스 영상 복원 시 참고 데이터로 이용한다.

기울기 감지가 완료되면, 제어부(70)는 구동모터(32)를 구동하여 도 1과 같이, X선 검사부(30)를 미리 설정된 촬영 초기위치로 좌측으로 소정 각도 회전시킨다. 이 상태에서 X선 검사부(30)는 우측으로 선회하면서 피검사체(1)를 연속적으로 X선 촬영을 한다(S3).

이때, 제어부(70)는 검출기(35)로부터 촬영된 영상정보를 수신하여, 다수의 병렬 코어(core)를 구비한 GPU(Graphic Processing Unit)를 통해 피검사체(1)의 횡당면 슬라이스 영상을 복원한다(S4). 이 경우, 제어부(70)는 GPU가 다수의 코어를 이용하여 다수의 횡단면 슬라이스 영상에 대해 동시에 병렬 처리함으로써, 단시간에 다수의 횡단면 슬라이스 영상을 복원할 수 있다(S4). 이와 같은 횡단면 슬라이스 영상의 복원에 앞서, 제어부(70)는 메모리에 저장된 피검사체(1)의 기울기 데이터를 확인 한 후, 이 기울기 만큼 공간 가중치 필터를 적용하여 경사진 상태로 촬영된 피검사체(1)의 정확한 횡단면 슬라이스 영상을 복원할 수 있다.

이어서, 제어부(70)는 상기 복원된 횡단면 슬라이스 영상이 최종 영상인지 판단한다(S5). 최종 영상이 아닐 경우 X선 검사부(30)를 통해 다시 X선 촬영을 실시하고, 최종영상인 경우 다수의 횡단면 슬라이스 영상을 획득한 것으로 판단한다(S6).

제어부(70)는 다수의 횡단면 슬라이스 영상을 비교하여, 도 5와 같이, 칩(C) 하측에 PCB와 납땜이 이루어진 볼(B1,B2,B3)의 최대직경을 기준으로 기준평면(L1)을 취득하고, 또한 상기 기준평면(L1)으로부터 PCB 측으로 촬영된 다수의 횡단면 슬라이스 영상을 비교하여 납땜 기준면(L2)을 취득한다.

이어서, 제어부(70)는 납땜 기준면(L2)을 통해 납땜부의 횡단면에 대한 1차 납땜 결함을 판정한다(S7). 그 결과, 도 5와 같이, PCB와 납땜이 제대로 이루어져 있지 않은 B1의 납땜 부분으로 인해 피검사체(1)는 불량으로 판정된다. 하지만, B2와 같이 납땜은 제대로 되어 있으나 크랙(CR) 등이 발생하는 경우에 대해서는 제어부(70)가 자동으로 납땜 결함을 판단할 수 없으므로, 상기 1차 납땜 결함에서 이상이 없을 경우, 추후 설명하는 2차 납땜 결함 여부를 판별한다. 이 경우 1차 납땜 검사 후 2차 납땜은 필요에 따라 선택적으로 진행할 수 있다.

즉, 제어부(70)는 도 5에 표시된 기준평면(L1)에 대하여 직각방향으로 볼(B2,B3)을 통과하는 수직단면을 계산하여 다수의 종단면 슬라이스 영상을 획득한다(S8).

제어부(70)는 이와 같이 획득한 다수의 종단면 슬라이스 영상을 통해 2차 납땜 결함을 판별한다(S9). 그 결과, B2의 납땜 부분에 크랙(CR)이 발생한 경우 피검사체(1)는 불량으로 판정되고, 모든 납땜 부분이 B3의 납땜 부분과 같이 양호한 경우 양품으로 판정된다.

이와 같이 본 실시예의 경우, 다수의 피검사체(1)에 대하여 횡단면 및 종단면 슬라이스 영상을 획득하고 이에 대하여 1차 및 2차 납땜 결함 여부를 확인할 수 있다. 이와 같은 검사과정에 피검사체(1) 1개당 소요되는 시간이 수 초 예를 들면, 3초 이내에 이루어지므로 검사속도를 향상시키는 것은 물론 높은 검사퀄리티를 함께 확보할 수 있다.

한편, 상술한 본 실시예에서는, 다수의 기울기감지센서(39)를 이용하여 피검사체(1)의 기울기를 감지하고 이 감지된 데이터를 근거로 촬영된 영상의 기울기를 보정하는 예를 설명하였으나, 이와 같이 기울기감지센서(39)를 이용하지 않고 순수하게 소프트웨어적으로 피검사체(1)의 기울기를 보정할 수도 있다.

이와 같인 소프트웨어적으로 기울기를 보정하는 방법은 3차원 영상 보정 시 주로 사용되는 회전 매트릭스(ratation matrix) 및 평행이동 매트릭스(trnaslation matrix) 값을 구하여, 촬영된 피검사체(1)의 영상을 회전 및 평행이동을 통해 미리 설정된 기준위치에 가상의 피검사체를 나타내는 영상의 위치와 정확하게 일치시킴으로써 피검사체(1)의 영상에 대한 기울기를 보정하는 것이다.

즉, 도 7을 참조하면, 피검사체(1)를 초기 세팅 한 후 X선으로 피검사체(1)를 촬영하고, 이 촬영된 피검사체(1)의 영상으로부터 기울기 보정을 위한 필요한 변수값 들을 취득한 뒤(S3-1), 이 변수값 들을 회전 매트릭스(rotation matrix)를 사용하여 미리 설정된 검사 위치의 기준이 되는 가상의 기준 피검사체의 기울기와 일치시킨다(S3-2).

이어서, 원점 즉, 가상의 기준 피검사체의 중심으로부터 촬영된 피검사체(1)의 영상의 중심까지의 거리를 취득한 뒤(S3-3), 평행이동 매트릭스(trnaslation matrix)를 사용하여 기울기가 보정된 피검사체의 영상의 중심을 상기 취득한 거리 만큼 원점으로 이동시켜, 가상의 기준 피검사체의 영상과 그 중심을 일치시킨다(S3-4). 이 상태에서 피검사체의 영상과 기준 피검사체의 영상의 중심이 정확하게 일치되었는지 확인하는 단계를 거친다(S3-5).

그 후, 제어부(70)는 기울기가 보정된 촬영된 피검사체(1)의 영상에 대하여 GPU(Graphic Processing Unit)를 통해 피검사체(1)의 횡당면 슬라이스 영상을 복원한다.

이와 같이 본 발명은 별도로 기울기감지센서(39)를 통해 기울기를 감지하는 단계를 거치지 않고, 피검사체 영상의 기울기를 소프트웨어만으로도 보정이 가능하므로, 검사시스템의 구성에서 기울기감지센서(39)를 생략할 수 있어 시스템을 좀 더 심플하게 구성할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 검사시스템을 각각 나타내는 정면도, 측면도 및 평면도,

도 4는 회전체가 벨트방식을 통해 구동모터로부터 회전력을 전달받는 예를 나타내는 정면도,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 검사시스템을 통해 이루어지는 X선 검사과정을 나타내는 흐름도,

도 6은 BGA의 납땜 상태를 나타내는 피검사체의 단면도,

도 7은 촬영한 피검사체의 영상에 대한 기울기를 소프트웨어적으로 인식하여 보정하는 과정을 나타내는 흐름도이다.

* 도면 내 주요부분에 대한 부호설명 *

10: 하우징 30: X선 검사부

31: 회전체 33: X선 발생기

35: 검출기 37: 검사대

50: 인라인 이송부 70: 제어부

Claims (18)

1. 방사선 차폐를 위한 하우징;

   상기 하우징 내측에 설치된 X선 검사부;

   상기 하우징 내측에 설치되어 다수의 피검사체를 X선 검사부 측으로 순차적으로 공급 및 배출하는 인라인 이송부; 및,

   상기 인라인 이송부 및 X선 검사부에 전기적으로 연결된 제어부를 포함하며,

   상기 제어부는 X선 검사부에 의해 X선 촬영된 다수의 영상을 병렬 코어를 갖는 GPU(Graphic Processing Unit)를 통해 상기 피검사체의 다수의 횡단면 슬라이스 영상을 획득하여 1차 납땜 결함을 판별하고, 선택적으로 상기 다수의 횡단면 슬라이스 영상을 이용해 상기 피검사체의 다수의 종단면 슬라이스 영상을 획득하여 2차 납땜 결함을 판별하는 것을 특징으로 하는 X선 검사시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 X선 검사부는

   원호를 따라 이동하면서 상기 피검사체에 X선을 조사하는 X선 발생기;

   상기 X선 발생기와 함께 동기 회전하는 검출기;

   상기 X선 발생기와 검출기 사이에 배치되는 검사대; 및,

   상기 피검사체의 기울기를 감지하기 위한 기울기감지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 검사시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 X선 발생기 및 검출기는 길이방향으로 형성된 회전체에 거리를 두고 설치되는 것을 특징으로 하는 X선 검사시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 X선 발생기는 X선 발생기와 상기 피검사체 간의 간격을 조절하도록 상기 회전체를 따라 길이방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 X선 검사시스템.
5. 제2항에 있어서, 상기 검사대는,

   수직으로 배치된 제1 지지프레임;

   상기 피검사체와 검출기 사이의 거리를 조절하도록 상기 제1 지지프레임에 승강 가능하게 설치된 제2 지지프레임; 및,

   상기 제2 지지프레임 상측에 설치되며 상기 피검사체를 지지하는 X-Y 테이블;을 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 검사시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 X-Y 테이블은 상기 제2 지지프레임을 따라 직선방향으로 슬라이딩 가능하게 이동하며,

   상기 X-Y 테이블이 슬라이딩 되는 방향의 직각방향으로 슬라이딩 이동하는 가동 플레이트;를 포함하고, 상기 가동 플레이트에는 상기 피검사체가 안착되는 것을 특징으로 하는 X선 검사시스템.
7. 제2항에 있어서, 상기 인라인 이송부는,

   상기 검사대 일측에 배치되어 상기 검사대로 피검사체를 이송하기 위한 제1 컨베이어장치; 및,

   상기 검사대 타측에 배치되어 검사대가 완료된 피검사체를 상기 하우징 외부로 이송하기 위한 제2 컨베이어장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 검사시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 검사대는 상기 제1 컨베이어장치로부터 전달된 상기 피검사체를 상기 X선 발생기 및 검출기 사이에 설정된 검사위치로 이송하고, 검사가 완료된 피검사체를 상기 제2 컨베이어장치로 이송하기 위한 X-Y 테이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 검사시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 검사대는 상기 X선 발생기 및 검출기 사이에서 승강 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 X선 검사시스템.
10. 제2항에 있어서, 상기 기울기감지부는 상기 X선 발생기 및 검출기 사이에 설정된 검사위치로 위치한 상기 피검사체의 기울기를 감지하는 다수의 레이저센서인 것을 특징으로 하는 X선 검사시스템.
11. 제2항에 있어서, 상기 기울기감지부는 촬영된 피검사체의 영상에 대한 기울 기를 인식하여 미리 설정된 기준 검사위치에 위치한 가상의 기준 영상에 일치시키는 소프트웨어 알고리즘인 것을 특징으로 하는 X선 검사시스템.
12. (a) 피검사체의 기울기를 감지하는 단계;

    (b) 원호방향으로 이동하면서 상기 피검사체에 X선을 조사하여 복수의 X선 투시영상 이미지를 획득하는 단계;

    (c) 상기 X선 촬영된 다수의 영상에 대하여 상기 피검사체의 기울기에 대응하는 각도를 기준으로 하여 상기 피검사체에 대한 횡단면 슬라이스 영상을 복원하는 단계;

    (d) 상기 다수의 횡단면 슬라이스 영상을 통해 납땜 부분의 결함을 판단하는 1차 납땜 결함 판별단계;

    (e) 상기 1차 납땜 결함에서 결함 없는 피검사체에 대하여 선택적으로 다수의 횡단면 슬라이스 영상을 통해 다수의 종단면 슬라이스 영상을 복원하는 단계; 및

    (f) 상기 다수의 종단면 슬라이스 영상을 통해 납땜 부분의 결함을 판단하는 2차 납땜 결함 판별단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 검사방법.
13. 제12항에 있어서,

    상기 (a)단계 전에 상기 피검사체를 검사위치로 이송하고, 상기 (f)단계 후에 검사가 완료된 상기 피검사체를 검사위치로부터 타위치로 이송하는 과정을 다 수의 피검사체에 대하여 연속적으로 행하는 것을 특징으로 하는 X선 검사방법.
14. 제12항에 있어서, 상기 (c)단계는 상기 횡단면 슬라이스 영상을 복원 시 감지된 기울기 만큼 공간 가중치 필터를 적용하는 것을 특징으로 하는 X선 검사방법.
15. 제12항에 있어서, 상기 (c)단계에서 다수의 횡단면 슬라이스 영상 복원 시 및 상기 (e)단계에서 다수의 종단면 슬라이스 영상 복원 시 다수의 각 영상에 대하여 동시에 병렬 계산을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 X선 검사방법.
16. (a) 원호방향으로 이동하면서 상기 피검사체에 X선을 조사하여 복수의 X선 투시영상 이미지를 획득하는 단계;

    (b) 피검사체의 기울기를 감지하는 단계;

    (c) 상기 X선 촬영된 다수의 영상에 대하여 상기 피검사체의 기울기에 대응하는 각도를 기준으로 하여 상기 피검사체에 대한 횡단면 슬라이스 영상을 복원하는 단계;

    (d) 상기 다수의 횡단면 슬라이스 영상을 통해 납땜 부분의 결함을 판단하는 1차 납땜 결함 판별단계;

    (e) 상기 1차 납땜 결함에서 결함 없는 피검사체에 대하여 선택적으로 다수의 횡단면 슬라이스 영상을 통해 다수의 종단면 슬라이스 영상을 복원하는 단계; 및

    (f) 상기 다수의 종단면 슬라이스 영상을 통해 납땜 부분의 결함을 판단하는 2차 납땜 결함 판별단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 검사방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 (b)단계는,

    상기 촬영된 피검사체의 영상으로부터 기울기 보정을 위한 필요한 변수값 들을 취득하는 단계;

    상기 변수값 들을 회전 매트릭스(rotation matrix)를 사용하여 검사위치의 원점에 그 중심이 일치되어 있는 가상의 기준 피검사체의 영상과 기울기를 일치시키는 단계;

    상기 가상의 기준 피검사체 영상의 중심으로부터 상기 기울기가 보정된 피검사체의 영상의 중심까지의 거리를 취득하는 단계; 및

    평행이동 매트릭스(trnaslation matrix)를 사용하여 상기 기울기가 보정된 피검사체의 영상의 중심을 상기 취득한 거리 만큼 원점으로 이동시켜, 상기 가상의 기준 피검사체의 영상과 그 중심을 일치시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 검사방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 가상의 기준 피검사체의 영상과 그 중심을 일치시키는 단계 후에, 상기 피검사체의 영상과 가상의 기준 피검사체의 영상의 중심이 정확하게 일치되었는지 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 검사방법.

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