KR20110088943A - 3차원 형상 검사방법 - Google Patents

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Abstract

인쇄회로기판 상에 형성된 소정의 소자에 대한 3차원 형상 검사방법은 소정의 소자의 그림자를 추상화한 그림자 템플릿을 생성하는 단계, 복수의 방향으로 격자이미지 광을 측정 대상물에 조사하여 측정 대상물의 각 픽셀별 그림자 정보를 획득하는 단계, 복수의 방향으로부터 촬영된 각 픽셀별 그림자 정보를 머징하여 그림자 맵을 생성하는 단계 및 측정 대상물의 그림자 맵과 그림자 템플릿을 비교하여, 측정 대상물에서 그림자 템플릿에 대응하는 소자의 정보를 획득하는 단계를 포함한다. 따라서, 인쇄회로기판상의 소자를 정확하게 추출할 수 있다.

Description

3차원 형상 검사방법{METHOD OF INSPECTING THREE-DIMENSIONAL SHAPE}
본 발명은 3차원 형상 검사방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인쇄회로기판 상의 소자에 관한 3차원 형상 검사방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전자장치 내에는 적어도 하나의 인쇄회로기판(printed circuit board; PCB)이 구비되며, 이러한 인쇄회로기판 상에는 칩(chip)과 같은 소자를 포함한다.
상기 칩과 같은 소자를 상기 인쇄회로기판으로부터 추출하는 작업은 상기 인쇄회로기판에 장착된 소자의 불량 여부를 판단하거나, 상기 소자와 연결된 패드 등의 불량 여부를 판단하기 위하여 필요하다.
종래에는 상기와 같은 추출 작업을 위하여 2차원 영상을 촬영하여 촬영된 영상을 이용하여 왔다. 그러나, 2차원 영상에서 특정 소자를 추출하는 작업은 소자의 색상이나 조명에 민감하여 상기 소자를 주변으로부터 판별해 내기가 어렵고, 소자의 디멘션(dimension)이 변경된 경우에도 상기 소자를 판별하기가 어렵다. 또한, 영상에 노이즈(noise)가 있는 경우, 예를 들어 소자 이외의 기판 위에 패턴이나 실크가 형성된 경우 상기 소자를 판별하기가 어렵고, 소자 내부에는 카메라에 의한 노이즈가 나타날 수 있으며, 패드 영역과 같은 인접한 부분과 혼동될 수도 있다.
따라서, 상술한 문제점들을 방지할 수 있는 소자 추출 방법을 이용한 3차원 형상 검사방법이 요청된다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 원하는 소자를 정확히 추출할 수 있는 3차원 형상 검사방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 3차원 형상 검사방법은 소정의 소자의 그림자를 추상화한 그림자 템플릿을 생성하는 단계, 복수의 방향으로 격자이미지 광을 측정 대상물에 조사하여 상기 측정 대상물의 각 픽셀별 그림자 정보를 획득하는 단계, 복수의 방향으로부터 촬영된 상기 각 픽셀별 그림자 정보를 머징(merging)하여 그림자 맵을 생성하는 단계 및 상기 측정 대상물의 상기 그림자 맵과 상기 그림자 템플릿을 비교하여, 상기 측정 대상물에서 상기 그림자 템플릿에 대응하는 상기 소자의 정보를 획득하는 단계를 포함한다.
일 실시예로, 상기 3차원 형상 검사방법은 복수의 방향으로 격자이미지 광을 측정 대상물에 조사하여 상기 측정 대상물의 각 픽셀별 비저빌리티(visibility) 정보를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 그림자 맵을 생성하는 단계는, 각 픽셀별로 상기 그림자 정보에 따른 예비 그림자 맵을 생성하는 단계, 상기 예비 그림자 맵에서 상기 비저빌리티 정보를 이용하여 상기 소자 부분을 제외하는 단계 및 상기 소자 부분이 제외된 그립자 맵을 확정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 측정 대상물에서 상기 그림자 템플릿에 대응하는 상기 소자의 정보를 획득하는 단계는, 상기 그림자 템플릿에 해당하는 상기 소자가 상기 측정 대상물에 존재하는지 여부를 판단하는 단계 및 상기 소자가 상기 측정 대상물에 존재하는 경우, 상기 소자의 크기, 위치 및 회전각 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 그림자 템플릿에 대응하는 상기 소자가 상기 측정 대상물에 존재하는지 여부를 판단하는 단계는, 상기 소자가 형성된 인쇄회로기판 상에 소정의 검사영역을 설정하는 단계 및 상기 그림자 템플릿의 위치를 초기위치로부터 순차적으로 이동하면서 상기 그립자 맵과 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 그림자 템플릿의 위치를 초기위치로부터 순차적으로 이동하면서 상기 그림자 맵과 비교하는 단계는, 상기 그림자 템플릿 상에 픽셀 좌표에 따라 0, 1로 설정된 값을 상기 그립자 맵과 겹치는 부분 상에 픽셀 좌표에 따라 0, 1로 설정된 값과 서로 곱하여 곱한 값들을 서로 더하는 단계, 상기 그림자 템플릿의 위치의 순차적 이동에 따라 최대값을 나타내는 위치를 상기 소자가 존재하는 예비 위치로 정하는 단계 및 상기 최대값이 기준값 이상이면 상기 소자가 상기 그림자 템플릿에 대응하는 소자임을 확정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 3차원 형상 검사방법은 상기 측정 대상물에서 상기 그림자 템플릿에 대응하는 상기 소자의 정보를 획득하는 단계 이후에, 상기 그림자 템플릿에 대응하는 상기 소자의 불량 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 소자가 인쇄회로기판 상에 형성된 칩(chip)을 포함하는 경우, 상기 그림자 템플릿에 대응하는 상기 소자의 불량 여부를 판단하는 단계는, 상기 칩의 몸체인 칩 바디(body)를 추출하는 단계, 상기 칩에 대한 칩 정보로부터 상기 칩 바디에 대한 칩 바디 정보를 제거하는 단계 및 상기 칩 바디 정보가 제거된 칩 정보로부터 상기 인쇄회로기판 상에 형성된 상기 칩의 불량 형성 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 그림자 템플릿은 상기 소자의 디멘션(dimension) 및 상기 측정 대상물에 조사되는 격자이미지 광의 조사각도를 포함하는 템플릿 결정인자에 의해 정의될 수 있다. 이 경우, 상기 그림자 맵과 상기 그림자 템플릿은 상기 템플릿 결정인자의 소정 허용치 이내의 범위에서 비교될 수 있다.
본 발명에 따르면, 소자의 그림자에 따른 그림자 맵을 이용하여 원하는 소자를 추출하므로 2차원 영상을 이용하여 소자를 추출하는 경우에 비하여 소자의 색상이나 조명에 민감하지 않으며 소자의 디멘션이 변경된 경우에도 용이하게 상기 소자를 판별할 수 있다.
또한, 영상에서 소자 주변에 패턴이나 실크 등의 노이즈, 또는 소자 내부에 카메라에 의한 노이즈 등의 영향을 받지 않을 수 있으며, 주변에 패드 영역과 같이 혼동될 수 있는 다른 소자가 있어도 템플릿과 비교하여 상기 소자를 판별하므로, 정확히 소자를 추출할 수 있다.
또한, 소자의 높이가 소정의 측정가능 범위를 넘어서는 경우에도, 그림자는 소자의 측정가능 범위와 상관없이 생성되므로 상기 소자의 높이와 관계없이 보다 명확한 상기 소자의 위치, 크기, 회전정보 등을 획득할 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 3차원 형상 검사방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 그림자 템플릿의 일 예를 도시한 개략도이다.
도 4는 비저빌리티 정보를 이용하여 그림자 맵을 생성하는 방법의 일 실시예를 나타낸 흐름도이다.
도 5는 도 2에서 소자의 정보를 획득하는 방법의 일 실시예를 나타낸 흐름도이다.
도 6은 타겟 소자가 그림자 템플릿에 대응하는 소자인지를 비교하는 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 개념도이다.
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), 영상 획득부(500), 모듈 제어부(600) 및 중앙 제어부(700)를 포함할 수 있다.
상기 측정 스테이지부(100)는 측정 대상물(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 측정 대상물(10)이 상기 영상 촬영부(200)와 상기 제1 및 제2 조명부들(300,400)에 대하여 이동함에 따라, 상기 측정 대상물(10)에서의 측정위치가 변경될 수 있다.
상기 영상 촬영부(200)는 상기 스테이지(110)의 상부에 배치되어, 상기 측정 대상물(10)로부터 반사되어온 광을 인가받아 상기 측정 대상물(10)에 대한 영상을 측정한다. 즉, 상기 영상 촬영부(200)는 상기 제1 및 제2 조명부들(300,400)에서 출사되어 상기 측정 대상물(10)에서 반사된 광을 인가받아, 상기 측정 대상물(10)의 평면영상을 촬영한다.
상기 영상 촬영부(200)는 카메라(210), 결상렌즈(220), 필터(230) 및 램프(240)를 포함할 수 있다. 상기 카메라(210)는 상기 측정 대상물(10)로부터 반사되는 광을 인가받아 상기 측정 대상물(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 측정 대상물(10)에서 반사되는 광을 상기 카메라(210)에서 결상시킨다. 상기 필터(230)는 상기 결상렌즈(220)의 하부에 배치되어, 상기 측정 대상물(10)에서 반사되는 광을 여과시켜 상기 결상렌즈(220)로 제공하고, 일례로 주파수 필터, 컬러필터 및 광세기 조절필터 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 램프(240)는 일 예로 상기 필터(230)의 하부에 원형으로 배치되어, 상기 측정 대상물(10)의 2차원 형상과 같은 특이영상을 촬영하기 위해 상기 측정 대상물(10)로 광을 제공할 수 있다.
상기 제1 조명부(300)는 예를 들면 상기 영상 촬영부(200)의 우측에 상기 측정 대상물(10)을 지지하는 상기 스테이지(110)에 대하여 경사지게 배치될 수 있다. 상기 제1 조명부(300)는 제1 조명유닛(310), 제1 격자유닛(320), 제1 격자 이송유닛(330) 및 제1 집광렌즈(340)를 포함할 수 있다. 상기 제1 조명유닛(310)은 조명원과 적어도 하나의 렌즈로 구성되어 광을 발생시키고, 상기 제1 격자유닛(320)은 상기 제1 조명유닛(310)의 하부에 배치되어 상기 제1 조명유닛(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 측정 대상물(10)로 집광시킨다.
상기 제2 조명부(400)는 예를 들면 상기 영상 촬영부(200)의 좌측에 상기 측정 대상물(10)을 지지하는 상기 스테이지(110)에 대하여 경사지게 배치될 수 있다. 상기 제2 조명부(400)는 제2 조명유닛(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 측정 대상물(10)로 N개의 제1 격자 패턴광들을 조사할 때, 상기 영상 촬영부(200)는 상기 측정 대상물(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 측정 대상물(10)로 N개의 제2 격자 패턴광들을 조사할 때, 상기 영상 촬영부(200)는 상기 측정 대상물(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 측정 대상물(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 측정 대상물(10)로 인가될 수 있고, 4개의 조명부들이 상기 영상 촬영부(200)를 중심으로 정사각형 형태로 배치될 경우, 4개의 격자 패턴광들이 서로 다른 방향에서 상기 측정 대상물(10)로 인가될 수 있다.
상기 영상 획득부(500)는 상기 영상 촬영부(200)의 카메라(210)와 전기적으로 연결되어, 상기 카메라(210)로부터 상기 패턴영상들을 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 조명유닛들(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 측정 대상물의 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 상기 측정대상물(10)로 채용된 인쇄회로기판에 탑재된 소정의 소자를 검사하는 방법을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 형상 검사방법을 나타낸 흐름도이고, 도 3은 그림자 템플릿의 일 예를 도시한 개략도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 인쇄회로기판 상에 탑재된 소정의 소자를 검사하기 위하여, 먼저 상기 소자의 그림자를 추상화한 그림자 템플릿(900)을 생성한다(S210). 상기 추상화된 소자(910)는 예를 들면 육면체 형상의 칩(chip)을 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 그림자 템플릿(900)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 소자(910)에 소정 각도로 광을 조사할 때 나타나는 그림자를 추상화하여 소자(910)의 그림자에 해당하는 부분은 백색, 소자(910)의 그림자에 해당하지 않는 부분은 흑색으로 표현하여 미리 설정될 수 있다. 도 3에서는 빗금친 부분이 소자(910)의 그림자에 해당하는 부분을 나타낸다. 이때, 상기 그림자 템플릿(900)은 디지털 이미지로 형성되어, 백색의 경우 1의 값을 갖고, 흑색의 경우 0의 값을 갖도록 설정될 수 있다.
상기 그림자 템플릿(900)은 템플릿 결정인자에 의해 정의될 수 있다. 즉, 상기 템플릿 결정인자는 상기 그림자 템플릿(900)을 결정할 수 있으며, 일 예로 상기 소자(910)가 육면체 형상의 칩인 경우 상기 칩의 디멘션(dimension) 및 상기 측정 대상물에 조사되는 격자이미지 광의 조사각도를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 템플릿 결정인자는 칩의 디멘션에 해당하는 칩의 가로의 길이(X), 세로의 길이(Y) 및 높이(도시되지 않음)를 포함할 수 있으며, 상기 가로 및 세로의 길이와 높이를 포함하는 템플릿 결정인자에 의하여 상기 그림자 템플릿(900)이 정의될 수 있다.
이어서, 복수의 방향으로 격자이미지 광을 측정 대상물에 조사하여 상기 측정 대상물의 각 픽셀(pixel)별 그림자 정보를 획득한다(S220).
상기 측정 대상물의 각 픽셀별 그림자 정보는 도 1에 일 예로 도시된 3차원 형상 측정장치에 의해서 측정 대상물을 측정한 데이터로부터 용이하게 획득할 수 있다.
다음으로, 복수의 방향으로부터 촬영된 상기 각 픽셀별 그림자 정보를 머징(merging)하여 그림자 맵을 생성한다(S230). 예를 들어 소정의 경사각을 형성하며 네 방향으로 상기 측정 대상물을 측정하는 3차원 형상 측정장치의 경우, 네 방향으로 상기 측정 대상물 상에 위치한 비교 대상 소자(이하 "타겟(target) 소자"라 함)의 그림자가 형성되며, 이를 병합하면 상기 타겟 소자의 주위를 감싸는 그림자 맵을 얻을 수 있다. 예를 들어, 상기 그림자 맵은 픽셀 좌표에 따른 그림자의 존재 유무에 따라 그림자가 존재하면 1, 그림자가 존재하지 않으면 0으로 설정되도록 구성할 수 있다.
상기 그림자 맵은, 상기 소자(910)가 소정의 높이 이상이어서 3차원 형상 측정장치의 높이 측정 범위를 넘어서는 경우에도 상기 높이 측정 범위에 독립적이므로, 상기 소자(910)의 높이와 관계없이 보다 명확한 상기 소자(910)의 위치, 크기, 회전정보 등을 획득할 수 있다.
이때, 상기 그림자 맵은 타겟 소자의 그림자에 따라 작성되므로, 상기 타겟 소자의 색깔이나 상기 타겟 소자 상에 인쇄된 문자나 도형 등에 독립적이며, 상기 타겟 소자의 주변의 색깔이나 인쇄 모양 등에도 또한 독립적이다. 즉, 상기 타겟 소자는 그림자의 존재 여부에 따라 밝고 어두운 정도만을 나타내므로, 일반적인 2차원 영상보다 명확한 타겟 소자의 형상을 판별할 수 있다.
한편, 상기 타겟 소자를 보다 명확하게 검사하기 위하여 상기 측정 대상물의 각 픽셀별 비저빌리티(visibility) 정보를 획득하여 이를 이용할 수 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 인쇄회로기판으로 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 algorithm)을 이용하여 평균밝기(Ai(x,y)) 및 비저빌리티(Vi(x,y))를 산출한다.
예를 들어, N=3인 경우와, N=4인 경우는 각각 다음과 같이 비저빌리티를 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.
상기 비저빌리티 정보는 앞서 설명한 상기 측정 대상물의 각 픽셀별 그림자 정보를 획득하는 과정(S220)과 동일하게 복수의 방향으로 격자이미지 광을 측정 대상물에 조사함으로써 획득될 수 있다. 즉, 각 픽셀별 비저빌리티 정보도 도 1에 일 예로 도시된 3차원 형상 측정장치에 의해서 측정 대상물을 측정한 데이터로부터 용이하게 획득할 수 있다.
도 4는 비저빌리티 정보를 이용하여 그림자 맵을 생성하는 방법의 일 실시예를 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 상기 그림자 맵을 생성하기 위하여, 먼저 각 픽셀별로 상기 그림자 정보에 따른 예비 그림자 맵을 생성한다(S232). 이어서, 상기 예비 그림자 맵에서 상기 비저빌리티 정보를 이용하여 상기 소자(910) 부분을 제외한다(S234). 다음으로, 상기 소자(910) 부분이 제외된 그립자 맵을 확정한다(S236).
일반적으로 반사율이 주변에 비하여 큰 소자의 경우 비저빌리티는 주변보다 훨씬 큰 값을 나타내므로, 상기 그림자 맵에 상기 비저빌리티 정보가 반영되면 상기 소자(910)의 색깔이 그림자 색깔과 유사한 검정색을 나타내는 경우에도 보다 명확히 그림자를 판별할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 이어서, 상기 측정 대상물의 상기 그림자 맵과 상기 그림자 템플릿(900)을 비교하여, 상기 측정 대상물에서 상기 그림자 템플릿(900)에 대응하는 상기 소자(910)의 정보를 획득한다(S240). 상기 소자(910)의 정보는 상기 소자(910)가 존재하는지 여부, 상기 소자(910)의 실제 크기와 배치 상태 등을 포함할 수 있다.
도 5는 도 2에서 소자의 정보를 획득하는 방법의 일 실시예를 나타낸 흐름도이다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 측정 대상물에서 상기 그림자 템플릿(900)에 대응하는 상기 소자(910)의 정보를 획득하기 위하여, 먼저 상기 그림자 템플릿(900)에 대응하는 상기 소자(910)가 상기 측정 대상물에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다(S242).
예를 들면, 소정의 검사영역(또는 관심영역; region of interest)을 설정하여 타겟 소자가 있는지 확인한 후 상기 존재 여부를 확인한다. 이때, 상기 검사영역은, 일 실시예로 상기 측정 대상물에 대한 형상을 기록한 캐드(CAD)정보를 이용하여 설정될 수 있다. 상기 캐드정보는 상기 측정 대상물의 설계정보를 포함한다. 상기 검사영역은, 다른 실시예로 학습모드에 의해 얻어진 학습정보를 이용하여 설정될 수 있다. 상기 학습모드는 인쇄회로기판의 베어보드를 학습하여 인쇄회로기판의 설계 기준정보를 획득하는 것이며, 상기 학습모드를 통하여 학습정보를 획득함으로써 상기 검사영역의 설정에 이용할 수 있다.
도 6은 타겟 소자가 그림자 템플릿에 대응하는 소자인지를 비교하는 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6을 참조하면, 타겟 소자(920)가 상기 그림자 템플릿(900)에 대응하는 소자(910)인지를 비교하기 위하여, 먼저 상기 인쇄회로기판 상에 소정의 검사영역(ROI)을 설정한 후 상기 그림자 템플릿(900)의 위치를 초기위치(900a)로부터 순차적으로 이동하면서 상기 그림자 맵과 비교할 수 있다.
상기 비교를 위하여, 먼저 상기 그림자 템플릿(900) 상에 예를 들어 픽셀 좌표에 따라 0, 1로 설정된 값을 상기 그림자 맵과 겹치는 부분 상에 픽셀 좌표에 따라 0, 1로 설정된 값과 서로 곱하여 곱한 값들을 서로 더한다. 이때, 일 예로 도 6에 도시된 상기 그림자 템플릿(900)의 빗금친 부분과 상기 그림자 맵의 빗금친 부분 사이에 서로 겹치는 부분이 많을수록 상기 서로 곱한 값들의 합은 커진다. 이어서, 상기 그림자 템플릿(900)의 위치의 순차적 이동에 따라 최대값을 나타내는 위치를 상기 소자(910)가 존재하는 예비 위치로 정할 수 있다. 이때, 일 예로 도 6에 도시된 상기 그림자 템플릿(900)의 빗금친 부분과 상기 그림자 맵의 빗금친 부분 사이에 서로 겹치는 부분이 가장 많은 경우 상기 서로 곱한 값들의 합은 최대가 되고, 이 경우 상기 그림자 템플릿(900)과 상기 그림자 맵은 거의 일치하게 된다. 다음으로, 상기 최대값이 기준값 이상이면 상기 타겟 소자(920)가 상기 그림자 템플릿(900)에 대응하는 소자(910)임을 확정할 수 있다. 예를 들어, 상기 기준값은 상기 그림자 템플릿(900)의 1로 설정된 픽셀의 개수에 소정 비율을 곱한 값으로 설정될 수 있다.
상기 그림자 템플릿(900)에 대응하는 소자(910)는 소정의 크기를 가진다. 상기 측정 대상물의 타겟 소자(920)는 이와는 다른 크기를 가질 수 있으며 회전되어 배치되어 있을 수도 있다. 따라서, 상기 그림자 템플릿(900)에 기록된 소자(910)와 상기 타겟 소자(920)를 동일한 소자로 판단하는 소정의 허용치(tolerance)를 설정할 수 있으며, 상기 그림자 맵과 상기 그림자 템플릿(900)은 상기 템플릿 결정인자의 소정 허용치 이내의 범위에서 비교될 수 있다. 예를 들면, 상기 소정의 허용치는 그림자 템플릿(900)에 대응하는 소자(910)의 50% 내지 150% 범위의 가로 길이(X) 및 세로 길이(Y)와 폭(W)의 값을 가질 수 있다. 여기서, 상기 폭(W)은 모든 방향으로 동일할 수도 있지만 각 방향별로 다를 수도 있다. 또한, 상기 그림자 템플릿(900)에 대응하는 소자(910)와 상기 타겟 소자를 동일한 소자로 판단하는 소정의 회전 각도를 설정할 수 있으며, 상기 그림자 맵과 상기 그림자 템플릿(900)은 상기 소정의 회전 각도로 회전하면서 비교될 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 이어서 상기 소자(910)가 상기 측정 대상물에 존재하는 경우, 상기 소자, 즉 타겟 소자(920)의 크기, 위치 및 회전각 정보를 획득할 수 있다(S244). 이러한 정보는 상기 그림자 맵을 이용하여 용이하게 획득할 수 있다.
한편, 상기 측정 대상물에서 상기 그림자 템플릿(900)에 대응하는 상기 소자(910)의 정보를 획득(S140)한 이후에, 상기 소자(910)의 정보는 3차원 형상의 검사방법에 있어서 다양한 방법으로 활용될 수 있다.
예를 들면, 상기 소자(910)의 정보를 이용하여 상기 그림자 템플릿(900)에 대응하는 상기 소자의 불량 여부를 판단할 수 있다(S250).
즉, 상기 크기 정보, 회전 정보 등을 이용하여 상기 소자가 측정 대상물 상에 제대로 배치되어 있는지를 확인함으로써, 상기 소자의 불량 여부를 판단할 수 있다. 이와는 다르게, 상기 소자의 정보를 이용하여 상기 측정 대상물의 정보에서 상기 소자에 관한 정보를 제외함으로써 다른 소자나 부품의 정보를 획득할 수도 있다.
한편, 상기 소자의 정보 중 상기 소자의 일부를 추출하여 제거하고, 상기 제거된 소자의 나머지 정보를 이용하여 상기 소자의 불량 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 상기 소자가 인쇄회로기판 상에 형성된 칩인 경우 칩의 바디(body)를 제외하고 상기 칩의 바디로부터 연장된 터미널의 정보, 상기 칩의 터미널과 연결된 패드의 정보 등을 노이즈 없이 획득할 수도 있다. 따라서, 이와 같이 획득된 정보를 이용하여 이러한 부품들의 불량 여부도 판단할 수 있다.
일 실시예로, 상기 소자가 인쇄회로기판 상에 형성된 칩인 경우, 먼저 상기 칩의 몸체인 칩 바디(body)를 추출하고, 이어서 상기 칩에 대한 칩 정보로부터 상기 칩 바디에 대한 칩 바디 정보를 제거하고, 다음으로 상기 칩 바디 정보가 제거된 칩 정보로부터 상기 인쇄회로기판 상에 형성된 상기 칩의 불량 형성 여부, 즉 상기 칩의 터미널과 패드 사이의 연결 상태를 판단할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 소자의 그림자에 따른 그림자 맵을 이용하여 원하는 소자를 추출하므로 2차원 영상을 이용하여 소자를 추출하는 경우에 비하여 소자의 색상이나 조명에 민감하지 않으며 소자의 디멘션이 변경된 경우에도 용이하게 상기 소자를 판별할 수 있다.
또한, 영상에서 소자 주변에 패턴이나 실크 등의 노이즈, 또는 소자 내부에 카메라에 의한 노이즈 등의 영향을 받지 않을 수 있으며, 주변에 패드 영역과 같이 혼동될 수 있는 다른 소자가 있어도 템플릿과 비교하여 상기 소자를 판별하므로, 정확히 소자를 추출할 수 있다.
또한, 소자의 높이가 소정의 측정가능 범위를 넘어서는 경우에도, 그림자는 소자의 측정가능 범위와 상관없이 생성되므로 상기 소자의 높이와 관계없이 보다 명확한 상기 소자의 위치, 크기, 회전정보 등을 획득할 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 500 : 영상 획득부
600 : 모듈 제어부 700 : 중앙 제어부
900 : 그림자 템플릿 910 : 소자
920 : 타겟 소자 ROI : 검사 영역

Claims (8)

  1. 소정의 소자의 그림자를 추상화한 그림자 템플릿을 생성하는 단계;
    복수의 방향으로 격자이미지 광을 측정 대상물에 조사하여 상기 측정 대상물의 각 픽셀별 그림자 정보를 획득하는 단계;
    복수의 방향으로부터 촬영된 상기 각 픽셀별 그림자 정보를 머징(merging)하여 그림자 맵(map)을 생성하는 단계; 및
    상기 측정 대상물의 상기 그림자 맵과 상기 그림자 템플릿을 비교하여, 상기 측정 대상물에서 상기 그림자 템플릿에 대응하는 상기 소자의 정보를 획득하는 단계를 포함하는 3차원 형상 검사방법.
  2. 제1항에 있어서,
    복수의 방향으로 격자이미지 광을 측정 대상물에 조사하여 상기 측정 대상물의 각 픽셀별 비저빌리티(visibility) 정보를 획득하는 단계를 더 포함하고,
    상기 그림자 맵을 생성하는 단계는,
    각 픽셀별로 상기 그림자 정보에 따른 예비 그림자 맵을 생성하는 단계;
    상기 예비 그림자 맵에서 상기 비저빌리티 정보를 이용하여 상기 소자 부분을 제외하는 단계; 및
    상기 소자 부분이 제외된 그립자 맵을 확정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 검사방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 측정 대상물에서 상기 그림자 템플릿에 대응하는 상기 소자의 정보를 획득하는 단계는,
    상기 그림자 템플릿에 대응하는 상기 소자가 상기 측정 대상물에 존재하는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 소자가 상기 측정 대상물에 존재하는 경우, 상기 소자의 크기, 위치 및 회전각 정보를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 검사방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 그림자 템플릿에 대응하는 상기 소자가 상기 측정 대상물에 존재하는지 여부를 판단하는 단계는,
    상기 소자가 형성된 인쇄회로기판 상에 소정의 검사영역을 설정하는 단계; 및
    상기 그림자 템플릿의 위치를 초기위치로부터 순차적으로 이동하면서 상기 그립자 맵과 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 검사방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 그림자 템플릿의 위치를 초기위치로부터 순차적으로 이동하면서 상기 그림자 맵과 비교하는 단계는,
    상기 그림자 템플릿 상에 픽셀 좌표에 따라 0, 1로 설정된 값을 상기 그립자 맵과 겹치는 부분 상에 픽셀 좌표에 따라 0, 1로 설정된 값과 서로 곱하여 곱한 값들을 서로 더하는 단계;
    상기 그림자 템플릿의 위치의 순차적 이동에 따라 최대값을 나타내는 위치를 상기 소자가 존재하는 예비 위치로 정하는 단계; 및
    상기 최대값이 기준값 이상이면 상기 소자가 상기 그림자 템플릿에 대응하는 소자임을 확정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 검사방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 측정 대상물에서 상기 그림자 템플릿에 대응하는 상기 소자의 정보를 획득하는 단계 이후에,
    상기 그림자 템플릿에 대응하는 상기 소자의 불량 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 검사방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 소자는 인쇄회로기판 상에 형성된 칩(chip)을 포함하고,
    상기 그림자 템플릿에 대응하는 상기 소자의 불량 여부를 판단하는 단계는,
    상기 칩의 몸체인 칩 바디(body)를 추출하는 단계;
    상기 칩에 대한 칩 정보로부터 상기 칩 바디에 대한 칩 바디 정보를 제거하는 단계; 및
    상기 칩 바디 정보가 제거된 칩 정보로부터 상기 인쇄회로기판 상에 형성된 상기 칩의 불량 형성 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 검사방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 그림자 템플릿은 상기 소자의 디멘션(dimension) 및 상기 측정 대상물에 조사되는 격자이미지 광의 조사각도를 포함하는 템플릿 결정인자에 의해 정의되고,
    상기 그림자 맵과 상기 그림자 템플릿은 상기 템플릿 결정인자의 소정 허용치 이내의 범위에서 비교되는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 검사방법.
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