KR20130067549A - 회로기판의 단자 검사 장치 - Google Patents

Abstract

회로기판의 단자 검사 장치는 광 선별부 및 단자 검사부를 포함한다. 상기 광 선별부는 회로기판의 단자의 상부에서 그 상단 위치에 발광 유닛이 하부로 광을 출사하도록 배치되며, 상기 발광 유닛으로부터 출사되는 광 중 경사진 방향으로 출사되는 광을 일부 흡수하도록 길게 구성된 측벽을 통하여 직진성 광을 선별한다. 상기 단자 검사부는 상기 직진성 광에 의한 상기 단자와 그 주위의 밝기차를 통해 상기 단자의 상태를 검사한다.

Description

회로기판의 단자 검사 장치{APPARATUS FOR INSPECTING A BALL CONNECTOR OF CIRCUIT BOARD}

본 발명은 회로기판의 단자 검사 장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 회로가 구성된 회로기판의 이면에 외부의 전자 장치와 전기적으로 연결되는 단자의 상태를 검사하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 회로기판은 전기적인 구동, 예컨대 데이터 처리, 구동 신호 제어 등의 전기적인 수행을 담당하도록 전자 장치에 장착된다. 이러한 회로기판에는 상기의 기능들을 수행하기 위하여 다수의 반도체 칩과 같은 전자 부품들이 설계된 회로에 따라 배치될 수 있으며, 그 이면에는 상기 전자 부품들의 기능을 다른 주변 장치와 전기적인 연결되도록 볼 형태의 다수의 단자들이 형성될 수 있다.

도 1은 종래의 회로기판 이면에 형성된 단자들을 검사하기 위한 검사 장치를 개략적으로 도면이고, 도 2는 도 1의 검사 장치를 통하여 촬영된 회로기판의 단자들이 형성된 이면을 촬영한 사진이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 회로기판의 단자검사 장치(10)는 광 조사부(20) 및 단자 검사부(30)를 포함한다.

상기 광 조사부(20)는 그 일측면과 마주하도록 평면적으로 배치된 다수의 발광 다이오드(24)들을 통해 타측면으로 광을 조사하는 발광 유닛(22) 및 상기 타측면으로 조사하는 광을 하부로 반사시키기 위한 반사부(26)를 포함한다. 이에, 회로기판(CB)의 단자(B)들은 상기 광을 조사 받도록 상기 광 조사부(20)의 하부에 그 이면이 상부로 노출되도록 배치된다.

상기 단자 검사부(30)는 상기 광 조사부(20)의 상부에 위치하여, 상기 광이 조사된 회로기판(CB)의 이면 이미지를 촬영하여 각 단자(B)의 형성 유무와 같은 상태를 검사하여 그 불량 여부를 검출한다. 이때, 상기 반사부(26)는 상기 발광 다이오드(24)들로부터의 광을 반사시키면서 상기 회로기판(CB)의 이면 이미지는 투과되도록 하기 위하여 비교적 값이 비싼 반투과 재질을 포함한다.

그러나, 상기의 회로기판의 단자 검사 장치(10)는 각 발광 다이오드(24)의 지향각으로 인해 상기 발광 다이오드(24)들로부터 발생된 광 중 일부는 상기 반사부(26)를 거치지 않고 직접 상기 회로기판(CB)의 이면에 상기 반사부(26)를 거친 광들과 다른 각도로 경사지게 조사됨으로써, 상기 단자 검사부(30)에서 촬영한 회로기판(CB)의 이면 이미지가 도 2에서와 같이 단자(B)와 그 주변의 경계가 불분명하게 나타나 정확한 검사를 하기 어려운 문제점을 안고 있다.

본 발명의 목적은 회로기판의 단자와 그 주변이 분명한 밝기차로 구분되도록 하여 정확하게 검사할 수 있는 회로기판의 단자 검사 장치를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 일 특징에 따른 회로기판의 단자 검사 장치는 광 선별부 및 단자 검사부를 포함한다.

상기 광 선별부는 회로기판의 단자의 상부에서 그 상단 위치에 발광 유닛이 하부로 광을 출사하도록 배치되며, 상기 발광 유닛으로부터 출사되는 광 중 경사진 방향으로 출사되는 광을 일부 흡수하도록 길게 구성된 측벽을 통하여 직진성 광을 선별한다. 상기 단자 검사부는 상기 직진성 광에 의한 상기 단자와 그 주위의 밝기차를 통해 상기 단자의 상태를 검사한다.

이때, 상기 광 선별부는 내부에 상기 발광 유닛이 장착되면서 상기 측벽을 갖는 제1 선별관과, 상기 제1 선별관의 하부에서 상기 제1 선별관과 수직하게 연결되며 상기 발광 유닛으로부터 하부로 수직하게 조사된 광을 수평 방향으로 전반사시키는 제1 반사부 및 상기 제1 반사부와 인접하게 배치되며 상기 제1 반사부로부터 반사된 광을 다시 하부로 수직하고 전반사시켜 상기 단자로 가이드하는 제2 반사부를 구비한 제2 선별관을 포함할 수 있다.

이럴 경우, 상기 단자 검사부는 상기 제1 선별관의 상부에서 상기 제1 및 제2 반사부들을 통해 반사되는 상기 회로기판의 단자가 형성된 면의 이미지를 통해 상기 단자의 형성 유무를 검사할 수 있다.

또한, 상기 발광 유닛은 평면 형태 배치된 다수의 발광 다이오드들을 포함할 수 있다. 이에, 각 발광 다이오드가 지향각 A를 가지면서 상기 광 선별부가 상기 발광 다이오드들의 평면 직경과 동일한 폭 W를 가질 경우, 상기 측벽의 길이 L은 하기 식에 의해 산출될 수 있다.

이러한 회로기판의 단자 검사 장치에 따르면, 회로기판의 단자들이 형성된 이면에 반드시 광 선별부를 통해 선별된 직진성 광이 조사되도록 하여 각 단자와 그 주변의 경계를 분명한 밝기차로 구분되도록 함으로써, 상기 단자들의 형성 유무와 같은 검사를 보다 정확하게 수행할 수 있다. 이에 따라, 상기 단자들의 불량을 검출하는 능력을 향상시킴과 동시에 그 신뢰성도 확보할 수 있다.

도 1은 종래의 회로기판 이면에 형성된 단자들을 검사하기 위한 검사 장치를 개략적으로 도면이다.
도 2는 도 1의 검사 장치를 통하여 촬영된 회로기판의 단자들이 형성된 이면을 촬영한 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회로기판의 단자 검사 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3에 도시된 검사 장치의 광 선별부의 일부를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3의 검사 장치를 통하여 촬영된 회로기판의 단자들이 형성된 이면을 촬영한 사진이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 회로기판의 단자 검사 장치에 대해 상세히 설명한다. 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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 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 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회로기판의 단자 검사 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 회로기판의 단자 검사 장치(100)는 광 선별부(200) 및 단자 검사부(300)를 포함한다.

상기 광 선별부(200)는 회로기판(CB)의 상부에 위치한다. 상기 회로기판(CB)에는 전자 장치에 장착되어 전기적인 구동을 위한 반도체 칩과 같은 전자 부품들이 설계된 회로에 따라 탑재된다. 이에, 상기 회로기판(CB)의 이면에는 상기 전자 부품들을 주변 장치와 전기적으로 연결하기 위한 다수의 단자(B)들이 형성된다. 또한, 상기 회로기판(CB)은 상기 단자(B)들이 형성된 이면이 상부로 노출되게 상기 광 선별부(200)의 하부에 위치한다. 상기 단자(B)는 솔더링을 통해 볼 형태를 가질 수 있으며, 이런 구조는 일반적으로 BGA(Ball Grid Array) 타입으로 명명될 수 있다.

상기 광 선별부(200)는 제1 및 제2 선별관(210, 220)들을 포함한다. 상기 제1 선별관(210)은 그 내부의 상단 부위에 하부로 광을 출사하도록 발광 유닛(212)이 배치된다. 상기 발광 유닛(212)은 반도체 특성을 이용하여 지향각을 가지면서 광을 출사하는 다수의 발광 다이오드(213)들을 포함한다.

이때, 상기 제1 선별관(210)의 내부에는 상기 발광 다이오드(213)들이 중력에 의해서 하부로 떨어지지 않도록 상기 발광 다이오드(213)들을 지지하도록 상기 제1 선별관(210)의 측벽(216)에 결합된 지지판(214)이 배치될 수 있다. 상기 지지판(214)은 상기 발광 다이오드(213)들로부터 조사된 광이 통과하도록 투명한 재질을 포함할 수 있다.

상기 제1 선별관(210)의 측벽(216)은 상기 발광 다이오드(213)들로부터 하부로 출사되는 광 중 경사진 방향으로 출사되는 광을 일부 흡수할 수 있는 길이를 갖는다. 이하, 상기 제1 선별관(210)의 측벽(216) 길이에 대해서는 도 4a 및 도 4b를 추가적으로 참조하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 4a 및 도 4b는 도 3에 도시된 검사 장치의 광 선별부의 일부를 구체적으로 나타낸 도면들이며, 도 5는 도 3의 검사 장치를 통하여 촬영된 회로기판의 단자들이 형성된 이면을 촬영한 사진이다.

도 4a를 추가적으로 참조하면, 상기 제1 선별관(210)의 측벽(216)은 각 발광 다이오드(213)의 지향각과 상기 발광 다이오드(213)들의 평면 직경에 따른 상기 제1 선별관(210)의 폭에 의해 좌우된다.

이에, 각 발광 다이오드(213)의 지향각을 A라고 하고, 상기 발광 다이오드(213)들의 평면 직경과 동일한 상기 제1 선별관(210)의 폭을 W라고 할 경우, 상기 측벽(216)의 길이 L은 아래의 식 1에 의해 산출될 수 있다.

<식 1>

상기 식 1에 의한 상기 측벽(216)의 길이(L)는 최소한 상기 발광 다이오드(213)들 중 정중앙에 위치한 발광 다이오드(213)로부터 지향각 A로 출사되는 광을 일부 흡수할 수 있게 된다. 다시 말해, 상기 식 1이 등식 관계일 때, 상기 길이(L)는 정중앙에 위치한 발광 다이오드(213)로부터 지향각 A로 출사되는 광을 도 4a에서와 같이 일부 흡수할 수 있는 최소한의 값을 가지게 된다.

물론, 이하에서 결론지은 바와 같이 본 발명의 특징은 상기 측벽(216)이 상기 발광 다이오드(213)들로부터 출사되는 광 중 경사진 방향으로 출사되는 광을 모두 흡수할 수 있도록 최대한 길게 형성하는 것이 가장 바람직하지만, 설치 공간과 장비 활용성 측면이 이는 다소 어려움이 있다.

이에, 상기 측벽(216)의 길이는 설치 공간과 장비 활용성 측면을 고려하여 그 상한값을 도 4b에서와 같이 상기 발광 다이오드(213)들 중 최외곽에 위치한 발광 다이오드(213)로부터 지향각 A를 따라 대향하는 측벽(216)으로 출사되는 광을 일부 흡수할 수 있도록 아래의 식 2와 같이 한정할 수 있다.

<식 2>

이에, 상기 식 2는 단순히 설치 공간과 장비 활용성 측면을 고려하여 한정한 것으로, 본 발명의 상한값을 절대적으로 제한하는 것이 아님을 이해할 수 있다.

상기 제2 선별관(220)은 상기 제1 선별관(210)의 하부에서 상기 제1 선별관(210)과 수직하게 연결된다. 이때, 상기 제1 및 제2 선별관(210, 220)들이 서로 연결되는 부위는 상기 발광 다이오드(213)들로부터 하부로 수직하게 출사되는 광이 통과되도록 관통될 수 있다. 이와 달리, 상기 연결되는 부위에는 상기 제1 및 제2 선별관(210, 220)들의 사이를 지지하는 역할을 수행하기 위해 광이 투과할 수 있는 투명한 재질의 연결판(미도시)이 배치될 수 있다.

이때, 상기 제1 선별관(210)으로부터 상기 제2 선별관(220)으로 조사되는 광은 상기 발광 다이오드(213)들로부터 출사되는 광 중 경사진 방향으로 출사되는 광의 일부가 상기 제1 선별관(210)의 측벽(216)에 흡수됨에 따라 비교적 직진성을 갖는 광을 대부분 포함한다.

상기 제2 선별관(220)은 제1 및 제2 반사부(222, 224)들을 포함한다. 상기 제1 반사부(222)는 상기 제1 및 제2 선별관(210, 220)이 연결되는 부위에 노출되도록 상기 제2 선별관(220)의 내부에 설치된다.

상기 제1 반사부(222)는 상기 제1 선별관(210)으로부터 상기 제2 선별관(220)으로 수직하게 조사된 광을 수평 방향으로 전반사시킬 수 있도록 대략 45도로 경사지게 설치된다.

이때, 상기 제1 선별관(210)으로부터 상기 제2 선별관(220)으로 조사되는 광 중 일부 남아 있는 경사진 방향으로 출사되는 광은 수평 방향으로 정확하게 전반사되지 못하고 소정의 각도를 가지면서 전반사될 수 있다.

상기 제2 반사부(224)는 상기 제2 선별관(220)의 내부에 수평 방향을 따라 상기 제1 반사부(222)와 마주하도록 설치된다. 상기 제2 반사부(224)는 상기 제1 반사부(222)로부터 수평 방향으로 반사된 광을 다시 하부를 향해 수직하게 전반사시킨다. 이에, 상기 제2 반사부(224)는 상기 제1 반사부(222)와 대략 평행하게 설치될 수 있다.

이때, 상기 제1 반사부(222)로부터 소정의 각도를 가지면서 전반사된 광은 상기 제2 반사부(224)에서 상기 소정의 각도보다 더 큰 각도로 전반사되면서 상기 제2 반사부(224)로부터 전반사되는 광이 대부분 출사되는 영역을 벗어나게 전반사될 수 있다.

다시 말해, 상기 제2 반사부(224)로부터 전반사되는 광은 대부분 직진성을 가지면서 출사되면서 일정 영역을 형성하게 된다. 이에, 상기 회로기판(CB)은 단자(B)가 형성된 이면이 상기 직진성 광에 의해서 형성된 일정 영역에 대응되도록 위치시키며, 이로써 상기 직진성 광이 상기 단자(B)들로 가이드될 수 있다.

따라서, 상기 광 선별부(200)는 상기 제1 및 제2 선별관(210, 220)들을 통해서 상기 발광 다이오드(213)들로부터 지향각을 가지면서 출사되는 광 중 직진성을 갖는 광을 선별하여 상기 회로기판(CB)의 단자(B)들에 조사함으로써, 각 단자(B)와 그 주변의 경계가 분명한 밝기차로 구분되도록 할 수 있다.

한편, 배경 기술에서 설명한 값비싼 반투과 재질의 반사부와 달리, 상기 제1 및 제2 반사부(222, 224)들은 상기 반투과 재질로 상대적으로 값이 싼 전반사 재질을 사용하므로, 비용 절감 효과도 기대할 수 있다.

상기 단자 검사부(300)는 상기 광 선별부(200)의 상부, 구체적으로 상기 제1 선별관(210)의 상부에 위치한다. 상기 단자 검사부(300)는 촬영부(310) 및 검사부(320)를 포함할 수 있다.

상기 촬영부(310)는 상기 제2 반사부(224)와 상기 제1 반사부(222)를 거처 반사되는 상기 회로기판(CB) 이면의 이미지를 촬영한다. 이때, 상기 이미지는 상기 광 선별부(200)로부터 선별된 직진성 광에 의해서 각 단자(B)와 그 주변의 경계가 분명하게 구분되도록 도 5의 사진과 같이 촬영된다.

상기 검사부(320)는 상기 촬영부(310)와 연결된다. 상기 검사부(320)는 상기 회로기판(CB)의 이면에 형성된 단자(B)들의 상태를 검사하여 그 불량 여부를 확인한다. 일 예로, 상기 검사부(320)는 상기 단자(B)들의 형성 여부를 검사하거나, 상기 단자(B)들이 주변 장치와 전기적으로 적합하게 연결될 수 있는지 그 솔더링 상태를 검사할 수 있다.

이와 같이, 상기 회로기판(CB)의 단자(B)들이 형성된 이면에 반드시 상기 광 선별부(200)를 통해 선별된 직진성 광이 조사되도록 하여 각 단자(B)와 그 주변의 경계를 분명한 밝기차로 구분되도록 함으로써, 상기 단자(B)들의 형성 유무와 같은 검사를 보다 정확하게 수행할 수 있다. 이에 따라, 상기 단자(B)들의 불량을 검출하는 능력을 향상시킴과 동시에 그 신뢰성도 확보할 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 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 있음을 이해할 수 있을 것이다.

CB : 회로기판 B : 단자
100 : 회로기판의 단자 검사 장치 200 : 광 선별부
210 : 제1 선별관 212 : 발광 유닛
213 : 발광 다이오드 216 : 측벽
220 : 제2 선별관 222 : 제1 반사부
224 : 제2 반사부 300 : 단자 검사부
310 : 촬영부 320 : 검사부

Claims (4)

1. 회로기판의 단자의 상부에서 그 상단 위치에 발광 유닛이 하부로 광을 출사하도록 장착되며, 상기 발광 유닛으로부터 출사되는 광 중 경사진 방향으로 출사되는 광을 일부 흡수하도록 길게 구성된 측벽을 통하여 직진성 광을 선별하는 광 선별부; 및
   상기 직진성 광에 의한 상기 단자와 그 주위의 밝기차를 통해 상기 단자의 상태를 검사하는 단자 검사부를 포함하는 회로기판의 단자 검사 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 광 선별부는
   내부에 상기 발광 유닛이 장착되면서 상기 측벽을 갖는 제1 선별관; 및
   상기 제1 선별관의 하부에서 상기 제1 선별관과 수직하게 연결되며, 상기 발광 유닛으로부터 하부로 수직하게 조사된 광을 수평 방향으로 전반사시키는 제1 반사부 및 상기 제1 반사부와 인접하게 배치되며 상기 제1 반사부로부터 반사된 광을 다시 하부로 수직하고 전반사시켜 상기 단자로 가이드하는 제2 반사부를 구비한 제2 선별관을 포함하는 것을 특징으로 하는 회로기판의 단자 검사 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 단자 검사부는 상기 제1 선별관의 상부에서 상기 제1 및 제2 반사부들을 통해 반사되는 상기 회로기판의 단자가 형성된 면의 이미지를 통해 상기 단자의 형성 유무를 검사하는 것을 특징으로 하는 회로기판의 단자 검사 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 발광 유닛은 평면 형태 배치된 다수의 발광 다이오드들을 포함하며,
   각 발광 다이오드가 지향각 A를 가지면서 상기 광 선별부가 상기 발광 다이오드들의 평면 직경과 동일한 폭 W를 가질 경우,
   상기 측벽의 길이 L은 하기 식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 회로기판의 단자 검사 장치.
   

   

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