KR100578560B1 - 자동 광학 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판의 패턴 검사에서 광의 손실을 막고 균일한 휘도를 얻을 수 있는 자동 광학 검사 시스템의 조명장치에 관한 것이다. 본 발명의 인쇄회로기판의 미세 패턴을 광학적으로 검사하는 패턴 검사 장치는 인쇄회로기판의 패턴을 촬영하는 촬영유닛과, 인쇄회로기판의 촬영영역으로 광을 조사하는 조명유닛 및 조명유닛과 인쇄회로기판 사이에 설치되는 그리고 인쇄회로기판의 촬영영역으로부터 벗어나 유실되는 광을 모아 인쇄회로기판의 촬영영역으로 광을 유도(안내)하는 도광부재를 포함한다.
패턴, 조명, 광원, 밝기 균일도

Description

자동 광학 검사 장치 {AUTOMATED OPTICAL INSPECTION MACHINE}
도 1은 일반적인 자동 광학 검사 장치에서 광의 손실이 발생되는 것을 보여주는 도면;
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자동 광학 검사 장치를 보여주는 도면;
도 3은 확산막이 추가된 도광부재를 갖는 자동 광학 검사 장치를 보여주는 도면;
도 4는 도광부재의 변형예가 적용된 자동 광학 검사 장치를 보여주는 도면;
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자동 광학 검사 장치를 보여주는 도면;
도 6a는 광의 손실이 있는 일반적인 자동 광학 검사 장치로부터 얻은 영상이미지;
도 6b는 도 6a에서의 영상 밝기 데이터의 프로파일;
도 7a는 광 손실을 막아주는 도광부재가 적용된 본 발명의 자동 광학 검사 장치로부터 얻은 영상이미지;
도 7b는 도 7a에서의 영상 밝기 데이터의 프로파일이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
110 : 촬영유닛
120 : 조명유닛
130 : 도광부재
140 : 영상처리부
본 발명은 자동 광학 검사 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판의 패턴 검사에서 광의 손실을 막고 균일한 휘도를 얻을 수 있는 자동 광학 검사 장치에 관한 것이다.
근래에 와서 액정 디스플레이 장치의 구동 집적회로(LCD Driver IC), 메모리 및 LSI 등의 각종 반도체 집적회로 및 초소형 제품 등에 사용되는 주요 재료의 하나인 인쇄회로기판은 필름, 테이프 등의 형태로 제조되고 있다.
이러한 인쇄회로기판 중에 TAB(Tape Automatic Bonding) 또는 COF(Chip On Film) 기판이라 통칭되는 회로가 많이 사용되고 있다. 이러한 필름/테이프 형태의 인쇄회로기판은 노광, 현상, 에칭 등의 제조 공정을 통하여 패턴이 형성되는데, 이러한 패턴은 반도체 디바이스가 점점 초소형화 됨에 따라 극 미세화 되어 작업자의 눈을 통한 패턴 결함 검사가 점점 불가능해지고 있는 실정이다. 따라서 인쇄회로기판의 패턴 결함을 정확하게 검출하는 것이 자동 광학 검사장치의 핵심인 검사 신뢰성 향상에 중요한 요인이 된다.
더욱이 점점 더 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판 중 패턴 폭이 극 미세화 가 이루어지고 있는 TAB,COF 기판을 검사함에 있어서, 기존 조명장치에서 발생하는 밝기의 한계, 및 검사 영역내의 광의 균일도는 매우 중요하다. 그러나 기존 조명장치는 광원의 광이 검사대상물 표면까지 도달하기 전에 광의 손실이 크게 발생되어 결국 광의 손실 후에 남은 광의 양만이 렌즈를 통하여 이미지 센서로 전달되기 때문에 안정화된 이미지를 얻기가 어려웠다.
도 1에서와 같이, 기존의 조명 장치는 광원으로부터 광이 검사 대상물 표면상으로 조사되는 과정에서 광의 손실이 크게 발생되는 것을 알 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 광의 손실을 최소화하여 광의 밝기를 향상시키고, 패턴 표면 전체적으로 보다 균일한 휘도를 얻어 검사 신뢰성을 얻을 수 있는 자동 광학 검사 장치를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 인쇄회로기판의 미세 패턴을 광학적으로 검사하는 자동광학 검사 장치는 상기 인쇄회로기판의 패턴을 촬영하는 촬영유닛; 상기 인쇄회로기판의 촬영영역으로 광을 조사하는 조명유닛; 및 상기 조명유닛과 상기 인쇄회로기판 사이에 설치되는 그리고 상기 인쇄회로기판의 촬영영역으로부터 벗어나 유실되는 광을 모아 상기 인쇄회로기판의 촬영영역으로 광을 유도(안내)하는 도광부재를 포함한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 조명유닛은 상기 인쇄회로기판의 상부 또는 하부에 배치된다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 도광부재는 상기 인쇄회로기판의 촬영영역으로 광이 지나가는 광통로와, 상기 광통로 둘레를 감싸도록 설치되어 상기 광통로로부터 벗어나는 광을 모아주는 반사면을 갖는 반사체를 포함한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 반사면은 상기 광의 산란을 위한 요철들을 포함한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 반사체는 상기 반사면으로부터 반사되는 광을 상기 인쇄회로기판의 촬영영역으로 균일하게 출사시키기 위한 확산막을 더 포함한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 반사체는 상기 반사면으로부터 반사되는 광을 상기 인쇄회로기판의 촬영영역으로 균일하게 출사시키기 위한 반투명 또는 투명한 확산막을 더 포함한다.
예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 7b에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.
예컨대, 자동 광학 검사 장치에는 인쇄회로기판의 패턴 상부에서 광을 조사 하여 그 반사영상으로 검사하는 반사광 영상 검출 방식과, 인쇄회로기판의 패턴 하부에서 광을 조사하여 그 투과영상에 의하여 검사하는 투과광 영상 검출 방식이 있으며, 도 2는 전술한 반사광 영상 검출 방식이 적용된 자동 광학 검사 장치를 보여주는 도면이고, 도 5는 후술한 투과광 영상 검출 방식이 적용된 자동 광학 검사 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동 광학 검사 장치의 주요 구성을 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 자동 광학 검사 장치(100)는 촬영유닛(110), 조명유닛(120), 도광부재(130) 그리고 영상처리부(140)를 포함한다.
상기 촬영유닛(110)은 CCD 라인센서(112)와 같은 이미지 센서와 렌즈(114)를 갖는 CCD 카메라로써, 인쇄회로기판(10)의 패턴을 촬상하여 상기 인쇄회로기판(10)에 대한 영상 데이터를 획득하게 된다. 이렇게 획득된 영상 데이터는 영상 처리부(140)로 제공된다.
상기 영상 처리부(140)는 전형적인 컴퓨터 시스템으로 구비되어, 자동 광학 검사에 따른 제반 동작을 제어, 처리하게 된다. 상기 영상 처리부(140)는 상기 촬영유닛으로부터 영상 데이터를 받아서 상기 인쇄회로기판(10)의 패턴이 양호한지 불량하지를 판별하게 된다.
한편, 상기 조명유닛(120)은 상기 촬영유닛(110) 아래에 배치된다. 이 조명유닛(120)은 인쇄회로기판의 패턴에 대한 영상 데이터를 획득하기 위한 광을 출력하게 된다. 상기 조명유닛(120)의 광원으로는 선형 배열된 다수의 발광다이오드, 선형튜브 형광램프,할로겐,메탈할라이드 등이 사용될 수 있다.
본 발명에서 가장 중요한 구성요소인 상기 도광부재(130)는 상기 조명유닛(120)과 상기 인쇄회로기판(10) 사이에 설치된다. 이 도광부재(130)는 상기 인쇄회로기판(10)의 촬영영역(검사영역)으로부터 벗어나 유실되는 광을 모아서 상기 인쇄회로기판(10)의 촬영영역으로 유도(안내)하는 역할을 한다.
상기 도광부재(130)는 측면이 반사면(132a)에 의해 둘러싸여지고 상부와 하부가 개방된 광통로(132b)를 갖는 반사체(132)를 포함한다. 상기 조명유닛(120)의 광은 상기 반사체(132)의 광통로(132b)를 지나서 상기 인쇄회로기판(10)의 촬영영역으로 조사된다. 상기 광통로(132b)에서 벗어나는 광은 광통로를 둘러싸고 있는 반사면(132a)에 반사되어 인쇄회로기판(10)의 촬영영역으로 모아지게 된다. 예컨대, 상기 반사체(132)의 반사면(132a)은 알루미늄, 은, 각종 도금막과 같은 금속막으로 이루어질 수 있다. 물론, 상기 반사체 자체를 알루미늄 소재로 제작할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 자동 광학 검사 장치(100)는 인쇄회로기판의 촬영영역으로부터 벗어나 유실되는 조명유닛(120)의 광을 굴절 반사를 통해 촬영영역(검사영역)으로 광의 방향을 바꾸어주는 도광부재(130)를 갖는데 그 구조적인 특징이 있는 것이다. 이러한 구조적인 특징에 의하면, 광의 손실을 최소화하여 광의 밝기가 현저하게 높아지는 각별한 효과를 갖는다.
도 3에서와 같이, 상기 도광부재(130)인 반사체(132)의 반사면(132a)에는 확산막(134)이 추가적으로 설치될 수 있다. 이 확산막(134)은 상기 반사면(132a)으 로부터 반사되는 광을 상기 인쇄회로기판(10)의 촬영영역으로 균일하게 출사시키기 위한 것으로, 시트 형태로 부착하거나 또는 반사면에 도포함으로써 설치될 수 있다.
상기 확산막(134)은 상기 반사면(132a)으로부터 출사되는 반사광을 확산, 산란시켜서 광의 밝기와 반사각을 향상시킴으로서, 상기 인쇄회로기판으로 조사되는 광의 휘도를 균일하게 하는 기능, 광 확산성 및 휘도의 균일성을 증가시킬 수 있다. 즉, 상기 확산막(134)은 상기 반사면으로부터 반사되는 광의 반사각을 넓히고, 광을 더욱 밝게 출사함으로써, 인쇄회로기판(10)에 형성된 미세 회로 패턴의 리드와, 리드들 사이의 공간 영역을 확실하게 촬상할 수 있도록 한다. 상기 확산막(134)은 예를 들어, 아크릴수지, 폴리카보네이트수지, 비정성 폴리올레핀수지 등의 반투명/투명수지, 유리 등의 무기투명재료 또는 그들의 복합체가 사용될 수 있다.
도 4는 도광부재의 변형예가 적용된 자동 광학 검사 장치를 보여주는 도면이다.
도 4에 도시된 본 발명의 자동 광학 검사 장치(100)는 도 2에 도시된 자동 광학 검사 장치(100)와 동일한 구성과 기능을 갖는 촬영유닛, 조명유닛, 도광부재 그리고 영상처리부를 포함하며, 이들에 대한 설명은 앞에서 상세하게 설명하였기에 본 실시예에서는 생략하기로 한다. 다만, 본 실시예에서는 상기 도광부재(130)인 반사체(132)가 광의 산란을 위한 요철(137)들이 형성된 반사면(136)을 갖는데 그 구조적인 특징이 있다. 이러한 요철들을 갖는 반사면은 평평한 반사면에 비해 보다 균일한 휘도를 얻을 수 있다.
한편, 도 5에는 투과광 영상 검출 방식이 적용된 자동 광학 검사 장치가 도시되어 있다. 도 5의 자동 광학 검사 장치(100')는 도 2에 도시된 자동 광학 검사 장치(100)와 동일한 구성과 기능을 갖는 촬영유닛(110), 조명유닛(120), 도광부재(130) 그리고 영상처리부(140)를 포함하되, 본 실시 예에서는 인쇄회로기판의 상부에 촬영유닛(110)이 배치되고, 조명유닛(120)은 상기 인쇄회로기판의 하부에 배치되며, 도광부재(130)는 상기 조명유닛(120)과 상기 인쇄회로기판 사이에 배치된다. 상기 조명유닛(120)은 상기 인쇄회로기판(10)의 패턴에 대한 영상 데이터를 획득하기 위해 투과광을 출력하게 되며, 이 투과광 중에서 인쇄회로기판의 촬영영역으로부터 벗어나는 투과광은 상기 도광부재(130)에 의해 반사 및 유도되어 상기 인쇄회로기판으로 조사된다. 상기 도광부재는 도 2에 도시된 도광부재와 동일한 기능을 수행하며, 도 3 및 도 4에 도시된 도광부재가 사용될 수 있다.
도 6a는 광의 손실이 있는 자동 광학 검사 장치로부터 얻은 영상이미지이며, 도 6b는 도 6a에서의 영상 밝기 데이터의 프로파일이다. 도 7a는 광 손실을 막아주는 도광부재가 적용된 자동 광학 검사 장치로부터 얻은 영상이미지이며, 도 7b는 도 7a에서의 영상 밝기 데이터의 프로파일이다. 도 6b 및 도7b에서 Y축은 빛의 밝기, X축은 픽셀개수를 나타낸다.
도 6b의 프로파일은 밝기가 약 200 레벨 전후에서 불균일하게 형성되지만, 도 7b의 프로파일은 밝기가 도 6b와 비교하여 평균적으로는 40레벨 정도, 패턴성분의 최대밝기를 기준으로는 50레벨 이상 밝아지고, 전체적으로 밝기가 균일해진 것을 알 수 있다. 따라서 이들 두 프로파일을 비교해보면, 본 발명의 자동 광학 검사 장치는 약 20 % 이상 밝아지고, 밝기 균일도가 크게 향상되었음을 알 수 있다.
상기 인쇄회로기판은 필름, 테이프 형태의 TAB, COF 기판일 수 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 자동 광학 검사 장치의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 자동 광학 검사 장치는 조명유닛에서 발산된 광의 손실을 최소화하여 인쇄회로기판의 촬영영역의 밝기와 밝기의 균일도를 향상시킬 수 있어 점점 미세 패턴화 되어 가는 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판의 검사에 있어서 최적의 이미지를 얻을 수 있다.

Claims (8)

  1. 인쇄회로기판의 미세 패턴을 광학적으로 검사하는 자동 광학 검사 장치에 있어서:
    상기 인쇄회로기판의 패턴을 촬영하는 촬영유닛;
    상기 촬영유닛 아래에 설치되어 상기 인쇄회로기판의 촬영영역으로 광을 조사하는 조명유닛; 및
    상기 조명유닛과 상기 인쇄회로기판 사이에 설치되는 그리고 상기 인쇄회로기판의 촬영영역으로부터 벗어나 유실되는 광을 모아 상기 인쇄회로기판의 촬영영역으로 광을 유도(안내)하는 도광부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광부재는 상기 인쇄회로기판의 촬영영역으로 광이 지나가는 광통로와, 상기 광통로 둘레를 감싸도록 설치되어 상기 광통로로부터 벗어나는 광을 모아주는 반사면을 갖는 반사체를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검사 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 반사면은 상기 광의 산란을 위한 요철들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검사 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 반사체는 상기 반사면으로부터 반사되는 광을 상기 인쇄회로기판의 촬영영역으로 균일하게 출사시키기 위한 확산막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검사 장치.
  5. 인쇄회로기판의 미세 패턴을 광학적으로 검사하는 자동 광학 검사 장치에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 패턴을 촬영하는 촬영유닛;
    상기 인쇄회로기판에 대해 상기 촬영유닛과는 반대측에 배치되어 상기 인쇄회로기판의 촬영영역으로 광을 조사하는 조명유닛;
    상기 조명유닛과 상기 인쇄회로기판 사이에 설치되는 그리고 상기 인쇄회로기판의 촬영영역으로부터 벗어나 유실되는 광을 모아 상기 인쇄회로기판의 촬영영역으로 인도(유도)하는 도광부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검사 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 도광부재는
    상기 인쇄회로기판의 촬영영역으로 광이 지나가는 광통로와, 상기 광통로 둘레를 감싸도록 설치되어 상기 광통로로부터 벗어나는 광을 반사하여 모아주는 반사면을 갖는 반사체를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검사 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 반사면은 상기 광의 산란을 위한 요철을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검사 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 반사체는 상기 반사면으로부터 반사되는 광을 상기 인쇄회로기판의 촬영영역으로 균일하게 출사시키기 위한 반투명 또는 투명한 확산막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검사 장치.
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