KR20110059569A - 인쇄회로기판상의 측정대상물의 측정방법 - Google Patents

인쇄회로기판상의 측정대상물의 측정방법 Download PDF

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Abstract

인쇄회로기판상의 측정대상물을 측정하기 위하여, 제1 조명 유닛을 이용하여 격자패턴광을 인쇄회로기판에 조사하여 촬영된 제1 영상을 이용하여, 인쇄회로기판의 3차원적 높이 정보를 획득한다. 이어서, 획득된 높이 정보를 이용하여 인쇄회로기판상에 기준 높이 이상으로 돌출된 제1 영역을 측정대상물로 확정한다. 다음으로, 제2 조명 유닛으로부터 발생된 광을 인쇄회로기판에 조사하여 촬영된 제2 영상을 이용하여, 인쇄회로기판의 컬러 정보를 획득한다. 획득된 인쇄회로기판의 컬러 정보 중 측정대상물로 확정된 제1 영역의 제1 컬러 정보를 기준 컬러 정보로 설정한다. 다음으로, 기준 컬러 정보와 제1 영역 이외의 영역에서의 컬러 정보를 비교하여 제1 영역 이외의 영역에서 측정대상물이 형성되어 있는지 판단한다. 이에 따라, 인쇄회로기판상의 측정대상물을 보다 정확하게 측정할 수 있다.

Description

인쇄회로기판상의 측정대상물의 측정방법{METHOD OF MEASURING A MEASUREMENT TARGET ON A PRINTED CIRCUIT BOARD}
본 발명은 인쇄회로기판상의 측정대상물의 측정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정확성을 향상시킬 수 있는 인쇄회로기판상의 측정대상물의 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전자장치 내에는 적어도 하나의 인쇄회로기판(printed circuit board; PCB)이 구비된다. 이러한 인쇄회로기판은 보통 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 형성된 연결 패드부 및 상기 연결 패드부와 전기적으로 연결된 구동칩을 포함한다.
상기 구동칩의 하면에는 상기 연결 패드부와 전기적으로 연결되기 위한 연결 범프가 구비되어 있고, 이러한 연결 범프는 일반적으로 상기 연결 패드부 상에 분사된 솔더 페이스트에 의해 상기 연결 패드부와 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 인쇄회로기판을 제조하는 방법 중에는 상기 솔더 페이스트를 상기 연결 패드부 상에 분사하는 단계가 필수적으로 포함된다.
한편, 상기 연결 패드부 상에 분사된 상기 솔더 페이스트의 양은 상기 연결 패드부와 상기 연결 범프 사이의 전기적인 연결관계에 영향을 줄 수 있다. 즉, 과도하게 많은 양의 솔더 페이스트가 분사될 경우, 서로 인접한 연결 패드부들 사이에서 단락(shorting) 불량이 발생될 수 있고, 상대적으로 적은 양의 솔더 페이스트가 분사될 경우, 상기 연결 패드부 및 상기 연결 범프 사이에서의 전기적인 접촉 불량이 발생될 수 있다.
이와 같이, 상기 연결 패드부 상에 분사된 상기 솔더 페이스트의 양이 상기 연결 패드부와 상기 연결 범프 사이의 전기적인 연결관계에 중대한 영향을 줄 수 있기 때문에 분사되는 상기 솔더 페이스트의 체적을 정확하게 측정하는 과정이 필요하다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 정확한 영역을 측정할 수 있는 인쇄회로기판상의 측정대상물의 측정방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 인쇄회로기판상의 측정대상물의 측정방법은, 제1 조명 유닛을 이용하여 격자패턴광을 인쇄회로기판에 조사하여 촬영된 제1 영상을 이용하여, 상기 인쇄회로기판의 3차원적 높이 정보를 획득하는 단계, 획득된 상기 높이 정보를 이용하여 상기 인쇄회로기판상에 기준 높이 이상으로 돌출된 제1 영역을 측정대상물로 확정하는 단계, 제2 조명 유닛으로부터 발생된 광을 상기 인쇄회로기판에 조사하여 촬영된 제2 영상을 이용하여, 상기 인쇄회로기판의 컬러 정보를 획득하는 단계, 획득된 상기 인쇄회로기판의 컬러 정보 중 측정대상물로 확정된 상기 제1 영역의 제1 컬러 정보를 기준 컬러 정보로 설정하는 단계, 및 상기 기준 컬러 정보와 상기 제1 영역 이외의 영역에서의 컬러 정보를 비교하여 상기 제1 영역 이외의 영역에서 측정대상물이 형성되어 있는지 판단하는 단계를 포함한다.
상기 인쇄회로기판상의 측정대상물의 측정방법은, 상기 제1 영역에 대한 기준 컬러 정보 및 제1 영역을 제외한 영역에서의 컬러 정보를 제1 및 제2 클러스터(cluster)로 분류하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 기준 컬러 정보와 상기 제1 영역 이외의 영역에서의 컬러 정보를 비교하여 상기 제1 영역 이외의 영역에서 측정대상물이 형성되어 있는지 판단하는 단계에서, 상기 제2 클러스터가, 상기 제1 클러스터에 속하는지 판단하여, 상기 제1 클러스터에 속하는 경우 상기 측정대상물 영역으로 판단할 수 있다.
상기 제1 및 제2 클러스터는 상기 획득된 컬러 정보를 색좌표계를 이용하여 추출한 특징치를 포함할 수 있으며, 상기 특징치는 색상(hue), 채도(saturation), 및 명도(intensity) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 격자패턴광은 적어도 2개 이상 방향에서 주사될 수 있다.
상기 인쇄회로기판상의 측정대상물의 측정방법은, 측정된 상기 인쇄회로기판의 컬러 정보 중 돌출된 소정의 비교 물체가 위치한 제2 영역의 제2 컬러 정보를 획득하는 단계, 측정된 상기 인쇄회로기판의 컬러 정보 중 측정대상물이 형성되지 않은 제3 영역의 제3 컬러 정보를 획득하는 단계, 및 상기 제1, 제2 및 제3 영역들의 제1, 제2 및 제3 컬러 정보를 각각 제1, 제2 및 제3 클러스터로 분류하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 기준 컬러 정보와 상기 제1 영역 이외의 영역에서의 컬러 정보를 비교하여 상기 제1 영역 이외의 영역에서 측정대상물이 형성되어 있는지 판단하는 단계에서, 상기 제1, 제2 및 제3 영역들을 제외한 인쇄회로기판의 소정 부분의 컬러 정보가 상기 제1 클러스터에 속하는지 판단하여, 상기 제1 클러스터에 속하는 경우 상기 측정대상물이 형성되어 있는 것으로 판단할 수 있다. 이때, 상기 비교 물체는 패드(pad)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 컬러 정보는 RGB(red, green, blue) 정보 또는 CMY(cyan, magenta, yellow) 정보를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 인쇄회로기판의 컬러 정보를 획득하는 단계는, 촬영된 상기 제2 영상으로부터 상기 RGB 정보 또는 상기 CMY 정보를 추출하는 단계 및 추출된 상기 RGB 정보 또는 상기 CMY 정보를 필터링(filtering)하여 필터링된 RGB 정보 또는 CMY 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1, 제2 및 제3 클러스터는 상기 획득된 컬러 정보를 색좌표계를 이용하여 추출한 특징치를 포함할 수 있으며, 상기 특징치는 색상(hue), 채도(saturation), 및 명도(intensity) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 인쇄회로기판상의 측정대상물의 측정방법은, 격자유닛 이동에 따른 N개의 격자패턴광에 기초하여 비저빌리티(visibility) 정보를 획득하는 단계 및 상기 제1 영역에 대한 비저빌리티 정보와 상기 제1 영역을 제외한 영역에서의 비저빌리티 정보를 비교하여 상기 제1 영역 이외의 영역에서 상기 측정대상물이 형성되어 있는지 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 제2 조명 유닛은 적색광, 녹색광 및 청색광(RGB) 조명 유닛을 포함할 수 있으며, 상기 제2 영상은 흑백 카메라를 이용하여 획득될 수 있다. 이때, 상기 적색광, 녹색광 및 청색광 조명 유닛은 각각 높이가 다르도록 형성될 수 있다.
다른 실시예로, 상기 제2 조명 유닛은 단색광 조명 유닛을 포함할 수 있으며, 상기 제2 영상은 컬러 카메라를 이용하여 획득될 수 있다.
상기 인쇄회로기판 영역의 측정대상물의 측정방법은, 상기 기준 컬러 정보와 상기 제1 영역 이외의 영역에서의 컬러 정보를 비교하여 상기 제1 영역 이외의 영역에서 측정대상물이 형성되어 있는지 판단하는 단계 이후에, 상기 측정대상물로 확정된 영역의 체적을 산출하는 단계, 및 상기 산출된 체적을 이용하여, 상기 측정대상물이 도포된 인쇄회로기판의 불량 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 소정의 기준 높이 이상의 영역을 솔더 페이스트로 확정하고 상기 솔더 페이스트의 2차원적 컬러 정보를 기준 컬러 정보로 설정하여 다른 영역과 비교함으로써, 상기 기준 높이 이하에서 누락될 수 있는 영역을 솔더 페이스트 영역으로 편입할 수 있으므로 보다 정확한 솔더 페이스트 영역을 측정할 수 있다.
또한, 솔더 페이스트 도포시 종종 발생하는 솔더 페이스트가 상기 베이스 기판상에서 얇게 도포되어 퍼져 있는 경우에도 솔더 페이스트 영역을 정확히 측정할 수 있다.
또한, 소정의 기준 높이 이상의 솔더 페이스트 영역의 컬러 정보와 다른 영역의 컬러 정보를 획득하여 각각 클러스터링하는 경우, 솔더 페이스트 영역으로 포섭하기에 명확하지 않은 부분도 보다 명확히 판단할 수 있다.
또한, 비저빌리티 정보를 이용하여 보다 정확한 솔더 페이스트 영역을 판정할 수 있다.
또한, 격자패턴광을 다수의 방향에서 주사함으로써, 솔더 페이스트 영역 판단에 있어서 보다 정확한 판정을 할 수 있다.
또한, 3차원적으로 형상을 측정함과 아울러 2차원적으로 영역을 정밀하게 판단할 수 있고, 실시간으로 3차원적 및 2차원적으로 영역을 판단할 수 있어 조명등의 설비나 인쇄회로기판의 상태에 영향을 적게 받으며 노이즈에도 강건할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 형상 측정방법에 사용되는 예시적인 3차원 형상 측정장치를 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 솔더 페이스트 영역의 측정방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 솔더 페이스트가 형성된 인쇄회로기판의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 2의 솔더 페이스트 영역의 측정방법 중 2차원적 컬러 정보를 획득하는 과정의 일 실시예를 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 솔더 페이스트 영역의 측정방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 형상 측정방법에 사용되는 예시적인 3차원 형상 측정장치를 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 3차원 형상 측정방법에 사용되는 3차원 형상 측정장치는 측정 스테이지부(100), 영상 촬영부(200), 제1 및 제2 조명부들(300,400)을 포함하는 제1 조명 유닛, 제2 조명 유닛(450), 영상 획득부(500), 모듈 제어부(600) 및 중앙 제어부(700)를 포함할 수 있다.
상기 측정 스테이지부(100)는 측정대상물(10)을 지지하는 스테이지(110) 및 상기 스테이지(110)를 이송시키는 스테이지 이송유닛(120)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 스테이지(110)에 의해 상기 측정대상물(10)이 상기 영상 촬영부(200)와 상기 제1 및 제2 조명부들(300,400)에 대하여 이동함에 따라, 상기 측정대상물(10)에서의 측정위치가 변경될 수 있다.
상기 영상 촬영부(200)는 상기 스테이지(110)의 상부에 배치되어, 상기 측정대상물(10)로부터 반사되어온 광을 인가받아 상기 측정대상물(10)에 대한 영상을 측정한다. 즉, 상기 영상 촬영부(200)는 상기 제1 및 제2 조명부들(300,400)에서 출사되어 상기 측정대상물(10)에서 반사된 광을 인가받아, 상기 측정대상물(10)의 평면영상을 촬영한다.
상기 영상 촬영부(200)는 카메라(210), 결상렌즈(220), 필터(230) 및 원형램프(240)를 포함할 수 있다. 상기 카메라(210)는 상기 측정대상물(10)로부터 반사되는 광을 인가받아 상기 측정대상물(10)의 평면영상을 촬영하며, 일례로 CCD 카메라나 CMOS 카메라 중 어느 하나가 채용될 수 있다. 상기 결상렌즈(220)는 상기 카메라(210)의 하부에 배치되어, 상기 측정대상물(10)에서 반사되는 광을 상기 카메라(210)에서 결상시킨다. 상기 필터(230)는 상기 결상렌즈(220)의 하부에 배치되어, 상기 측정대상물(10)에서 반사되는 광을 여과시켜 상기 결상렌즈(220)로 제공하고, 일례로 주파수 필터, 컬러필터 및 광세기 조절필터 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 원형램프(240)는 상기 필터(230)의 하부에 배치되어, 상기 측정대상물(10)의 2차원 형상과 같은 특이영상을 촬영하기 위해 상기 측정대상물(10)로 광을 제공할 수 있다.
상기 제1 조명부(300)는 예를 들면 상기 영상 촬영부(200)의 우측에 상기 측정대상물(10)을 지지하는 상기 스테이지(110)에 대하여 경사지게 배치될 수 있다. 상기 제1 조명부(300)는 제1 광원유닛(310), 제1 격자유닛(320), 제1 격자 이송유닛(330) 및 제1 집광렌즈(340)를 포함할 수 있다. 상기 제1 광원유닛(310)은 조명원과 적어도 하나의 렌즈로 구성되어 광을 발생시키고, 상기 제1 격자유닛(320)은 상기 제1 광원유닛(310)의 하부에 배치되어 상기 제1 광원유닛(310)에서 발생된 광을 격자무늬 패턴을 갖는 제1 격자 패턴광으로 변경시킨다. 상기 제1 격자 이송유닛(330)은 상기 제1 격자유닛(320)과 연결되어 상기 제1 격자유닛(320)을 이송시키고, 일례로 PZT(Piezoelectric) 이송유닛이나 미세직선 이송유닛 중 어느 하나를 채용할 수 있다. 상기 제1 집광렌즈(340)는 상기 제1 격자유닛(320)의 하부에 배치되어 상기 제1 격자유닛(320)로부터 출사된 상기 제1 격자 패턴광을 상기 측정대상물(10)로 집광시킨다.
상기 제2 조명부(400)는 예를 들면 상기 영상 촬영부(200)의 좌측에 상기 측정대상물(10)을 지지하는 상기 스테이지(110)에 대하여 경사지게 배치될 수 있다. 상기 제2 조명부(400)는 제2 광원유닛(410), 제2 격자유닛(420), 제2 격자 이송유닛(430) 및 제2 집광렌즈(440)를 포함할 수 있다. 상기 제2 조명부(400)는 위에서 설명한 상기 제1 조명부(300)와 실질적으로 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
상기 제1 조명부(300)는 상기 제1 격자 이송유닛(330)이 상기 제1 격자유닛(320)을 N번 순차적으로 이동하면서 상기 측정대상물(10)로 N개의 제1 격자 패턴광들을 조사할 때, 상기 영상 촬영부(200)는 상기 측정대상물(10)에서 반사된 상기 N개의 제1 격자 패턴광들을 순차적으로 인가받아 N개의 제1 패턴영상들을 촬영할 수 있다. 또한, 상기 제2 조명부(400)는 상기 제2 격자 이송유닛(430)이 상기 제2 격자유닛(420)을 N번 순차적으로 이동하면서 상기 측정대상물(10)로 N개의 제2 격자 패턴광들을 조사할 때, 상기 영상 촬영부(200)는 상기 측정대상물(10)에서 반사된 상기 N개의 제2 격자 패턴광들을 순차적으로 인가받아 N개의 제2 패턴영상들을 촬영할 수 있다. 여기서, 상기 N은 자연수로, 일 예로 3 또는 4일 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 상기 제1 및 제2 격자 패턴광들을 발생시키는 조명장치로 상기 제1 및 제2 조명부들(300,400)만을 설명하였으나, 이와 다르게 상기 조명부의 개수는 3개 이상일 수도 있다. 즉, 상기 측정대상물(10)로 조사되는 격자 패턴광이 다양한 방향에서 조사되어, 다양한 종류의 패턴영상들이 촬영될 수 있다. 예를 들어, 3개의 조명부들이 상기 영상 촬영부(200)를 중심으로 정삼각형 형태로 배치될 경우, 3개의 격자 패턴광들이 서로 다른 방향에서 상기 측정대상물(10)로 인가될 수 있고, 4개의 조명부들이 상기 영상 촬영부(200)를 중심으로 정사각형 형태로 배치될 경우, 4개의 격자 패턴광들이 서로 다른 방향에서 상기 측정대상물(10)로 인가될 수 있다. 또한, 상기 제1 조명 유닛은 8개의 조명부들을 포함할 수 있으며, 이 경우 8개의 방향에서 격자 패턴광을 조사하여 영상을 촬영할 수 있다.
상기 제2 조명 유닛(450)은 상기 측정대상물(10)의 2차원적 영상을 획득하기 위한 광을 상기 측정대상물(10)에 조사한다. 일 실시예로, 상기 제2 조명 유닛(450)은 적색조명(452), 녹색조명(454) 및 청색조명(456)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 적색조명(452), 상기 녹색조명(454) 및 상기 청색조명(456)은 상기 측정대상물(10)의 상부에서 원형으로 배치되어 상기 측정대상물(10)에 각각 적색광, 녹색광 및 청색광을 조사할 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 각각 높이가 다르도록 형성될 수 있다.
상기 영상 획득부(500)는 상기 영상 촬영부(200)의 카메라(210)와 전기적으로 연결되어, 상기 카메라(210)로부터 상기 제1 조명 유닛에 의한 패턴영상들을 획득하여 저장한다. 또한, 상기 영상 획득부(500)는 상기 카메라(210)로부터 상기 제2 조명 유닛(450)에 의한 2차원적 영상들을 획득하여 저장한다. 예를 들어, 상기 영상 획득부(500)는 상기 카메라(210)에서 촬영된 상기 N개의 제1 패턴영상들 및 상기 N개의 제2 패턴영상들을 인가받아 저장하는 이미지 시스템을 포함한다.
상기 모듈 제어부(600)는 상기 측정 스테이지부(100), 상기 영상 촬영부(200), 상기 제1 조명부(300) 및 상기 제2 조명부(400)와 전기적으로 연결되어 제어한다. 상기 모듈 제어부(600)는 예를 들어, 조명 콘트롤러, 격자 콘트롤러 및 스테이지 콘트롤러를 포함한다. 상기 조명 콘트롤러는 상기 제1 및 제2 광원유닛들(310,410)을 각각 제어하여 광을 발생시키고, 상기 격자 콘트롤러는 상기 제1 및 제2 격자 이송유닛들(330,430)을 각각 제어하여 상기 제1 및 제2 격자유닛들(320, 420)을 이동시킨다. 상기 스테이지 콘트롤러는 상기 스테이지 이송유닛(120)을 제어하여 상기 스테이지(110)를 상하좌우로 이동시킬 수 있다.
상기 중앙 제어부(700)는 상기 영상 획득부(500) 및 상기 모듈 제어부(600)와 전기적으로 연결되어 각각을 제어한다. 구체적으로, 상기 중앙 제어부(700)는 상기 영상 획득부(500)의 이미지 시스템으로부터 상기 N개의 제1 패턴영상들 및 상기 N개의 제2 패턴영상들을 인가받아, 이를 처리하여 상기 측정대상물의 3차원 형상을 측정할 수 있다. 또한, 상기 중앙 제어부(700)는 상기 모듈 제어부(600)의 조명 콘트롤러, 격자 콘트롤러 및 스테이지 콘트롤러를 각각 제어할 수 있다. 이와 같이, 상기 중앙 제어부는 이미지처리 보드, 제어 보드 및 인터페이스 보드를 포함할 수 있다.
이하, 상기와 같은 3차원 형상 측정장치를 이용하여 인쇄회로기판에 도포된 상기 측정대상물(10)의 영역을 측정하는 방법을 보다 상세하게 설명한다. 이하에서, 상기 측정대상물(10)은 솔더 페이스트를 예로 들어 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 솔더 페이스트 영역의 측정방법을 나타낸 흐름도이고, 도 3은 솔더 페이스트가 형성된 인쇄회로기판의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 솔더 페이스트 영역의 측정을 위하여, 먼저 제1 조명 유닛을 이용하여 격자패턴광을 인쇄회로기판(900)에 조사하여 촬영된 제1 영상을 이용하여, 상기 인쇄회로기판(900)의 3차원적 높이 정보를 획득한다(S110). 예를 들면, 상기 격자패턴광은 적어도 2개 이상의 방향에서 주사될 수 있다.
상기와 같은 3차원적 높이 정보는 상기 제1 및 제2 격자유닛들(320,420)의 N번 순차이동에 따른 격자패턴광을 조사하여 획득된 제1 영상을 버켓 알고리즘을 이용하여 획득될 수 있다.
이어서, 획득된 상기 높이 정보를 이용하여 상기 인쇄회로기판(900)의 베이스 기판(910)상에 기준 높이(H1) 이상으로 돌출된 제1 영역(AR1)을 솔더 페이스트로 확정한다(S120).
상기 기준 높이(H1)는 일반적으로 그 이상의 높이에 해당하는 영역을 솔더 페이스트로 인정할 수 있는 소정의 임계 높이(minimum height threshold)로 설정될 수 있다.
다음으로, 상기 제2 조명 유닛(450)으로부터 발생된 광을 상기 인쇄회로기판(900)에 조사하여 촬영된 제2 영상을 이용하여, 상기 인쇄회로기판(900)의 컬러 정보를 획득한다(S130).
상기 제2 조명 유닛(450)은 상기 측정물(10)의 2차원적 영상을 획득하기 위한 광을 발생시킨다. 일 실시예로, 상기 제2 조명 유닛(450)은 적색광, 녹색광 및 백색광(RGB)을 각각 발생시키는 적색조명(452), 녹색조명(454) 및 청색조명(456)을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제2 영상은 컬러 카메라를 이용하여 획득될 수 있음은 물론이고, 흑백 카메라를 이용하여서도 획득될 수 있다. 따라서, 도 1에 도시된 상기 카메라(210)는 흑백 카메라를 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 상기 제2 조명 유닛(250)은 단색광 조명 유닛을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제2 영상은 컬러 카메라를 이용하여 획득될 수 있으며, 도 1에 도시된 상기 카메라(210)는 컬러 카메라를 포함할 수 있다.
상기 컬러 정보는 예를 들면 RGB(red, green, blue) 정보 또는 CMY(cyan, magenta, yellow) 정보를 포함할 수 있다. 그 밖에 상기 제1 컬러 정보는 다른 색깔의 조합에 의한 컬러 정보일 수도 있다. 한편, 상기 제1 컬러 정보는 상기 제1 영역(AR1)의 픽셀 단위로 획득될 수 있다.
한편, 이 경우 상기 인쇄회로기판(900)의 컬러 정보는 다음과 같이 획득될 수 있다.
도 4는 도 2의 솔더 페이스트 영역의 측정방법 중 컬러 정보를 획득하는 과정의 일 실시예를 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 상기 인쇄회로기판(900)의 컬러 정보를 획득하기 위하여, 먼저 상기 제2 조명 유닛(450)으로부터 발생된 광을 상기 인쇄회로기판(900)에 조사하여 제2 영상을 촬영한다(S132).
이어서, 촬영된 상기 제2 영상으로부터 상기 RGB 정보 또는 상기 CMY 정보를 추출한다(S133). 일 실시예로, 상기와 같이 촬영된 제2 영상은 도 1에 도시된 영상 획득부(500)에 의하여 획득된 후, 도 1에 도시된 이미지처리 보드를 이용하여 상기 RGB 정보 또는 상기 CMY 정보가 추출될 수 있다.
다음으로, 추출된 상기 RGB 정보 또는 상기 CMY 정보를 필터링(filtering)하여 필터링된 RGB 정보 또는 CMY 정보를 획득한다(S134). 일 실시예로, 상기 이미지처리 보드에서는, 추출된 상기 RGB 정보 또는 상기 CMY 정보의 데이터 중에서 평균에서 크게 벗어난 데이터를 일정한 기준에 따라 제외시키는 작업을 수행하고, 평균에서 크게 벗어난 데이터를 제외한 나머지 데이터를 상기 RGB 정보 또는 상기 CMY 정보로 최종 확정할 수 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 이어서 획득된 상기 인쇄회로기판(900)의 컬러 정보 중 솔더 페이스트로 확정된 상기 제1 영역(AR1)의 제1 컬러 정보를 기준 컬러 정보로 설정한다(S140).
다음으로, 상기 기준 컬러 정보와 상기 제1 영역(AR1) 이외의 영역에서의 컬러 정보를 비교하여 상기 제1 영역(AR1) 이외의 영역에서 솔더 페이스트가 형성되어 있는지 판단한다(S150).
한편, 상기 기준 컬러 정보와 동일한 컬러 정보를 갖는 영역을 획득하기 위하여, 다른 영역들의 컬러 정보를 이용할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 솔더 페이스트 영역의 측정방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 상기 제1 영역(AR1)의 제1 컬러 정보를 기준 컬러 정보로 설정한 이후에(S140), 측정된 상기 인쇄회로기판(900)의 컬러 정보 중 돌출된 소정의 비교 물체(920)가 위치한 제2 영역(AR2)의 제2 컬러 정보를 획득한다(S142). 이때, 상기 비교 물체(920)는 인쇄회로기판상의 패드(pad)일 수 있다.
상기 제2 영역(AR2)의 제2 컬러 정보는 상기 컬러 정보로부터 획득될 수 있으므로, 상기 제1 컬러 정보와 동일한 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 컬러 정보는 각각 RGB(red, green, blue) 정보 또는 CMY(cyan, magenta, yellow) 정보를 포함할 수 있다. 그 밖에 상기 제2 컬러 정보는 다른 색깔의 조합에 의한 컬러 정보일 수도 있다.
다음으로, 측정된 상기 인쇄회로기판(900)의 컬러 정보 중 측정대상물이 형성되지 않은 제3 영역(AR3)의 제3 컬러 정보를 획득한다(S144). 상기 제3 영역(AR3)은 높이가 없는 기판의 표면 영역을 의미한다.
상기 제3 영역(AR3)의 제3 컬러 정보는 상기 컬러 정보로부터 획득될수 있으므로, 상기 제1 및 제2 컬러 정보와 동일한 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제3 컬러 정보는 각각 RGB(red, green, blue) 정보 또는 CMY(cyan, magenta, yellow) 정보를 포함할 수 있다. 그 밖에 상기 제3 컬러 정보는 다른 색깔의 조합에 의한 컬러 정보일 수도 있다.
이어서, 상기 제1, 제2 및 제3 영역들(AR1,AR2,AR3)의 제1, 제2 및 제3 컬러 정보를 각각 제1, 제2 및 제3 클러스터(cluster)로 분류한다(S146).
상기 제1, 제2 및 제3 컬러 정보들은 각 영역에 대한 컬러 정보를 나타내며 상기 컬러 정보는 각 영역별로 특징적인 경향을 나타내게 된다. 따라서, 상기 제1, 제2 및 제3 컬러 정보들은 각 영역별로 일정한 클러스터를 형성할 수 있다.
상기 클러스터는 상기 획득된 컬러정보를 색좌표계를 이용하여 추출한 특징치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 및 제3 클러스터는 각각 RGB 정보 또는 CMY 정보로부터 변환된 색상(hue), 채도(saturation) 및 명도(intensity)(HSI) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 RGB 정보 또는 CMY 정보로부터 상기 HSI 정보로 변환하는 과정은 주지의 방법을 통하여 이루어질 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 제1, 제2 및 제3 영역들(AR1,AR2,AR3)은 상기 영역들 각각의 HSI 정보 중 적어도 1개의 정보를 가지고, 클러스터링(clustering) 알고리즘을 적용하여 각각 제1, 제2 및 제3 클러스터로 분류될 수도 있다.
이와 같이 상기 제1, 제2 및 제3 영역들(AR1,AR2,AR3)이 컬러 정보에 따라 클러스터로 분류되면, 상기 기준 컬러 정보와 상기 제1 영역(AR1) 이외의 영역에서의 컬러 정보를 비교하여 상기 제1 영역(AR1) 이외의 영역에서 솔더 페이스트가 형성되어 있는지 판단하기 위하여(S150), 상기 제1, 제2 및 제3 영역들(AR1,AR2,AR3)을 제외한 상기 인쇄회로기판(900)의 소정 부분의 컬러 정보가 상기 제1 클러스터에 속하는지 판단하여 상기 제1 클러스터에 속하는 경우 상기 측정대상물이 형성되어 있는 것으로 판단할 수 있다.
상기 제1, 제2 및 제3 영역들(AR1,AR2,AR3)에 속하지 않는 상기 베이스 기판(910)상의 소정 부분이 상기 기준 높이(H1)보다 아래에 존재하는 솔더 페이스트 영역(이하 "제4 영역"이라 함; AR4)에 해당하는 경우, 상기 제4 영역(AR4)의 컬러 정보는 상기 제1 영역(AR1)의 제1 컬러 정보와 유사하므로, 상기 제4 영역(AR4)은 상기 제1 컬러 정보에 따라 상기 제1 클러스터로 분류된 상기 제1 영역(AR1)과 동일한 그룹 내에 속하게 된다. 즉, 상기 제4 영역(AR4)은 상기 제1 영역(AR1)과 마찬가지로 상기 제1 클러스터로 분류될 수 있다.
따라서, 소정의 기준 높이 이상의 영역만을 솔더 페이스트 영역으로 판정하는 방법에 비하여, 상기 기준 높이 이하의 영역에 존재하는 부분도 솔더 페이스트 영역으로 포함시킬 수 있어 보다 정확한 솔더 페이스트 영역을 판정할 수 있다.
도 5에서는, 클러스터를 3개로 분류하는 예를 설명하였지만, 상기 클러스터는 2개나 4개 이상이 될 수도 있다.
일 예로 상기 클러스터가 2개인 경우 다음과 같은 방법으로 상기 솔더 페이스트 영역을 판단할 수 있다.
먼저, 솔더 페이스트로 확정된 상기 제1 영역(AR1)을 제외한 소정 영역에서의 컬러 정보를 획득하여 상기 제1 영역(AR1)의 기준 컬러 정보 및 상기 소정 영역에서의 컬러 정보를 제1 및 제2 클러스터로 분류한다. 이어서 상기 제1 영역(AR1) 이외의 영역에서의 컬러 정보를 비교하여 상기 제1 영역(AR1) 이외의 영역에서 측정대상물이 형성되어 있는지 판단하는 경우(S150), 상기 제2 클러스터가 상기 제1 클러스터에 속하는지 판단하여 상기 제1 클러스터에 속하는 경우 상기 제2 클러스터에 해당하는 영역을 솔더페이스트 영역으로 판단한다.
한편, 상기 인쇄회로기판(900)의 컬러 정보를 획득함(S130)에 있어서, 비저빌리티(visibility) 정보를 추가로 이용할 수도 있다. 상기 비저빌리티는 영상의 밝기신호에 있어서 진폭(Bi(x,y))의 평균(Ai(x,y))에 대한 비를 의미하며, 대체로 반사율이 증가함에 따라 증가하는 경향이 있다. 상기 비저빌리티(Vi(x,y))는 다음과 같이 정의된다.
Vi(x,y)=Bi(x,y)/Ai(x,y)
격자 패턴광이 다양한 방향에서 상기 인쇄회로기판(900)으로 조사되어 다양한 종류의 패턴영상들을 촬영할 수 있는데, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 영상 획득부(500)가 상기 카메라(210)에서 촬영된 N개의 패턴영상들로부터 X-Y 좌표계의 각 위치(i(x,y))에서의 N개의 밝기정도들(Ii 1, Ii 2, ... , Ii N)을 추출하고, N-버켓 알고리즘(N-bucket algorism)을 이용하여 평균밝기(Ai(x,y)) 및 비저빌리티(Vi(x,y))를 산출한다.
예를 들어, N=3인 경우와, N=4인 경우는 각각 다음과 같이 가시도를 산출할 수 있다.
즉, N=3인 경우는,
Figure pat00001
Figure pat00002
와 같이 산출할 수 있고,
N=4인 경우는,
Figure pat00003
Figure pat00004
와 같이 산출할 수 있다.
앞서 설명한 상기 제1, 제2 및 제3 컬러 정보들과 같은 컬러 정보들이 각 영역에 대하여 특징적인 경향을 나타낼 뿐만 아니라, 상기와 같이 산출된 비저빌리티 정보도 각 영역에 대하여 특징적인 경향을 나타낸다. 따라서, 상기 컬러 정보에 더하여 비저빌리티 정보를 선택적으로 이용하여 솔더 페이스트 영역을 측정할 수 있다. 또한, 상기 컬러 정보 없이 상기 비저빌리티 정보만을 이용하여도 상기 솔더 페이스트 영역을 측정할 수 있다.
구체적으로, 격자유닛 이동에 따른 N개의 격자패턴광에 기초하여 비저빌리티 정보를 획득하고, 이어서 상기 제1 영역에 대한 비저빌리티 정보와 상기 제1 영역을 제외한 영역에서의 비저빌리티 정보를 비교하여 상기 제1 영역 이외의 영역에서 상기 측정대상물이 형성되어 있는지 판단할 수 있다.
상기 비저빌리티 정보를 획득하기 위하여, 도 2에서 설명된 상기 제1 영상을 이용하여 상기 인쇄회로기판의 비저빌리티 정보를 획득할 수 있다. 즉, 상기 제1 영상은 앞서 기술한 비저빌리티의 정보를 획득하기 위한 모든 정보를 포함할 수 있으므로, 상기 제1 영상으로부터 상기 비저빌리티의 정보를 획득할 수 있다.
한편, 이와 같이 획득된 비저빌리티 정보를 이용하여, 도 5에서 설명된 상기 제1, 제2 및 제3 영역들(AR1,AR2,AR3)을 제1, 제2 및 제3 클러스터로 분류할 수 있으며, 이를 이용하여 상기 제1, 제2 및 제3 영역들(AR1,AR2,AR3)을 제외한 상기 베이스 기판(910)상의 소정 부분이 상기 제1 클러스터에 속하는지 여부를 판단할 수 있다.
상기와 같이 솔더 페이스트 영역을 확정한 이후에는, 다양한 방법으로 확정된 상기 솔더 페이스트 영역을 활용할 수 있다. 예를 들면, 솔더 페이스트로 확정된 영역의 체적을 산출하고, 상기 산출된 체적을 이용하여 상기 솔더 페이스트가 도포된 인쇄회로기판의 불량 여부를 판단할 수 있다.
이와 같이, 소정의 기준 높이(H1) 이상의 영역을 솔더 페이스트로 확정하고 상기 솔더 페이스트의 컬러 정보를 기준 컬러 정보로 설정하여 다른 영역과 비교함으로써, 상기 기준 높이(H1) 이하에서 누락될 수 있는 영역을 솔더 페이스트 영역으로 편입할 수 있으므로 보다 정확한 솔더 페이스트 영역을 측정할 수 있다.
또한, 솔더 페이스트 도포시 종종 발생하는 솔더 페이스트가 상기 베이스 기판상에서 얇게 도포되어 퍼져 있는 경우에도 솔더 페이스트 영역을 정확히 측정할 수 있다.
또한, 소정의 기준 높이(H1) 이상의 솔더 페이스트 영역인 제1 영역(AR1)의 컬러 정보와 제2 및 제3 영역들(AR2,AR3)의 컬러 정보를 획득하여 각각 클러스터링하는 경우, 솔더 페이스트 영역으로 포섭하기에 명확하지 않은 부분도 보다 명확히 판단할 수 있다.
또한, 비저빌리티 정보를 이용하여 보다 정확한 솔더 페이스트 영역을 판정할 수 있다.
또한, 격자패턴광을 다수의 방향에서 주사함으로써, 솔더 페이스트 영역 판단에 있어서 보다 정확한 판정을 할 수 있다.
또한, 3차원적으로 형상을 측정함과 아울러 2차원적으로 영역을 정밀하게 판단할 수 있고, 실시간으로 3차원 및 2차원적으로 영역을 판단할 수 있어 조명등의 설비나 인쇄회로기판의 상태에 영향을 적게 받으며 노이즈에도 강건할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다.　 따라서, 전술한 설명 및 아래의 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 측정 대상물 100 : 측정 스테이지부
200 : 영상 촬영부 300 : 제1 조명부
400 : 제2 조명부 450 : 제2 조명 유닛
500 : 영상 획득부 600 : 모듈 제어부
700 : 중앙 제어부 900 : 인쇄회로기판
910 : 베이스 기판 920 : 비교 물체
AR1 : 제1 영역 AR2 : 제2 영역
AR3 : 제3 영역 AR4 : 제4 영역
H1 : 기준 높이

Claims (1)

  1. 제1 조명 유닛을 이용하여 N개의 격자패턴광을 인쇄회로기판에 조사하여 촬영된 제1 영상을 이용하여 상기 인쇄회로기판의 3차원적 높이 정보 및 비저빌리티(visibility) 정보를 획득하는 단계;
    획득된 상기 높이 정보를 이용하여 상기 인쇄회로기판상에 기준 높이 이상으로 돌출된 제1 영역을 측정대상물로 확정하는 단계; 및
    상기 제1 영역에 대한 비저빌리티 정보와 상기 제1 영역을 제외한 영역에서의 비저빌리티 정보를 비교하여 상기 제1 영역 이외의 영역에서 상기 측정대상물이 형성되어 있는지 판단하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 상의 측정대상물의 측정방법.
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