KR101262950B1

KR101262950B1 - 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101262950B1
Application number: KR1020120149102A
Authority: KR
Inventors: 진병진; 정승배; 서승우
Original assignee: (주)온테스트
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2013-05-09
Also published as: WO2014098345A1

Abstract

본 발명은 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연결 부위에 기 설정된 유효 범위 내 주파수 및 파형을 포함하는 진동을 제공하고 저항값을 측정하여 반복적 패턴 필터링을 수행함으로써 이를 통해 탐지된 저항값과 진동 값의 패턴을 분석하여 균열 관련 정보에 대응시켜 출력하도록 하여 접촉부의 불량 상태의 검출 변별력을 매우 향상시키고, 락 인 알고리즘(Lock-in Algorithm)을 이용하여 반복적 패턴 필터링을 수행함으로써 연결 부위의 균열 상태에 따라 서로 상이하게 구분되는 정확한 패턴으로 출력하도록 하여 연결 부위의 균열 정도의 분별 정확도를 매우 향상시키며, 진동 값 및 저항값을 고속으로 정밀 측정하고 접촉 상태에 따른 구분 패턴을 증폭 탐지함으로써 일반적으로 측정하는 방식으로는 식별할 수 없는 미세 균열 상태까지도 패턴을 이용하여 정확히 식별하도록 하여 연결 부위의 균열 정도를 매우 정밀한 정도로 구분하여 파악할 수 있는 효과가 있다.

Description

전자기기의 접촉부 균열 검출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CRACK DETECTION OF CONTACT UNIT OF ELECTRONIC DEVICE}

본 발명은 균열 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 전자기기에서 솔더로 이루어진 PCB 또는 패키지(Packgage) 간의 접촉부의 균열 상태를 검출하는 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근의 휴대용 전자기기에서는, 특히 반도체 패키지 내의 연결부위나 패키지와 PCB(Printed Circuit Board) 연결 부위의 미세한 균열(micro crack) 검출이 점점 중요해지고 있다.

휴대용 전자기기에서 미세 균열 검출이 중요한 이유는, 휴대용 전자기기가 그 특성상 소형화로 인해 반도체 및 전기회로의 집적도가 점점 높아지고 그에 따라 발열에 의한 휨(warpage)과 뒤틀림이 일반적인 전자기기에 비해 자주 발생하며, 휴대에 따른 사용 충격에 의해서 불량이 발생할 가능성이 점점 높아지기 때문이다.

이러한 미세균열은 시간이 지날수록 점점 커져서 전자기기의 불량을 유발하게 되어 제품의 수명을 단축하게 하는 중요한 인자로 작용하며, 전자기기의 정상동작과 이상동작을 반복하는 요인이 되어 제품 전체의 안정성이나 신뢰성을 떨어뜨리는 주요한 요소가 된다.

도 12는 전자기기에서 사용하는 일반적인 반도체 패키지의 접촉부의 예시도이며, 도 13은 일반적인 반도체 패키지의 접촉 상태 불량의 예시도다.

도 12에 도시한 바와 같이, 패키지의 접촉부는 패키지의 후면 또는 측면에 배치되어 또 다른 패키지 또는 PCB와 접촉하도록 구성되는데, 최근의 패키지는 고집적화를 구현하기 위해 접촉부를 패키지의 후면에 배치하는 추세이다.

또한, 도 13에 도시한 바와 같이, 패키지에서 문제가 발생하는 경우는 접촉부의 접촉 상태 불량인 경우가 많은데, 이는 냉납 등으로 인해 솔더 볼(Solder Ball)에 크랙이 발생하거나 솔더 볼 자체의 들뜸으로 인한 접촉 상태 불량이 거의 대부분이다.

그러나, 이러한 솔더 볼의 정상적이지 않은 접촉 상태를 검출하여 전자기기의 오작동을 사전에 방지하거나 전자기기가 불량이 되기 전에 초기에 검출하는 것은 쉽지 않다.

접촉부의 접촉 상태를 식별하기 위한 종래의 방법으로는 카메라를 통한 영상 분석이나 육안을 통한 시각적 검사가 있었으나, 이러한 경우는 접촉부가 완전히 파괴되어 영상 분석이나 시각적으로 분별 가능한 상태가 되는 정도에 이르러야만 검출이 가능하므로 실효성이 크지 않다.

특히나, 최근의 패키지는 후면에 접촉부가 배치되어 있는 이유로 이미 접촉이 완료된 상태에서는 이러한 시각적(Vision) 검출 방식은 활용하기 힘들다.

더불어, 접촉부에 매우 미세한 균열이 발생하여 비전 검사로는 검출이 불가능하나 향후 전자기기에 오작동을 발생시키는 상태로 전이될 가능성이 큰 접촉부의 연결 부위에 대해서는 그 검출의 실효성이 더더욱 없다.

또한, 접촉부의 접촉 상태를 식별하기 위한 종래의 또 다른 방법으로 접점 측정법(대표적으로 저항 변화관찰)으로 검출하는 방식이 있었으나, 이 역시 미세한 균열은 그 저항값의 변화가 작고 검출기기와 연결시의 부하(Force)에 의해서 변별력을 상실하는 게 일반적이다.

즉, 상술한 접점 측정법으로 접촉 상태를 식별하기 위해서는 패키지를 지그의 소켓에 장착시켜 검사를 진행해야 하는데, 소켓에 장착시 소켓의 누르는 압력에 의해 패키지에 불량이 발생한 연결 부위의 균열이 복구되어 접촉 상태가 변하는 경우가 자주 발생하여 접촉 상태를 정확히 파악할 수 없었다.

이러한 이유들로 인해, 접점 측정법 역시 소정의 연결 부위에 대해 접촉 상태가 정상인지 완전 파괴 상태인지 정도는 분별이 가능하나 미세한 균열이 발생한 연결 부위에 대한 식별의 실효성은 매우 적었다.

따라서, 이러한 접점 측정법으로는 균열의 상태가 크거나 완전히 접촉부의 연결 부위가 파괴된 부분에 한해서만 그 저항값의 변화가 커서 식별할 수 있을 뿐, 상술한 바와 같이 미세 균열 상태가 발생한 연결 부위에 대해서는 검출의 변별력이 없었다.

이와 더불어, 종래의 접촉 상태의 식별 방법들은 검사 대상의 연결 부위가 정상 상태인지 불량 상태인지 정도를 판별할 수 있을 뿐, 정확한 균열의 정도나 균열의 진행 상태에 대한 정보를 제공하지 않아 균열의 검출 이후에도 해당 연결 부위에 대한 조처 또는 해당 전자기기의 대한 사후 처리가 매우 곤란했다.

한국 등록 특허 제10-0207004호

전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시 예의 목적은 연결 부위에 기 설정된 유효 범위 내 주파수 및 파형을 포함하는 진동을 제공하고 저항값을 측정하여 반복적 패턴 필터링을 수행함으로써 이를 통해 탐지된 저항값과 진동 값의 패턴을 분석하여 균열 관련 정보에 대응시켜 출력하도록 한 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시 예의 다른 목적은 락 인 알고리즘(Lock-in Algorithm)을 이용하여 반복적 패턴 필터링을 수행함으로써 연결 부위의 균열 상태에 따라 서로 상이하게 구분되는 정확한 패턴으로 출력하도록 한 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시 예의 또 다른 목적은 진동 값 및 저항값을 고속으로 정밀 측정하고 접촉 상태에 따른 구분 패턴을 증폭 탐지함으로써 일반적으로 측정하는 방식으로는 식별할 수 없는 미세 균열 상태까지도 패턴을 이용하여 정확히 식별하도록 한 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치는 전자기기에 사용되며 하나 이상의 접촉부를 통해 상호 연결된 PCB(Printed Circuit Board) 또는 패키지(Package)인 제1 검사체 및 PCB 또는 패키지인 제2 검사체 간의 상기 접촉부의 균열을 검출하는 장치로서, 상기 제1 검사체 및 제2 검사체 중 적어도 하나 이상에 기 설정된 유효 범위 내의 주파수 및 파형을 갖는 진동을 제공하는 진동부, 상기 진동을 감지하는 진동 감지 센서를 구비한 진동 감지부, 상기 진동 감지부로부터 전송되는 상기 주파수 및 파형을 포함하는 진동 값을 측정하는 센싱부, 상기 진동이 제공되는 중에, 상기 접촉부의 저항값을 측정하는 저항값 측정부, 상기 주파수 및 파형을 포함하는 진동 값과 측정되는 상기 저항값을 입력받아 상기 진동 값과 상기 저항값을 이용하여 반복적 패턴 발생을 필터링하는 연산부 및 상기 저항값 및 상기 반복적 패턴 필터링의 연산 결과를 기 설정된 균열 판단에 따라 구분하거나 상이한 균열 상태 확인이 가능한 표현으로 출력하는 제어부를 포함한다.

상기 연산부는 락 인 알고리즘(Lock-in Algorithm)을 사용하여 진동의 가변에 따른 저항의 변화 관계가 균열의 종류에 따라 불규칙하게 미세 변화되는 반복 패턴을 필터링하는 것이 바람직하다.

상기 제어부는 적어도 4가지 이상으로 측정된 저항값 및 패턴 필터링의 연산 결과를 이용하여 균열의 종류를 구분하여 출력할 수 있다.

이때, 상기 제어부는 상기 균열의 종류를 상기 연결 부위의 균열 상태를 균열이 없는 정상 상태, 전체적으로 균열이 발생한 균열 상태, 연결이 파괴된 완전 파괴 상태 및 상기 균열 상태와 상이한 접촉 상태로서 일부만 균열이 발생한 미세 균열 상태 중 하나로 구분하는 것이 바람직하다.

상기 저항값 측정부는 상기 저항값의 측정 방식으로서 4선 방식(4-wire method)을 이용할 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 방법은 전자기기에 사용되며 하나 이상의 접촉부를 통해 상호 연결된 PCB(Printed Circuit Board) 또는 패키지(Package)인 제1 검사체 및 PCB 또는 패키지인 제2 검사체 간의 상기 접촉부의 균열을 검출하는 장치의 접촉부 균열 검출 방법으로서, 진동부가 상기 제1 검사체 및 제2 검사체 중 적어도 하나 이상에 기 설정된 유효 범위 내의 주파수 및 파형을 갖는 진동을 제공하는 단계, 진동 감지부가 상기 진동을 감지하는 단계, 센싱부가 상기 진동 감지부로부터 전송되는 상기 주파수 및 파형을 포함하는 진동 값을 측정하는 단계, 저항값 측정부가 상기 진동이 제공되는 중에, 상기 접촉부의 저항값을 측정하는 단계, 연산부가 상기 주파수 및 파형을 포함하는 진동 값과 측정되는 상기 저항값을 입력받아 상기 진동 값과 상기 저항값을 이용하여 반복적 패턴 발생을 필터링하는 단계 및 제어부가 상기 저항값 및 상기 반복적 패턴 필터링의 연산 결과를 기 설정된 균열 판단에 따라 구분하거나 상이한 균열 상태 확인이 가능한 표현으로 출력하는 단계를 포함한다.

상기 패턴 필터링 수행 단계는 상기 연산부가 락 인 알고리즘(Lock-in Algorithm)을 사용하여 진동의 가변에 따른 저항의 변화 관계가 균열의 종류에 따라 불규칙하게 미세 변화되는 반복 패턴을 필터링하는 것이 바람직하다.

상기 균열 관련 정보 출력 단계는 상기 제어부가 적어도 4가지 이상으로 측정된 저항값 및 패턴 필터링의 연산 결과를 이용하여 균열의 종류를 구분하여 출력할 수 있다.

이때, 상기 균열 관련 정보 출력 단계는 상기 제어부가 상기 균열의 종류를 상기 연결 부위의 균열 상태를 균열이 없는 정상 상태, 전체적으로 균열이 발생한 균열 상태, 연결이 파괴된 완전 파괴 상태 및 상기 균열 상태와 상이한 접촉 상태로서 일부만 균열이 발생한 미세 균열 상태 중 하나로 구분하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 저항값 측정 단계는 상기 저항값 측정부가 상기 저항값의 측정 방식으로서 4선 방식(4-wire method)을 이용할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치 및 방법은 연결 부위에 기 설정된 유효 범위 내 주파수 및 파형을 포함하는 진동을 제공하고 저항값을 측정하여 반복적 패턴 필터링을 수행함으로써 이를 통해 탐지된 저항값과 진동 값의 패턴을 분석하여 균열 관련 정보에 대응시켜 출력하도록 하여 접촉부의 불량 상태의 검출 변별력을 매우 향상시키는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치 및 방법은 락 인 알고리즘(Lock-in Algorithm)을 이용하여 반복적 패턴 필터링을 수행함으로써 연결 부위의 균열 상태에 따라 서로 상이하게 구분되는 정확한 패턴으로 출력하도록 하여 연결 부위의 균열 정도의 분별 정확도를 매우 향상시키는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치 및 방법은 진동 값 및 저항값을 고속으로 정밀 측정하고 접촉 상태에 따른 구분 패턴을 증폭 탐지함으로써 일반적으로 측정하는 방식으로는 식별할 수 없는 미세 균열 상태까지도 패턴을 이용하여 정확히 식별하도록 하여 연결 부위의 균열 정도를 매우 정밀한 정도로 구분하여 파악할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치의 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치의 동작 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정상 상태의 접촉부.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 균열 상태의 접촉부.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 균열 상태의 접촉부.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 완전 파괴 상태의 접촉부.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정상 상태의 저항값과 패턴 필터링을 통한 결과를 도시한 그래프.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 균열 상태의 저항값과 패턴 필터링을 통한 결과를 도시한 그래프.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 균열 상태의 저항값과 패턴 필터링을 통한 결과를 도시한 그래프.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 완전파괴 상태의 저항값과 패턴 필터링을 통한 결과를 도시한 그래프.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 방법의 순서도.
도 12는 일반적인 패키지의 접촉부의 예시도.
도 13은 일반적인 패키지의 접촉 상태 불량의 예시도.

상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시 예들을 통해 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치(100)의 블록도다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치(100)는 전자기기에 사용되며 하나 이상의 접촉부를 통해 상호 연결된 PCB(Printed Circuit Board) 또는 패키지(Package)인 제1 검사체 및 PCB 또는 패키지인 제2 검사체 간의 상기 접촉부의 균열을 검출하는 장치로서, 상기 제1 검사체 및 제2 검사체 중 적어도 하나 이상에 기 설정된 유효 범위 내의 주파수 및 파형을 갖는 진동을 제공하는 진동부(110), 상기 진동을 감지하는 진동 감지 센서를 구비한 진동 감지부(120), 상기 진동 감지부(120)로부터 전송되는 상기 주파수 및 파형을 포함하는 진동 값을 측정하는 센싱부(130), 상기 진동이 제공되는 중에, 상기 접촉부의 저항값을 측정하는 저항값 측정부(140), 상기 주파수 및 파형을 포함하는 진동 값과 측정되는 상기 저항값을 입력받아 상기 진동 값과 상기 저항값을 이용하여 반복적 패턴 발생을 필터링하는 연산부(150) 및 상기 저항값 및 상기 반복적 패턴 필터링의 연산 결과를 기 설정된 균열 판단에 따라 구분하거나 상이한 균열 상태 확인이 가능한 표현으로 출력하는 제어부(160)를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치(100)는 상술한 바와 같이 외부의 진동에 의한 영향으로 발생하는 저항 변화를 검출함으로써 미세 균열까지도 정확하게 검출할 수 있는 장치다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치(100)는 전자기기의 오작동의 중요한 원인인 PCB 간, 패키지 간 또는 PCB와 패키지 간의 접촉불량을 검출하는 장치로서, 본 발명에서 패키지는 반도체 패키지를 의미한다.

더불어, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치(100)는 균열 관련 정보의 출력을 출력부(170)에서 처리하도록 기능을 제어부(160)와 분리하는 것도 가능하다.

한편, 상기 접촉부는 상기 제1 검사체 및 상기 제2 검사체가 접촉하는 연결 부위를 의미하는 것으로서, 상기 제1 검사체 또는 상기 제2 검사체 중 하나 이상에 포함되는 연결 부위를 의미하며, 더욱 상세하게는 솔더 볼을 포함하여 솔더링(Soldering)되어 전기적 연결 특성을 갖는 상기 제1 검사체 및 상기 제2 검사체의 연결 부위를 뜻한다.

바람직한 실시 예로서, 상기 진동부(110)는 소형 진동 모터나 소형 진동자를 구비하는 것이 바람직하며, 상기 소형 진동 모터나 소형 진동자가 상기 제1 검사체 또는 상기 제2 검사체에 접촉하여 직접적인 진동을 제공하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 진동 감지부(120) 역시, 진동 감지 센서를 구비하여 상기 진동 감지 센서가 상기 제1 검사체 또는 상기 제2 검사체에 직접 접촉하여 상기 진동부(110)가 제공하는 진동을 측정하는 것이 바람직하다.

상기 센싱부(130)는 상기 진동 값을 측정하는 데, 이때 측정하는 진동 값은 상기 진동의 주파수 또는 파형 중 하나 이상을 포함하여 상기 진동 감지 센서가 측정한 주파수 또는 파형을 포함하는 진동 값을 정밀하게 센싱한다.

상기 연산부(150)는 유효 범위 내에서 가변되는 진동의 주파수 또는 파형과 정밀하게 고속 측정한 상기 저항값을 서로 대응하되, 이를 그 주파수 또는 파형의 가변에 따라 반복적으로 패턴 필터링을 수행하여 기 설정된 기준에 따른 패턴으로 생성한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치(100)는, 이러한 패턴 필터링 및 패턴 생성의 바람직한 실시 예로서, 락 인 알고리즘(Lock-in Algorithm)을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치(100)는 고속 측정한 진동 값 및 저항값의 패턴 필터링 및 패턴 생성을 통해 소정 연결 부위의 접촉 상태에 대한 검출 변별력을 높이고 균열 상태를 정확하게 판단할 수 있으며, 패턴의 구분을 통해 미세한 균열이 발생하여 종래의 방법으로 검출이 곤란한 접촉 상태까지도 검출할 수 있다.

이처럼, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치(100)는 연결 부위에 기 설정된 유효 범위 내 주파수 및 파형을 포함하는 진동을 제공하고 저항값을 측정하여 반복적 패턴 필터링을 수행하는 것, 즉 진동을 가하며 해당 진동의 가변성과 미세한 저항 차이를 이용한 패턴 필터링을 통해 검출하여 탐지된 저항값과 진동 값의 패턴을 분석하여 균열 관련 정보에 대응시켜 출력하여 접촉부의 불량 상태의 검출 변별력을 매우 향상시킨다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치(100)의 동작 구성도다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치(100)는 상술한 바와 같이 상기 진동부(110)로서 제1 검사체(2) 또는 제2 검사체(3)에 접촉하는 소형 고속 진동 모터 또는 진동자(vibrator)를 이용할 수 있다.

상기 진동부(110)는 전원을 제공하는 전원부(180: Power Supply)를 구비할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 상기 진동 감지부(120)는 상기 진동부(110)가 접촉하는 검사체(2 또는 3)에 접촉하는 진동 감지 센서(120: Vibration sensor)를 구비하여 상기 진동을 측정할 수 있다.

상기 저항값 측정부(140)는 도시한 바와 같이, 디지털 볼트 미터(141, DVM: Digital Volt Meter) 및 전류 공급부(145: Current Source)를 구비하고 4선 방식(5: 4-Wire Method)을 이용하여 저항값을 정밀하게 측정할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치(100)의 동작 방식을 설명하면 아래와 같다.

상기 진동부(110)는 소정의 유효 범위 내에서 지속적으로 가변하는 주파수와 파형을 갖는 진동을 검사체(2)에 가하고, 상기 진동으로부터 발생하는 진동 값을 상기 진동 감지 센서(120)로부터 수집하여 상기 센싱부(130)에서 센싱하며, 이와 동시에 상기 저항값 측정부(140)에서 상술한 4선 방식(5)을 이용하여 상기 가변하는 진동에 대응하는 저항값을 동시에 고속으로 측정한다.

상기 진동부(110)에서 제공하는 진동 값(주파수 또는 파형)이 가변하는 이유는 매우 정밀한 진동자라고 할지라도 진동부(110) 자체의 물리적 오차 범위 또는 진동부(110)와 검사체(2)와의 접촉 상태 등 다양한 이유로 인해 유효 범위 내에서 진동 오차가 발생하기 때문이다.

상술한 바와 같이, 상기 저항값 측정부(140)는 상기 저항값의 측정 방식으로서 4선 방식(5: 4-wire method)을 이용할 수 있는데, 상기 4선 방식(5)은 기본적으로 고정된 저항의 저항값을 정밀하게 측정하기 위한 것으로, 특히 본 발명의 실시 예에서는 전류 공급부(145)로부터 고정 전류를 제공하고 상기 디지털 볼트 미터(141)를 이용하여 측정된 전압 값을 통해 상기 진동에 따른 저항값의 변화를 계산함에 있어 접촉저항이나 측정을 위한 케이블 연결에서 발생하는 왜곡도 배제한 값을 얻기 위해서 적용한다.

이는, 고속으로 제공되는 진동에 의한 저항값을 매우 정밀하게 측정하여야 하기 때문에 그 센싱을 위한 측정 케이블에 의한 저항값의 왜곡도 무시할 수 없는 요인이 되기 때문이다.

이렇게, 상기 4 선 방식(5)을 이용함으로써, 상기 저항값 측정부(140)는 저항값 측정을 위한 케이블의 내부저항에 의한 왜곡이 배제된 실제 저항값을 정밀하게 측정할 수 있어 측정된 저항값의 신뢰도를 높일 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치(100)의 연산부(150)는 상기 저항값 측정부(140)에서 측정한 저항값을 가변하는 진동 값과 대응하여 패턴 필터링을 수행한다.

상기 패턴 필터링의 바람직한 실시 예로서, 상술한 락 인 알고리즘을 적용할 수 있는데, 상기 락 인 알고리즘이란 기본적으로 미소 신호(Micro Signal)를 측정하는 데 있어서 다양한 노이즈에 의해 필요한 정밀도를 얻을 수 없는 경우와 같이 노이즈가 많은 환경에서 원하는 신호를 얻기 위해 사용되는 알고리즘이다.

즉, 상기 락 인 알고리즘은 특정하게 반복하는 외부변화에 따른 미세한 측정결과를 검출하는 것으로, 반복하는 외부변화 외의 결과값은 제거하는 일종의 고차원 필터 알고리즘이다.

이때, 본 발명에서는 이와 같은 락 인 알고리즘의 고차원 필터링 기법을 이용하여 측정된 진동 값 및 상기 4선 방식(5)을 통해 고속으로 정밀 측정한 저항값의 변화를 패턴 필터링을 이용한 패턴 분석을 통해 균열 상태를 파악한다.

바람직한 실시 예로서, 상기 연산부(150)는 락 인 알고리즘을 사용하여 진동의 가변에 따른 저항의 변화 관계가 균열의 종류에 따라 불규칙하게 미세 변화되는 반복 패턴을 필터링한다.

특히, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치(100)는 실제로 측정 신호보다 훨씬 더 큰 노이즈가 있을 때 원하는 신호를 증폭시켜 획득하는데 사용하는 락 인 알고리즘의 원래의 목적에 더하여, 접촉부의 접촉 상태의 균열 정도에 따른 진동 값과 저항값에서 패턴을 필터링하는데 사용하여 이를 원하는 신호로 증폭시켜 균열로 인해 발생하는 노이즈를 원하는 신호로써 추출하는데 활용한다.

락 인 알고리즘과 같은 패턴 필터링을 통해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치(100)는 접촉부의 균열 진행 정도에 따라 미세한 균열 상태까지 정확하게 식별 가능하다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치(100)의 제어부(160)는 패턴 필터링한 결과를 패턴 분석을 통해 해당 검사체의 솔더 볼(1)을 포함하는 연결 부위에 대한 접촉 상태를 기 설정된 기준에 따른 균열 관련 정보로 판단한 후, 상기 균열 관련 정보를 출력부(170)를 통해 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다.

또한, 예를 들어, 상기 제어부(160)는 상기 연산부(150)의 연산 속도 제어, 상기 센싱부(130)의 측정 정밀도 설정 및 상기 디지털 볼트 미터(141)의 동작 제어 등 상기 연산부(150), 상기 센싱부(130) 및 상기 디지털 볼트 미터(141)의 다양한 동작을 제어할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치(100)는 락 인 알고리즘(Lock-in Algorithm)을 이용하여 반복적 패턴 필터링을 수행하여 연결 부위의 균열 상태에 따라 서로 상이하게 구분되는 정확한 패턴으로 출력할 수 있어 연결 부위의 균열 정도의 분별 정확도를 매우 향상시킨다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정상 상태의 접촉부이며, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 균열 상태의 접촉부이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 균열 상태의 접촉부이며, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 완전 파괴 상태의 접촉부로서, 도 3 내지 도 6은 솔더 볼(1)을 포함하는 제1 검사체(2) 및 제2 검사체(3)의 접촉 상태를 확대하여 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 접촉부의 연결 부위가 정상 상태인 경우는 솔더 볼(1)에 아무런 균열이 없으며 이 때문에 전기적으로 매우 안정적인 연결 상태를 유지할 수 있다.

도 4를 참조하면, 접촉부의 연결 부위가 미세 균열 상태인 경우는 접촉부의 일부분에 균열(8)이 발생한 상태로서, 시각적으로 확인되지 않거나 일반적인 저항 측정으로도 저항값의 변화가 발견되지 않는 경우로서 솔더 볼(1)의 내부 또는 외부에 미세한 균열이 발생하여 향후 전기적 접촉 상태가 불안정하게 되어 전자기기의 오작동이나 불량을 야기할 수 있는 잠재적 불량 상태이다.

즉, 상술한 미세 균열 상태는 일반적인 방식으로의 저항 측정은 정상상태와 차이가 없어 전기적인 연결 상태는 정상으로 유지할 수 있으나, 시간이 지나거나 외부적인 충격으로 균열이 진행되는 경우에 접촉 상태에 문제가 발생할 수 있는 상태를 의미한다.

도 5를 참조하면, 접촉부의 연결 부위가 균열 상태인 경우는 접촉부 전체에 균열(8)이 발생한 상태로서, 안정적인 전기적 연결성을 보장할 수 없는 상태를 의미한다.

도 6을 참조하면, 접촉부의 연결 부위가 완전 파괴 상태인 경우는 접촉부 연결이 파괴된 상태(8)로서, 전기적 연결성이 단절되어 있는 상태를 의미한다.

도 3 내지 도 6에서는 상기 접촉부의 연결 부위에 대해 솔더 볼(1)의 균열(8) 상태를 기준으로 설명하였으나, 상기 검사체(2,3)의 일부와 솔더 볼(1) 사이의 접촉 불량 등을 포함하여 본 발명의 실시 예에 따른 패턴 필터링을 통해 접촉 상태를 구분하고 이를 패턴 분석을 통해 대응하는 균열 관련 정보로 출력하도록 구성할 수도 있다.

한편, 바람직한 실시 예로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치(100)의 상기 제어부(160)는 적어도 4가지 이상으로 측정된 저항값 및 패턴 필터링의 연산 결과를 이용하여 균열의 종류를 구분하여 출력할 수 있다.

이때, 상기 제어부(160)는 상기 균열의 종류를 상기 연결 부위의 균열 상태를 균열이 없는 정상 상태, 전체적으로 균열이 발생한 균열 상태, 연결이 파괴된 완전 파괴 상태 및 상기 균열 상태와 상이한 접촉 상태로서 일부만 균열이 발생한 미세 균열 상태 중 하나로 구분하는 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정상 상태의 저항값(6)과 패턴 필터링을 통한 결과(7)를 도시한 그래프이며, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 균열 상태의 저항값(6)과 패턴 필터링을 통한 결과(7)를 도시한 그래프이고, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 균열 상태의 저항값(6)과 패턴 필터링을 통한 결과(7)를 도시한 그래프이며, 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 완전파괴 상태의 저항값(6)과 패턴 필터링을 통한 결과(7)를 도시한 그래프로서, 도 7 내지 도 10에서 굵은 선은 고속으로 측정한 저항값(6)을 의미하며, 얇은 선은 패턴 필터링을 통한 결과값(7)을 도시한 것이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 정상 상태에서는 접촉부의 저항값(6)은 실제 접촉저항 값을 일정 범위 내에서 유지하면서 지속적으로 출력하며, 상기 패턴 필터링에 따른 결과값(7)은 거의 직선을 유지한다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 균열 상태에서는 접촉부의 저항값(6)은 정상 상태와 유사하게 실제의 접촉저항 값을 지속적으로 출력하는 반면, 상기 패턴 필터링에 따른 결과값(7)은 일부 이상의 구간에서 상기 정상 상태의 값과 다른 특정한 값으로 수렴한다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 균열 상태에서는 접촉부의 저항값(6)과 상기 패턴 필터링에 따른 결과값(7)이 시간의 경과에 따라 유사한 파형을 보여준다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 완전 파괴 상태에서는 접촉부의 저항값(6)은 일부 이상의 구간에서 상기 디지털 볼트 미터의 최대값과 유사한 범위의 값을 출력하는 반면, 상기 패턴 필터링에 따른 결과값(7)은 상기 정상 상태와 유사한 범위 값으로 거의 직선을 유지한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에서는 접촉부의 접촉 상태를 솔더 볼의 균열 상태에 따라 미세 균열 상태를 포함하는 4 가지로 구분하였으나, 더욱 확장하여 기 설정된 기준에 따른 균열 상태의 진행 정도에 대응하도록 그 특징과 대응하는 패턴 필터링 및 패턴 분석을 통해 4 가지 이상도 가능함은 물론이다.

이처럼, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치(100)는 진동 값 및 저항값을 고속으로 정밀 측정하고 접촉 상태에 따른 구분 패턴을 증폭 탐지하여 일반적으로 측정하는 방식으로는 식별할 수 없는 미세 균열 상태까지도 패턴을 이용하여 정확히 식별할 수 있어 연결 부위의 균열 정도를 매우 정밀한 정도로 구분하여 파악할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 방법의 순서도다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 접촉부 균열 검출 방법은 전자기기에 사용되며 하나 이상의 솔더 볼(Solder Ball)을 포함하는 접촉부를 통해 상호 연결된 PCB(Printed Circuit Board) 또는 패키지(Package)인 제1 검사체 및 PCB 또는 패키지인 제2 검사체 간의 상기 접촉부의 균열을 검출하는 장치(100)의 접촉부 균열 검출 방법으로서, 진동부(110)가 상기 제1 검사체 및 제2 검사체 중 적어도 하나 이상에 기 설정된 유효 범위 내의 주파수 및 파형을 갖는 진동을 제공하는 단계(S10), 진동 감지부(120)가 상기 진동을 감지하는 단계(S20), 센싱부(130)가 상기 진동 감지부(120)로부터 전송되는 상기 주파수 및 파형을 포함하는 진동 값을 측정하는 단계(S20), 저항값 측정부(140)가 상기 진동이 제공되는 중에, 상기 접촉부의 저항값을 측정하는 단계(S30), 연산부(150)가 상기 주파수 및 파형을 포함하는 진동 값과 측정되는 상기 저항값을 입력받아 상기 진동 값과 상기 저항값을 이용하여 반복적 패턴 발생을 필터링하는 단계(S40) 및 제어부(160)가 상기 저항값 및 상기 반복적 패턴 필터링의 연산 결과를 기 설정된 균열 판단에 따라 구분하거나 상이한 균열 상태 확인이 가능한 표현으로 출력하는 단계(S50)를 포함한다.

상기 패턴 필터링 수행 단계(S40)는 상기 연산부(150)가 락 인 알고리즘(Lock-in Algorithm)을 사용하여 진동의 가변에 따른 저항의 변화 관계가 균열의 종류에 따라 불규칙하게 미세 변화되는 반복 패턴을 필터링하는 것이 바람직하다.

상기 균열 관련 정보 출력 단계(S50)는 상기 제어부(160)가 적어도 4가지 이상으로 측정된 저항값 및 패턴 필터링의 연산 결과를 이용하여 균열의 종류를 구분하여 출력할 수 있다.

이때, 상기 균열 관련 정보 출력 단계(S50)는 상기 제어부(160)가 상기 균열의 종류를 상기 연결 부위의 균열 상태를 균열이 없는 정상 상태, 전체적으로 균열이 발생한 균열 상태, 연결이 파괴된 완전 파괴 상태 및 상기 균열 상태와 상이한 접촉 상태로서 일부만 균열이 발생한 미세 균열 상태 중 하나로 구분하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 저항값 측정 단계(S30)는 상기 저항값 측정부(140)가 상기 저항값의 측정 방식으로서 4선 방식(4-wire method)을 이용할 수 있다.

이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예들에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.

1: 솔더 볼(Solder Ball)
2,3: PCB(Printed Circuit Board) 또는 패키지(Package)
5: 4 와이어(Wire) 6: 측정 저항값
7: 패턴 필터링을 이용한 분석 결과값 8, 9: 균열 상태
100: 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치 110: 진동부
120: 진동 감지부 130: 센싱부
140: 저항값 측정부
141: 디지털 볼트 미터(DVM: Digital Volt Meter)
150: 연산부 160: 제어부
170: 출력부 180: 전원부

Claims

전자기기에 사용되며 하나 이상의 접촉부를 통해 상호 연결된 PCB(Printed Circuit Board) 또는 패키지(Package)인 제1 검사체 및 PCB 또는 패키지인 제2 검사체 간의 상기 접촉부의 균열을 검출하는 장치에 있어서,
상기 제1 검사체 및 제2 검사체 중 적어도 하나 이상에 기 설정된 유효 범위 내의 주파수 및 파형을 갖는 진동을 제공하는 진동부;
상기 진동을 감지하는 진동 감지 센서를 구비한 진동 감지부;
상기 진동 감지부로부터 전송되는 상기 주파수 및 파형을 포함하는 진동 값을 측정하는 센싱부;
상기 진동이 제공되는 중에, 상기 접촉부의 저항값을 측정하는 저항값 측정부;
상기 주파수 및 파형을 포함하는 진동 값과 측정되는 상기 저항값을 입력받아 상기 진동 값과 상기 저항값을 이용하여 반복적 패턴 발생을 필터링하는 연산부;및
상기 저항값 및 상기 반복적 패턴 필터링의 연산 결과를 기 설정된 균열 판단에 따라 구분하거나 상이한 균열 상태 확인이 가능한 표현으로 출력하는 제어부;를 포함하는 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치.
제 1항에 있어서, 상기 연산부는
락 인 알고리즘(Lock-in Algorithm)을 사용하여 진동의 가변에 따른 저항의 변화 관계가 균열의 종류에 따라 불규칙하게 미세 변화되는 반복 패턴을 필터링하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치.
제 1항에 있어서, 상기 제어부는
적어도 4가지 이상으로 측정된 저항값 및 패턴 필터링의 연산 결과를 이용하여 균열의 종류를 구분하여 출력하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치.
제 3항에 있어서, 상기 제어부는
상기 균열의 종류를 상기 연결 부위의 균열 상태를 균열이 없는 정상 상태, 전체적으로 균열이 발생한 균열 상태, 연결이 파괴된 완전 파괴 상태 및 상기 균열 상태와 상이한 접촉 상태로서 일부만 균열이 발생한 미세 균열 상태 중 하나로 구분하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치.
제 1항에 있어서, 상기 저항값 측정부는
상기 저항값의 측정 방식으로서 4선 방식(4-wire method)을 이용하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 접촉부 균열 검출 장치.
전자기기에 사용되며 하나 이상의 접촉부를 통해 상호 연결된 PCB(Printed Circuit Board) 또는 패키지(Package)인 제1 검사체 및 PCB 또는 패키지인 제2 검사체 간의 상기 접촉부의 균열을 검출하는 장치의 접촉부 균열 검출 방법에 있어서,
a) 진동부가 상기 제1 검사체 및 제2 검사체 중 적어도 하나 이상에 기 설정된 유효 범위 내의 주파수 및 파형을 갖는 진동을 제공하는 단계;
b) 진동 감지부가 상기 진동을 감지하는 단계;
c) 센싱부가 상기 진동 감지부로부터 전송되는 상기 주파수 및 파형을 포함하는 진동 값을 측정하는 단계;
d) 저항값 측정부가 상기 진동이 제공되는 중에, 상기 접촉부의 저항값을 측정하는 단계;
e) 연산부가 상기 주파수 및 파형을 포함하는 진동 값과 측정되는 상기 저항값을 입력받아 상기 진동 값과 상기 저항값을 이용하여 반복적 패턴 발생을 필터링하는 단계;및
f) 제어부가 상기 저항값 및 상기 반복적 패턴 필터링의 연산 결과를 기 설정된 균열 판단에 따라 구분하거나 상이한 균열 상태 확인이 가능한 표현으로 출력하는 단계;를 포함하는 전자기기의 접촉부 균열 검출 방법.
제 6항에 있어서, 상기 e)단계는
상기 연산부가 락 인 알고리즘(Lock-in Algorithm)을 사용하여 진동의 가변에 따른 저항의 변화 관계가 균열의 종류에 따라 불규칙하게 미세 변화되는 반복 패턴을 필터링하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 접촉부 균열 검출 방법.
제 6항에 있어서, 상기 f)단계는
상기 제어부가 적어도 4가지 이상으로 측정된 저항값 및 패턴 필터링의 연산 결과를 이용하여 균열의 종류를 구분하여 출력하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 접촉부 균열 검출 방법.
제 8항에 있어서, 상기 f)단계는
상기 제어부가 상기 균열의 종류를 상기 연결 부위의 균열 상태를 균열이 없는 정상 상태, 전체적으로 균열이 발생한 균열 상태, 연결이 파괴된 완전 파괴 상태 및 상기 균열 상태와 상이한 접촉 상태로서 일부만 균열이 발생한 미세 균열 상태 중 하나로 구분하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 접촉부 균열 검출 방법.
제 6항에 있어서, 상기 d)단계는
상기 저항값 측정부가 상기 저항값의 측정 방식으로서 4선 방식(4-wire method)을 이용하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 접촉부 균열 검출 방법.