KR20150140704A - 전자 회로의 광학 검사 시스템 및 방법 - Google Patents

전자 회로의 광학 검사 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자 회로의 이미지들에 대한 센서들(C), 전자 회로의 두 부분들이 위에 놓여지도록 되어 있는 적어도 두 서포트들(22, 24), 및 각각의 서포트의 위치를 서로 독립적으로 변경하는 디바이스(20)를 포함하는 전자 회로 (Card)의 광학 검사 시스템(10)에 관한 것이다.

Description

전자 회로의 광학 검사 시스템 및 방법{System and method for optical inspection of electronic circuits}
본 출원은 본 명세서에 참조된 프랑스 특허 출원 FR13/53275의 우선권을 주장한다.
본 개시는 일반적으로 광학 검사 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대상들, 특히 전자 회로들에 대한 온라인 분석을 꾀하는 3차원 이미지 결정 시스템들에 관한 것이다.
어떤 대상이 시장에 출시되기 전에 그것의 온전한 상태를 확인하기 위해 일반적으로 광학 검사 시스템이 사용된다. 광학 검사 시스템은 특히, 가능한 결함을 찾기 위해 분석될 수 있는 그 대상의 3 차원 이미지를 결정할 수 있다. 예컨대 전자적 구성요소들이 구비된 인쇄 회로를 포함하는 전자 회로의 경우, 그 전자 회로의 3 차원 이미지가 사용되어, 특히 그 인쇄 회로의 전자적 구성요소들에 대한 납땜의 온전한 상태를 검사할 수 있다.
3 차원 이미지 결정 방법의 일례는 이미지들이 회로에 투사되는 동안 디지털 카메라들을 통해 회로의 2 차원 이미지들을 포착하는 것을 포함한다.
일 실시예는 전자 회로에 대한 광학 검사 시스템을 제공하며, 이 광학 검사 시스템은 전자 회로의 이미지들에 대한 센서들, 상기 전자 회로의 두 부분들이 위에 놓여지도록 되어 있는 적어도 두 서포트들, 및 각각의 서포트의 위치를 서로 독립적으로 변경하는 디바이스를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 전자 회로는 인쇄 회로를 포함하며, 각각의 서포트가 상기 인쇄 회로의 측면 경계를 지지하도록 되어 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 시스템은 상기 전자 회로를 제1방향을 따라 이송할 수 있는 제1컨베이어를 포함하며, 상기 서포트들은 상기 제1방향과 나란하게 뻗어 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 시스템은 상기 이미지 센서들을 제1방향과 나란하지 않고, 특히 상기 제1방향에 수직인 제2방향을 따라 이송할 수 있는 제2컨베이어를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 장치는 상기 제1 및 제2방향과 나란하지 않고, 특히 상기 제1 및 제2방향들에 직교하는 제3방향을 따라 각각의 서포트를 서로 독립적으로 옮길 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 시스템은 상기 전자 회로 부분들을 상기 서포트들 상에 고정시키기 위한 디바이스를 포함한다.
일 실시예는 또한, 전자 회로의 적어도 두 부분들이 두 개의 서포트들 상에 놓인 상기 전자 회로의 광학 검사 방법을 제공하며, 그 방법은 이미지 센서들을 통한 상기 전자 회로 이미지들의 연속적인 획득, 및 연속적 획득 사이에, 각각의 서포트의 위치를 서로 독립적으로 변경하는 것을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 이미지 센서들은 상기 전자 회로와 관련하여, 적어도, 상기 전자 회로의 제1부분에 대한 이미지들을 획득하기 위한 제1위치에서 상기 전자 회로의 제2부분에 대한 이미지들을 획득하기 위한 제2위치로 옮겨지고, 상기 서포트들은 상기 이미지 센서들이 제1위치에 있을 때 제1위치로 옮겨지고, 상기 이미지 센서들이 상기 제1위치와 다른 제2위치에 있을 때 제2위치들로 옮겨진다.
일 실시예에 따르면, 상기 전자 회로의 제1부분은 상기 서포트들이 상기 제1위치들에 있을 때 상기 이미지 센서들의 포커스 영역 안에 있고, 상기 서포트들이 상기 제2위치들에 있을 때 상기 이미지 센서들의 포커스 영역 안에 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 서포트들이 상기 제1위치들 안에 있을 때, 상기 제2위치들이 상기 제1위치들, 및 상기 전자 회로의 상기 제2부분의 모양에 대한 외삽(extrapolation)에 기반하여 결정된다.
상기 및 기타 특징들과 이점들이 첨부된 도면과 관련하여 이하의 비한정적인 구체적 실시예들의 내용을 통해 상세히 논의될 것이다.
도 1은 전자 회로들에 대한 광학 검사 시스템의 일 실시예의 간략화된 부분 상면도이다.
도 2는 라인 II-II를 따르는 도 1의 광학 검사 시스템의 간략화된 부분적 단면도이다.
도 3은 전자 회로의 변형을 정정하는 방법의 일 실시예를 블록도의 형식으로 도시한다.
도 4 및 5는 정정 부재 시 및 전자 회로의 변형을 정정하는 방법의 일 실시예가 구현될 때의 전자 회로의 다양한 분석 곡선들을 도시한다.
도 6은 전자 회로의 변형 정정 방법의 일 실시예가 구현될 때 전자 회로의 위치 및 기준 위치 사이의 다양한 거리에 대한 곡선을 도시한다.
도 7 및 8은 정정 방법의 실시예에 대한 두 가지 추가 이점들을 보이는 도 1의 광학 검사 시스템의 간략화된 부분 단면도들이다.
명료함을 위해 여러 도면들 안에서 동일한 구성요소들은 동일한 참조 부호로 표시하였으며, 도면들은 정확한 치수대로 그려진 것이 아니다. 이하의 설명에서, 다르게 지시되지 않는다면 "실질적으로", "거의", 그리고 "약" 이라는 말들은 "10% 이내"를 의미한다. 또한, 본 내용의 이해를 위해 유용한 구성요소들만이 도시되고 설명될 것이다. 특히 이후 기술될, 인쇄 회로 이송 수단 및 광학 검사 시스템의 카메라들 및 프로젝터들의 이송 수단은 당업자의 능력 안에 있으므로 상세히 설명되지 않는다.
도 1은 전자 회로 Card의 검사 시스템(10)을 아주 개략적으로 도시한다. 전자 회로는 보통, 서포트를 통해 서로 연결되는 전자적 구성요소들의 어셈블리를 나타내는 것으로, 상기 서포트는 이러한 상호연결을 형성하기 위해 전자적 구성요소들 없이 단독으로 사용되거나, 전자적 구성요소들을 부착하기 위한 수단과 함께 제공된다. 일 예로서, 서포트는 인쇄 회로, 및 용접 페이스트 블록을 가열함으로써 얻어지는 납땜 이음들을 통해 인쇄 회로에 부착되는 전자적 구성요소들이다. 이 경우, 전자 회로는 보통, 인쇄 회로 자체(전자적 구성요소들이나 용접 페이스트 블록들 없음), 용접 페이스트 블록들과 함께 제공되나 전자적 구성요소들은 제공되지 않는 인쇄 회로, 가열 동작 이전에 용접 페이스트 블록들 및 전자적 구성요소들과 함께 제공되는 인쇄 회로, 또는 납땜 이음들을 통해 인쇄 회로에 부착되는 전자적 구성요소들과 함께 제공되는 인쇄 회로를 나타낸다. 회로 Card의 치수는 예컨대, 50mm에서 550mm까지 가변되는 길이와 폭을 가지는 직사각형 카드에 해당한다.
검사될 전자 회로 Card는 컨베이어(12), 예컨대 평면 컨베이어 상에 위치된다. 컨베이어(12)는 회로 도입 위치 및 검사 위치에서 회로 복구 위치까지 X 방향, 예컨대 수평 방향을 따라 회로 Card를 옮길 수 있다. 일례로서, 컨베이어(12)는 도시되지 않은 회전하는 전동 모터를 통해 구동되는 롤러들 및 띠들의 어셈블리를 포함할 수 있다. 한 변형예로서, 컨베이어(12)는 전자 회로 Card가 올려져 있는 캐리지를 옮기는 선형 모터를 포함할 수 있다.
광학 검사 시스템(10)은 프로젝터들 P, 예로서 도 1에 개략적으로 도시된 4 개의 정렬된 프로젝터들을 구비하는, 회로 Card에 대한 이미지 투사 장치를 포함한다. 시스템(10)은 이미지 센서들 또는 디지털 카메라들 C을 포함하는 이미지 획득 장치를 더 포함한다. 일례로서, 16 개의 카메라들이 도 1에 개략적으로 도시되며, 이들은 프로젝터들 P의 행의 어느 한 측 상에서 2 행의 카메라들로 정렬되며, 각각의 프로젝터 P는 실질적으로 카메라 C에 의해 차지된 각각의 코너가 있는 정사각형의 중앙에 위치한다. 이후 프로젝터-카메라 블록(14)이라 불리는 프로젝터들 P과 카메라들 C을 구비하는 어셈블리는 컨베이어(15)에 의해 Y 방향을 따라, 예컨대 X 방향에 직교하는 수평 방향을 따라 옮겨질 수 있다. 일례로서, 프로젝터-카메라 블록은 Y 방향을 따라 다른 위치에서 점선(14')으로 보여졌다.
광학 검사 시스템(10)은 전자적 회로 Card의 3 차원적 이미지를 결정할 수 있다. 이하의 설명에서, 3 차원 이미지나 3D 이미지는 예컨대 회로의 외부 표면의 적어도 일부분에 대한 수 백만 개의 포인트들을 포함하는 포인트들의 클라우드를 나타내며, 여기서 상기 표면의 각각의 포인트는 3 차원 공간 기준 시스템과 관련하여 결정되는 그 좌표로 추적된다. 또한 이차원 이미지, 또는 2D 이미지는 카메라들 C 중 하나에 의해 획득되고 픽셀 어레이에 대응하는 디지털 이미지를 나타내는 데 사용된다. 이하의 설명에서, 다르게 지시되지 않는 한, 이미지라는 용어는 2 차원 이미지를 일컫는다. 또한, 이하의 설명에서, 프로젝터-카메라 블록(14)의 시계는 이미지 획득 중에 카메라들 C에 의해 캡처되고 3 차원 이미지를 결정할 수 있는 실제 공간의 일부를 나타낸다.
카메라들 C 및 프로젝터들 P은 이미지 처리 컴퓨터 시스템(16)에 연결된다. 프로세싱 시스템(16)은 프로세서, 및 프로세서에 의해 실행되어 프로세싱 시스템(16)이 원하는 기능들을 실행할 수 있게 하는 명령어들이 안에 저장되어 있는 비휘발성 메모리를 포함하는 다양한 타입의 메모리들을 포함할 수 있다. 변형예로서, 시스템(16)은 전용 전자 회로, 또는 다양한 기술들의 복수의 프로세싱 유닛들의 조합에 상응할 수 있다. 프로세싱 시스템(16)은 검사될 회로 Card에 대한, 예컨대 경계선(fringes)을 포함하는 이미지들의 투사를 통해 회로 Card의 3 차원 이미지를 결정할 수 있다.
3 차원 이미지가 정확히 결정되게 하기 위해, 카메라들 C에 의해 획득되는 2 차원 이미지들이 흐릿해서는 안된다. 따라서 회로 Card는 카메라들 C의 포커스 영역 안에 위치되어야 한다. 이를 위해, 회로 Card는 카메라들 C 관련 알려진 위치를 가진 기준 평면(PREF)의 레벨에서 컨베이어(12)에 의해 옮겨진다.
그러나 인쇄 회로는 변형, 특히 휨(warping) 또는 왜곡을 가질 수 있다. 그에 따라 카메라들 C의 심도가 충분히 커서 어떤 회로 변형에서도 회로의 첨예한 이미지들이 획득될 수 있게 확실히 해야 한다. 이는 깊은 심도를 얻을 수 있는 값비싼 카메라들 및 광기계 시스템들의 사용을 요한다.
또한, 회로 Card의 치수는 일반적으로 카메라들 C의 시계보다 크다. 그에 따라, 전체 회로 Card의 3 차원적 이미지에 대한 결정은 프로젝터-카메라 블록(14)을 Y 방향을 따라 회로 Card 관련 복수의 고정 위치들로 가져감으로써 얻어지며, 이미지들은 프로젝터-카메라 블록(14)의 각각의 위치에서 카메라들 C에 의해 획득된다. 그러한 위치들을 지금부터 이미지 획득 위치들이라 부른다. 획득될 이미지들의 개수를 줄이기 위해, 이미지 획득 위치들은 이미지 획득 위치에서의 카메라들 C의 시계 상의 회로 Card의 일부가 다음 이미지 획득 위치에서의 카메라들 C의 시계 상의 회로 Card의 일부를 가능하다면 최소한으로 커버하도록 선택되어야 한다.
그러나 회로가 예컨대 국지적으로 프로젝터-카메라 블록(14)과 마주하는 볼록 모양을 가지는 경우, 회로 Card의 일부는 다양한 이미지 획득 위치들에서 카메라들 C의 시계 바깥에 유지될 수 있다. 따라서, 두 개의 연속적인 이미지 획득 위치들에서 카메라들 C에 의해 획득되는 회로 Card의 부분들에 대한 이미지들의 부분적 중복을 제공하는 것이 필요하다. 이것이 전체 회로 Card의 3 차원 이미지 결정 동작의 듀레이션을 증가시킨다.
또한, 카메라들은 회로 상의 프로젝터들에 의해 투사된 입사 빔들의 직접적인 반사를 수신하지 않기 위해 프로젝터들을 기준으로 정렬된다. 이를 위해, 카메라들의 광학 축들 및 관련 프로젝터들의 광학 축들 사이에서 일반적으로 최소 각도가 제공되어야 한다. 이 각도는 회로가 평평하다고 간주하여 결정된다. 이 각도는 다양한 상반하는 파라미터들에 의해 결정된다. 기계적 부피를 줄이고 방사선 분석의 균형을 개선하기 위해서는 이 각도가 가능하면 작은 것이 바람직하다. 그러나, 카메라들의 눈부심을 피하고 시스템 정확도를 개선하기 위해서는 이 각도가 가능하면 큰 것이 바람직하다.
그러나 회로 Card가 돔 모양을 가지는 경우, 프로젝터들에 의해 방출된 빔들은 회로가 평평한 경우와 비교해 어긋나서 카메라들 C에 도달할 수 있다. 카메라들의 광학 축들 및 프로젝터들의 광학 축들 간 각도들에 대한 결정은 상술한 제한사항들 및 회로 Card의 변형 가능성이 고려되도록 요망되는 경우 어려울 수 있다.
따라서, 일 실시예의 목적은 앞서 서술한 광학 검사 시스템의 단점들 전부나 일부를 극복하기 위한 것이다.
일 실시예의 다른 목적은 광학 검사 시스템의 카메라들에 의한 이미지 획득 중에 전자 회로들의 변형을 보상하는 것이다.
일 실시예의 또 다른 목적은 카메라들의 심도를 줄이는 것이다.
일 실시예의 또 다른 목적은 두 개의 연속 이미지 획득 위치들로의 카메라들의 시계들의 중복을 줄이는 것이다.
일 실시예의 또 다른 목적은 카메라들을 프로젝터들 가까이로 가져가는 것이다.
일 실시예의 또 다른 목적은 전자 회로의 완전한 3 차원 이미지를 결정하는 동작의 듀레이션을 줄이는 것이다.
일 실시예의 또 다른 목적은 정정 방법이 산업적 스케일에서의 사용과 양립하도록 하는 것이다.
도 2는 광학 시스템(10)의 일 실시예의 라인 II-II를 따라 도 1의 단순화된 부분 단면도를 도시한다. 컨베이어(12)는 도 2에서 도시되지 않는다. 일례로서, 회로 Card는 일반적으로, 예시 목적으로 과장되어 있는 하향 볼록성을 가진 것으로 보여진다. 그러나, 회로 Card의 변형이 Y 방향을 따라 일정할 수 없다는 것은 자명할 것이다. 특히, X 방향에 직교하는 횡단면에서, 회로 Card는 상향 볼록성을 가진 부분들과 하향 볼록성을 가진 부분들을 포함할 수 있다. 그러나, 휘어짐(warping)의 경우, 일반적으로 변형은 실질적으로 방향 X와 무관하다. 일반적으로 50mm에서 550mm로 가변하는 길이 및 폭을 가진 직사각형 카드 모양을 가진 회로 Card에 있어서, X 및 Y 방향에 직교하는 Z 방향을 따라 측정된 변형은 일반적으로 수 밀리미터 미만이다.
일 실시예에 따르면, 광학 검사 시스템(10)에 의해 검사되도록 의도되지 않을 수 있는 회로 Card의 경계들을 가능하면 제외한, 전체 회로 Card의 3 차원 이미지에 대한 결정이 회로 Card 관련 복수의 위치들에서 Y 방향을 따라 프로젝터-카메라 블록(14)을 옮김으로써 수행된다.
일 예로서, 프로젝터-이미지 블록(14)의 일반적 시계가 두 개의 점선들 R1, R2로 개략적으로 보여졌다. 기준 Cardi는 전자 회로 Card의 일부를 나타내고, 그 3 차원 이미지가 프로젝터-카메라 블록(14)의 주어진 이미지 획득 위치에 대해 카메라들 C이 획득한 이미지들에 기반하여 프로세싱 시스템(16)에 의해 결정될 수 있다.
i가 1에서 N까지 가변하는 정수일 때, 정수 N의 회로 부분들 Cardi의 3 차원 이미지들이 획득되어, 전체 회로 Card의 3 차원 이미지를 결정하도록 해야 한다. 일 예로서, N은 통상적으로 1에서 10까지 가변한다. 각각의 회로 부분 Cardi는 도 2의 최좌측 경계인 처음 경계 BIi 및 도 2의 최우측 경계인 마지막 경계 BFi를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 회로 경계들을 가능하면 제외한 전체 회로 Card의 3 차원 이미지를 결정하기 위해 획득될 이미지들의 개수를 줄이기 위해, 이미지 획득 위치들은 이미지 획득 위치에서의 프로젝터-카메라 블록(14)의 시계 내 회로 부분 Cardi 및 다음 이미지 획득 위치에서의 프로젝터-카메라 블록(14)의 시계 내 회로 부분 Cardi+1 사이의 중복이 Y 방향을 따라 측정된 회로 부분 Cardi의 길이의 20% 미만이 되도록, 바람직하게는 실질적으로 0이 되도록 선택된다. 이것은 회로 부분 Cardi의 최종 경계 BFi가 실질적으로, 다음 회로 부분 Cardi+1의 최초 경계 BIi+1에 상응함을 의미한다.
시스템(10)은 도 1에 도시되지 않은 것으로, 회로 Card를 프로젝터-카메라 블록(14)과 가깝거나 그로부터 멀리 가져갈 수 있는 디바이스(20)를 포함한다. 디바이스(20)는 회로 Card의 두 개의 서로 다른 부분들을 독립적으로 각각 Z 방향을 따라 옮길 수 있다. 일 예로서, Z 방향은 수직 방향이다.
일 실시예에 따르면, 디바이스(20)는 실질적으로 X 방향을 따라 뻗어 있는 두 개의 서포트들(22, 24)을 포함한다. 서포트(22)는 회로 Card의 측면 경계(26)에 대해 지탱할 수 있는 상위 종단(23)을 포함하고, 서포트(24)는 회로 Card의 반대 측면 경계(28)에 대해 지탱할 수 있는 상위 종단(25)을 포함한다. 종단들(23 및 25)은 도시되지 않았으나, 전자 회로들을 이송할 수 있게 하는 띠들을 포함할 수 있다. 일례로서, 각각의 종단(23, 25)은 X 방향을 따라 회로 Card의 전체 폭에 걸쳐 뻗어 있는 평평한 부분을 포함한다. 일 예로서, 서포트들(22, 24)이 회로 Card의 경계들(26, 28)에 대해 옮겨질 때, 도 2에는 도시되지 않은 컨베이어(12)의 띠가 회로 Card의 경계(26) 및 서포트(22) 사이나 회로 Card의 경계(28) 및 서포트(24) 사이에 샌드위치 되어 있을 수 있다.
디바이스(20)는 서포트(22)의 상단의 높이(Z1)와 서포트(24) 상단의 높이(Z2)를 서로 독립적으로 변경할 수 있다. 일 예로서, 디바이스(20)는 두 개의 모터들(30, 32), 예컨대 각각이 Y 방향에 평행한 축을 중심으로 캠(34, 36)을 회전시키는 스텝 바이 스텝(step-by-step) 로터리 전동 모터들을 포함한다. 각각의 캠(34, 36)은 예를 들어, 관련 서포트(22, 24)의 일부분이 그 위에 놓여지는 외부 프로필을 가지는 캠이다. 높이 Z1은 캠(34)의 각(angular) 위치에 좌우되고, 높이 Z2는 캠(36)의 각 위치에 좌우된다. 모터들(30, 32)은 프로세싱 시스템(16)에 의해 제어된다. 변형예로서, 서포트들(22, 24)을 Z 방향을 따라 직접 옮기는 선형 액츄에이터들이 사용될 수 있다.
디바이스(20)는 서포트(22) 상에 회로 Card의 경계(26)를 고정시키기 위한 디바이스(38) 및 서포트(24) 상에 경계(28)를 고정시키기 위한 디바이스(40)를 더 포함한다. 각각의 고정 디바이스(38, 40)는 Z 방향을 따르는 관련 서포트(20, 22)의 이동을 뒤따른다. 고정 시스템들(38, 40)은 회로 Card가 X 방향을 따라 이미지 획득이 수행되는 위치로 옮겨진 뒤에, 서포트들(22, 24)에 대해 회로 Card의 경계들(26, 28)을 유지시키도록 프로세싱 시스템(16)에 의해 제어된다. 일 예로서, 각각의 고정 디바이스(38, 40)는 프로세싱 시스템(16)에 의해 제어되는 액츄에이터에 의해 액츄에이팅되는 클램프에 대응한다.
도 3은 전자 회로의 변형을 보상하거나 정정하는 방법의 일 실시예를 블록도 형식으로 도시한다. 단계들의 사이클은 프로젝터-카메라 블록(14)의 소정 이미지 획득 위치에 대응하는 회로 부분 Cardi의 3 차원 이미지 결정 중에 설명될 것이다. 그러한 사이클은 각각의 회로 부분 Cardi마다 반복된다. 이 실시예의 원리는 전체 회로 부분 Cardi이 평면 PREF 가까이에 위치되도록 회로 부분 Cardi의 이미지들의 획득 중에 높이 Z1 및 Z2를 변경하는 것이다. 이것은 경계들 BIi 및 BFi를 실질적으로 평면 PREF 안에 가져감으로써 얻어질 수 있다. 따라서 높이들 Z1 및 Z2가 각각의 이미지 획득 위치마다 변경될 수 있다.
단계 50에서, 프로세싱 시스템(16)은 프로젝터-카메라 블록(14)의 카메라들 C에 의해 획득될 수 있는 회로 부분 Cardi에 대한 이미지들의 선명도를 결정한다. 일 실시예에 따라, 단계 50은 카메라들 C에 의한 회로 부분 Cardi의 2 차원 이미지들의 획득 없이 구현된다. 제1예에 따르면, 거리 측정 장치, 예컨대 레이저 거리 탐색기(range-finder)가 제공되어 프로세싱 시스템(16)에 연결될 수 있다. 프로세싱 시스템은 거리 탐색기에 의해 제공되는 측정치들로부터 카메라들 C에 의해 획득된 회로 부분 Cardi의 이미지들의 선명도가 무엇이 되어야 할지를 결정한다. 일 실시예에 따라, 단계 50은 카메라들 C가 아닌 이미지 획득 장치들에 의해 회로 부분 Cardi의 2 차원 이미지들의 획득을 통해 구현된다. 일 실시예에 따라, 단계 50은 프로젝터-카메라 블록(14)의 카메라들 C에 의한 회로 부분 Cardi의 2 차원 이미지들의 획득을 통해 구현된다. 그러면 프로세싱 시스템(16)은 회로의 회로 부분 Cardi의 3 차원 이미지를 결정할 수 있다. 프로세싱 시스템(16)은 2 차원 이미지들의 분석을 통해 회로 부분 Cardi이 카메라들 C에 의해 획득된 2 차원 이미지들 상에 명확히 나타나는지 여부, 또는 3 차원 이미지에 대한 결정을 결정한다. 특히, 프로세싱 시스템(16)은 회로 부분 Cardi가 부분적으로나 전체적으로 카메라들 C의 포커스 영역 안에 위치되는지, 카메라들 C의 최초의 선명한(sharp) 평면 앞에 위치하는지, 카메라들 C의 마지막 선명한 평면 뒤에 위치하는지 여부를 판단할 수 있다. 이 방법은 단계 52에서 계속된다.
단계 52에서, 프로세싱 시스템(16)은 카메라 C에 의해 획득되거나 카메라들 C에 의해 획득될 수 있는 2 차원 이미지들의 선명도가 원하는 정확도로 3 차원 이미지를 결정하기 충분한지 여부를 판단한다. 부분 Cardi의 전체나 일부가 카메라들 C에 의해 획득되거나 획득되어야 할 화상들 상에서 선명하게 나타나지 않는 경우, 방법은 단계 54에서 계속된다.
단계 54에서, 프로세싱 시스템(16)은 전체 회로 부분 Cardi이 카메라들 C에 의해 획득되거나 획득되어야 할 이미지들 상에 선명하게 나타나도록 하기 위해 제공되어야 할 높이들 Z1 및 Z2를 결정한다.
일 예로서, 제1회로 부분 Card1은 알려진 위치를 갖는 경계 26에 가깝다. 사실상 경계 26은 초기에, 카메라들 C의 포커스 영역의 일부인 기준 평면 PREF 안에서 유지된다. 이 경우, 높이 Z2는 회로 부분 Cardi의 마지막 경계 BF1가 다시 기준 평면 PREF 안으로 들어오도록 변경된다. 높이 Z2의 새 값은 예컨대, 거리 탐색기 측정치들에 대한 분석을 통해 결정된 평면 PREF 관련 경계 BF1의 위치, 카메라들 C가 아닌 이미지 획득 장치들에 의해 획득된 이미지들, 카메라들 C에 의해 획득된 이미지들에 기반하고/하거나 회로 부분 Card1의 3D 이미지의 결정 중에 결정된다.
일 예로서, 회로 부분 Cardi에 대해, 경계 BIi는 이전 사이클에서 높이 Z1 및 Z2의 설정 뒤에 평면 PREF 안이나 적어도 카메라들 C의 포커스 영역 안에 위치된다. 이 경우, 높이들 Z1 및 Z2는 최초 경계 BIi가 기준 평면 PREF 안에 유지되도록, 그리고 최종 경계 BFi가 기준 평면 PREF 안에 옮겨지도록 변경된다. 높이 Z1 및 Z2의 새 값들은 거리 탐색기 측정치들에 대한 분석을 통해 결정된 평면 PREF 관련 경계 BF1의 위치, 카메라들 C가 아닌 이미지 획득 장치들에 의해 획득된 이미지들, 카메라들 C에 의해 획득된 이미지들에 기반하고/하거나 회로 부분 Card1의 3D 이미지의 결정 중에 결정된다. 이 방법은 단계 56에서 계속된다.
단계 56에서, 서포트들(22 및 24)의 상부들이 각자 높이 Z1 및 Z2까지 이동하도록 프로세싱 시스템(16)에 의해 모터들(30 및 32)이 액츄에이팅된다. 이 방법은 단계 50에서 계속된다.
단계 52에서, 전체 부분 Cardi가 카메라들 C에 의해 획득되거나 획득되어야 할 화상들 상에서 선명하게 나타나면, 방법은 단계 57에서 계속된다.
단계 57에서, 회로 부분 Cardi의 2 차원 이미지들이 프로젝터-카메라 블록(14)의 카메라들 C에 의해 획득되고, 프로세싱 시스템(16)은 회로의 회로 부분 Cardi에 대한 3 차원 이미지를 결정한다. 그러나, 단계 50에서 2 차원 이미지들이 이미 카메라들 C에 의해 획득되어졌고, 3 차원 이미지가 이미 결정되었다면, 단계 57은 존재하지 않는다. 단계 50에서 2 차원 이미지들이 카메라들 C에 의해 이미 획득되어졌으나 3 차원 이미지에 대한 결정은 없었다면, 3 차원 이미지가 단계 57에서 결정된다. 이 방법은 단계 58에서 계속된다.
단계 58에서, 프로세싱 시스템(16)은 전체 회로 부분 Cardi+1이 프로젝터-카메라 블록(14)의 다음 위치에서 카메라들 C에 의해 획득될 이미지들 상에 선명하게 나타나도록 높이 Z1 및 Z2의 새 값들을 결정한다.
일 예로서, 회로 부분 Cardi에 대해, 경계 BIi는 이전 사이클에서 높이 Z1 및 Z2의 설정 뒤에 평면 PREF 안이나 적어도 카메라들 C의 포커스 영역 안에 실질적으로 위치된다. 이 경우, 높이 Z1 및 Z2는 실질적으로 회로 부분 Cardi의 최종 경계 BFi에 대응하는 부분 Cardi+1의 최초 경계 BIi+1이 기준 평면 PREF 안에 유지되도록, 그리고 부분 Cardi+1의 마지막 경계 BFi+1가 기준 평면 PREF 안으로 돌아오도록 변경될 수 있다. 회로 부분 Cardi+1의 어떤 이미지도 아직 획득되지 않았기 때문에, 예컨대, 회로 부분 Cardi+1이 회로 부분 Cardi과 실질적으로 동일한 모양을 가진다는 것을 고려하거나, 앞선 회로 부분들 Cardi, Cardi-1, Cardi-2,...의 곡선 변화를 참작하거나, 앞서 측정된 동일한 전자 회로들의 프로필들을 참작하거나, 검사될 회로 부분 Cardi의 순시적 측정을 통하거나, 이러한 해법들의 조합에 의해, 높이 Z1 및 Z2의 새 값들이 부분 Cardi의 일반적인 모양으로부터의 외삽을 통해 결정될 수 있다. 이 방법은 서로 독립적으로, 예컨대 연속적으로나 적어도 부분적으로 동시에 수행될 수 있는 단계들 60 및 62에서 계속된다.
단계 60에서, 높이들 Z1 및 Z2 각각의 높이들에 대한 새 값들로 서포트들(22 및 24)을 옮기도록, 프로세싱 시스템(16)에 의해 모터들(30 및 32)이 액츄에이팅된다. 이 방법은 단계 50에서 계속된다.
단계 62에서, 프로젝터-카메라 블록(14)은 회로 부분 Cardi+1의 3차원 이미지에 대한 결정을 위해 Y 방향을 따라 다음 위치로 옮겨진다. 단계 62는 단계 58 및/또는 단계 60에서 적어도 부분적으로 동시에 수행될 수 있다. 이 방법은 단계 50에서 계속된다.
도 4는 서포트들(22 및 24)의 상부들이 가로축에 해당하는 기준 평면 PREF 안에 위치할 때 X 방향에 직교하는 단면 평면 상에서의 회로 Card의 평균 프로파일에 대해 Z 방향을 따라 측정한, 높이 H를 보이는 곡선 C1의 예를 도시한다. 이 예에 따르면, 인쇄 회로 Card는 실질적으로 최대 4mm의 편향을 가진 상태로 실질적으로 대칭적인 일반 하향 볼록성을 가진다. 곡선 C2는 높이 Z2의 변경 이후 회로 Card의 중간 라인을 나타낸다. 높이 Z2의 변경 이전의 경계들 BI1 및 BF1이 보여졌고, 높이 Z2의 변경 후의 경계 BF1'가 보여졌다. 경계 BF1'는 곡선 C2의 전체 회로 부분 Card1이 기준 평면 PREF에 가까이 위치하도록, 실질적으로 기준 평면 PREF 안으로 옮겨진다.
도 5는 도 4와 유사하며, 회로 부분 Card2의 이미지 획득을 위해 높이들 Z1 및 Z2의 변경 후 회로 Card의 평균 프로파일의 높이 H를 보이는 곡선 C3의 예를 도시한다. 그것은 정정 이전의 경계들 BI2 및 BF2와, 높이들 Z1 및 Z2의 변경 후의 경계들 BI2' 및 BF2'를 보인다. 경계들 BI1' 및 BF2'는 곡선 C3의 전체 회로 부분 Card2이 기준 평면 PREF에 가까이 위치하도록, 실질적으로 기준 평면 PREF 안으로 옮겨진다.
도 6은 각각의 회로 부분 Card1에서 CardN까지에 대한 이미지 획득 중에 기준 평면 PREF 및 X 방향에 직교하는 평면을 따라 단면도에서 보여진 회로 Card의 한 포인트 사이에서 Z 방향을 따라 측정된 거리 E의 변형 커브 C4를 도시한다. 최대 간격은 116㎛ 만으로, 즉 4mm인 회로 Card의 최대 편향보다 훨씬 작게 나타난다. 따라서, 각각의 회로 부분 Card1에서 CardN이 정정 방법이 구현될 때 획득된 이미지들 상에 선명하게 나타나도록 확실히 하기 위해 제공될 카메라들 C의 심도는 정정이 없을 때 필요한 심도보다 적다.
일반적으로, 광학 검사 시스템(10) 및 특히 카메라들 C을 보정(calibrating)하는 단계를 제공할 필요가 있다. 이것은 보정될 파라미터들에 따라 적응된 도구들의 사용을 통해 수행될 수 있다. 일 예로서, 두 개의 보정 도구들(64, 66)이 도 1 및 2에서 컨베이어(12)의 어느 일 측에서 보여지고 있다. 보정 동작을 수행하기 위해, 프로젝터-카메라 블록(14)은 각각의 보정 도구(64, 66) 위에 연속적으로 수직방향으로 오기 위해 컨베이어(15)에 의해 옮겨진다. 보정 동작은 일반적으로, 고려된 보정 도구에 좌우되는 연속 동작들에 따라 보정 도구(64, 66)의 위치를 변경할 것을 필요로 한다. 일 예로서, 보정 도구(64)는 기하학 테스트 패턴에 대응한다. 테스트 패턴(64)은 선회 축(68) 상에서 조립된다. 보정 동작은 다양한 기울기에 따른 선회 테스트 패턴(64)를 포함한다. 일 예로서, 보정 도구(66)는 카메라들 C의 방사성(radiometric) 보정을 위해 사용된다. 보정 동작은 보정 도구(66)를 카메라들 C을 기준으로 Z 방향을 따라 옮기는 동작을 포함한다. 종래에 광학 검사 시스템은 보정 동작들을 수행하기 위해 보정 도구들(64, 66)의 이동에 전용되는 모터들을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 보정 도구(64)는 서포트(22)에 연결되고, 보정 도구(66)는 서포트(24)에 연결된다. 일 예로서, 보정 도구(66)는 서포트(24)에 대해 견고하게 조립되고 Z 방향을 따라 서포트(24)와 나란하게 옮겨진다. 일 예로서, 서포트(22)는 서포트(22)의 높이 Z1에 좌우되는 경사에 따라 보정 도구(64)를 선회시키기 위해 보정 도구(64)를 지탱할 수 있는 핑거(70)를 포함한다. 도시되지 않은 탄력적 리턴(return) 수단이 제공되어 보정 도구(64)를 평형 위치로 다시 영구적으로 가져갈 수 있다. 이 실시예는 보정 도구들(64, 66)을 옮기기 위해 디바이스(20)를 바람직하게 사용할 수 있다. 그러면 더 이상 전용 액츄에이션 수단을 제공할 필요가 없다.
도 7은 정정 방법의 일 실시예를 구현하는 것의 또 다른 이점을 예시한다. 회로 Card가 기준 평면 PREF 를 따라 뻗어있을 때 프로젝터-카메라 블록(14)의 시계 내 회로 부분 Cardi의 마지막 경계 BFi가 다음 회로 부분 Cardi+1의 최초 경계 BIi+1에 상응하도록 프로젝터-카메라 블록(14)이 옮겨짐이 바람직하다. 그러나, 회로가 정정 부재 시, 상향 볼록성을 가지는 부분(커브 C6)을 포함할 때, 회로의 소정 부분들은 프로젝터-카메라 블록(14)의 시계 안에 더 이상 존재하지 않는다. 정정 부재 시, 회로의 가능한 변형들을 참작하기 위해 오버사이즈화된 인접 시계들 간 중복 영역들의 제공이 필요하게 된다. 그러면 회로 Card가 실질적으로 평면인 경우와 유사한 경우로 돌아가는 것이 가능하다.
도 8은 정정 방법의 일 실시예를 구현하는 것의 또 다른 이점을 예시한다. 카메라들 C은 프로젝터들에 의해 방출되는 입사 빔들의 직접 반사 영역 안에 있지 않도록, 프로젝터들 P에 대해 배치된다. 개략적으로, X 방향에 직교하는 평면에서, 각각의 프로젝터 P가 회로 부분 Cardi를 커버하는 정점각(apical angle) α를 가지는 원뿔에 따라 입사 빔을 방출한다고 간주할 때, 회로가 기준 평면 PREF 를 따라 뻗어있는 경우에 카메라들 C는 경계 BIi 또는 BFi를 가로지르는 수직 축을 기준으로 각도 α 너머에 정렬되어야 한다. 도 8에서 평평한 회로 Card인 경우의 직접 반사 영역의 한계치가 점선들(80)로 경계지어진다. 그러나 회로가 상향 볼록성을 가진 부분(곡선 C7)을 포함할 때, 입사 빔의 직접 반사 영역이 변경된다. 도 8에서 볼록한 회로 Card인 경우의 직접 반사 영역의 한계치가 점선들(82)의 선으로 경계 지어진다. 그에 따라, 정정 부재 시, 소정 카메라들 C가 회로의 볼록 부분에 의해 변경된 직접 반사 영역 안에 위치되도록 광선들이 빗나갈 수 있다.
특정 실시예들이 기술되었다. 당업자에게 다양한 치환과 변경이 생겨날 수 있다. 특히, 상술한 시스템(10)은 대상에 대한 이미지 투사를 통해 대상의 3 차원 이미지를 결정하는 방법을 구현할 수 있으나, 이러한 3 차원 이미지 결정 방법은 예컨대, 회로 상으로의 이미지 투사 없이 카메라들에 의해 획득되는 이미지들의 분석 방법들을 구현함으로써 달라질 수 있다.

Claims (10)

  1. 상기 전자 회로의 이미지들에 대한 센서들(C), 상기 전자 회로의 두 부분들이 위에 놓여지도록 되어 있는 적어도 두 서포트들(22, 24), 및 각각의 서포트의 위치를 서로 독립적으로 변경하는 디바이스(20)를 포함하는 전자 회로 (Card)의 광학 검사 시스템(10).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전자 회로 (Card)는 인쇄 회로를 포함하고, 각각의 서포트(22, 24)가 상기 인쇄 회로의 측면 경계(26, 28)를 지지하도록 되어 있는 전자 회로 (Card)의 광학 검사 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전자 회로 (Card)를 제1방향을 따라 이송할 수 있는 제1컨베이어(12)를 포함하고, 상기 서포트들(22, 24)은 상기 제1방향과 나란하게 뻗어 있는 전자 회로 (Card)의 광학 검사 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이미지 센서들(C)을 제1방향과 나란하지 않고, 특히 상기 제1방향에 수직인 제2방향을 따라 이송할 수 있는 제2컨베이어(15)를 포함하는 전자 회로 (Card)의 광학 검사 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 장치(20)는 상기 제1 및 제2방향과 나란하지 않고, 특히 상기 제1 및 제2방향들에 직교하는 제3방향을 따라 각각의 서포트(22, 24)를 서로 독립적으로 옮길 수 있는 전자 회로 (Card)의 광학 검사 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서포트들(22, 24) 상에 상기 전자 회로 (Card)의 부분들(26, 28)을 고정시키기 위한 장치(38, 40)를 포함하는 전자 회로 (Card)의 광학 검사 시스템.
  7. 전자 회로 (Card)의 적어도 두 부분들(26, 28)이 두 개의 서포트들(22, 24) 상에 놓이는 상기 전자 회로의 광학 검사 방법에 있어서, 상기 방법은
    이미지 센서들(C)을 통한 상기 전자 회로 이미지들의 연속적인 획득, 및 연속적 획득 사이에, 각각의 서포트의 위치를 서로 독립적으로 변경하는 단계를 포함하는 전자 회로 광학 검사 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이미지 센서들(C)은 상기 전자 회로 (Card)와 관련하여, 적어도, 상기 전자 회로의 제1부분(Card1)에 대한 이미지들을 획득하기 위한 제1위치에서 상기 전자 회로의 제2부분(Card2)에 대한 이미지들을 획득하기 위한 제2위치로 옮겨지고, 상기 서포트들(22, 24)은 상기 이미지 센서들이 제1위치에 있을 때 제1위치로 옮겨지고, 상기 이미지 센서들이 제2위치에 있을 때 상기 제1위치와 다른 제2위치들로 옮겨지는 전자 회로 광학 검사 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전자 회로 (Card)의 제1부분(Card1)은 상기 서포트들(22, 24)이 상기 제1위치들에 있을 때 상기 이미지 센서들(C)의 포커스 영역 안에 있고, 상기 전자 회로의 제2부분(Card2)는 상기 서포트들(22, 24)이 상기 제2위치들에 있을 때 상기 이미지 센서들의 포커스 영역 안에 있는 전자 회로 광학 검사 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 서포트들(22, 24)이 상기 제1위치들 안에 있을 때, 상기 제2위치들이 상기 제1위치들, 및 상기 전자 회로의 상기 제2부분(Card1)의 모양에 대한 외삽(extrapolation)에 기반하여 결정되는 전자 회로 광학 검사 방법.
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