KR101916134B1 - 인쇄회로기판 상의 컨포멀 코팅 검사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판 상의 컨포멀 코팅 검사 장치에 관한 것으로, 상기 인쇄회로기판에 광을 조사하는 조명 모듈과, 광이 조사된 상기 인쇄회로기판을 촬영하는 카메라 모듈과, 상기 카메라 모듈에 의해 촬영된 영상의 각 픽셀 데이터를 색도 좌표계 상의 색좌표 데이터로 변환하는 색좌표 변환부와, 상기 색좌표 데이터의 좌표 평균값을 산출하고, 상기 좌표 평균값이 기 설정된 기준 범위를 벗어나는 경우 상기 컨포멀 코팅의 불량으로 판단하는 양불 판단부와, 상기 조명 모듈이 적색광, 녹색광 및 UV 광을 선택적으로 조사하도록 상기 조명 모듈을 제어하고, 상기 조명 모듈이 적색광, 녹색광 및 UV 광을 각각 조사할 때 상기 카메라 모듈이 상기 인쇄회로기판을 각각 촬영하도록 제어하는 메인 제어부를 포함하고; 각각의 상기 픽셀 데이터는 적색광에 대응하여 촬영된 적색 데이터와, 녹색광에 대응하여 촬영된 녹색 데이터와, UV 광에 대응하여 촬영된 UV 데이터를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 인쇄회로기판의 검사 영역으로부터 컬러 데이터 및 UV 데이터를 포함하는 픽셀 데이터를 획득하고, 픽셀 데이터를 색도 좌표계 상의 색좌표 데이터로 변환하여 검사 영역의 각 픽셀의 색좌표 데이터의 평균값을 이용하여 컨포멀 코팅의 불량 여부를 판단함으로써, 코팅 영역과 코팅이 되지 않은 영역 간의 대조(Contrast)의 차이가 명확하지 않은 경우에도 보다 정확한 검사가 가능하게 된다.

Description

인쇄회로기판 상의 컨포멀 코팅 검사 장치{INSPECTION DEVICE OF CONFORMAL COATION ON PRINTED CIRCUIT BOARD}

본 발명은 인쇄회로기판 상의 컨포멀 코팅 검사 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인쇄회로기판 상에 도포된 컨포멀 코팅의 불량 여부를 검사하는데 있어 보다 정확한 검사가 가능한 인쇄회로기판 상의 컨포멀 코팅 검사 장치에 관한 것이다.

일반적으로 컨포멀 코팅(Confomal coating)이라 함은 인쇄회로기판에 실장된 부품들의 최종 사용 환경(온도, 습도, 이물질 오염)으로부터 해당 부품들을 보호하기 위하여 인쇄회로기판의 표면에 얇고 투명한 고분자 물질을 코팅하는 것을 말하며,근래에는 무연납(lead-free soldering) 사용에 따른 부식을 감소시키기 위하여 많이 채택되는 추세에 있다.

또한, 컨포멀 코팅 공정을 PCB 조립 이후에 실시하게 될 경우 제품의 품질과 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다는 요구에 따라 최근에는 PCB 생산과정에서 컨포멀 코팅 공정을 추가시켜 생산하는 방식을 채택하고 있다.

이와 같은 컨포멀 코팅 공정이 완료되면, 코팅 자체가 원하는데로 이루어졌는지 검사하는 과정을 거치게 되는데, 한국공개특허공보 제2016-0031109호 및 제2016-0136255호에 컨포멀 코팅 장비의 예가 개시되어 있다.

한국공개특허공보 제2016-0136255호에 개시된 검사 장비의 경우, 컨포멀 코팅의 두께를 측정하여 불량 여부를 판단하는 기술을 개시하고 있으나, 컨포멀 코팅에 사용되는 코팅액이 UV 조명에 반응하는 점에 착안하여 UV 조명을 조사하고 이를 촬영하여 불량 여부를 판단하는 기술이 실 제품에 적용되고 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 정상으로 판단된 인쇄회로기판을 촬영하여 이를 기준 데이터로 이용한다. 그리고, 테스트 대상이 되는 인쇄회로기판, 즉 컨포멀 코팅된 인쇄회로기판의 검사 영역을 촬영하고, 해당 검사 영역의 각 픽셀의 그레이(Gray) 값(0~255)의 평균을 기준 데이터(동일한 검사 영역의 그레이 값의 평균)와 비교하여 일정 차이를 벗어나는지 여부를 기준으로 불량 여부를 판단한다.

그러나, 특정 인쇄회로기판에서의 컨포멀 코팅의 경우, 상기와 같이 UV 조명을 이용하여 그레이 값, 즉 밝기 검사만으로 불량 여부를 검사하기 어려운 문제점이 있다. 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 검사 방법, 즉 그레이 값을 이용하여 검사하는 방법의 경우 코팅액이 도포되지 않은 영역과 코팅액이 도포된 영역의 대비가 명확하여야 검사의 정확성이 높아진다.

그런데, UV 조명을 이용하였음에도 불구하고 코팅액이 도포된 영역과 도포되지 않은 영역의 밝기 값이 차이가 없거나 미비한 경우가 자주 발생하게 되는데, 이 경우 정확한 검사가 이루어지지 않는 문제점이 있다. 도 1의 좌측 도면은 코팅 영역과 코팅되지 않은 영역의 대비가 불확실한 이미지의 예를 나타낸 도면이고, 도 1의 우측 도면은 코팅 영역과 코팅되지 않은 영역의 대비가 확실한 이미지의 예를 나타낸 도면이다.

따라서, 코팅 영역과 코팅되지 않은 영역 간의 대비가 확실한 경우 뿐만 아니라, 불확실한 경우까지도 불량 여부를 명확하게 구분할 수 있는 방법이 요구되고 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 컬러 데이터 및 UV 데이터를 포함하는 픽셀 데이터를 색도 좌표계 상의 색좌표 데이터로 변환하여 그 평균값을 이용하여 불량 여부를 검사하여 보다 정확한 검사가 가능한 인쇄회로기판 상의 컨포멀 코팅 검사 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 인쇄회로기판 상의 컨포멀 코팅 검사 장치에 있어서, 상기 인쇄회로기판에 광을 조사하는 조명 모듈과, 광이 조사된 상기 인쇄회로기판을 촬영하는 카메라 모듈과, 상기 카메라 모듈에 의해 촬영된 영상의 각 픽셀 데이터를 색도 좌표계 상의 색좌표 데이터로 변환하는 색좌표 변환부와, 상기 색좌표 데이터의 좌표 평균값을 산출하고, 상기 좌표 평균값이 기 설정된 기준 범위를 벗어나는 경우 상기 컨포멀 코팅의 불량으로 판단하는 양불 판단부와, 상기 조명 모듈이 적색광, 녹색광 및 UV 광을 선택적으로 조사하도록 상기 조명 모듈을 제어하고, 상기 조명 모듈이 적색광, 녹색광 및 UV 광을 각각 조사할 때 상기 카메라 모듈이 상기 인쇄회로기판을 각각 촬영하도록 제어하는 메인 제어부를 포함하고; 각각의 상기 픽셀 데이터는 적색광에 대응하여 촬영된 적색 데이터와, 녹색광에 대응하여 촬영된 녹색 데이터와, UV 광에 대응하여 촬영된 UV 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 상의 컨포멀 코팅 검사 장치에 의해서 달성된다.

여기서, 상기 메인 제어부는 상기 조명 모듈이 청색광을 조사하도록 제어하고, 상기 카메라 모듈이 청색광의 조사에 대응하여 상기 인쇄회로기판을 촬영하여 청색광에 대응하는 청색 데이터를 획득하도록 제어하고, 상기 UV 데이터와 상기 청색 데이터가 기 설정된 비율로 합산된 혼합 데이터가 상기 픽셀 데이터의 최종 청색 데이터인 청색 UV 데이터로 적용로 적용될 수 있다.

또한, 상기 색좌표 변환부는 수학식

x = X/(X+Y+Z)

y = Y/(X+Y+Z)

(x는 상기 색좌표 데이터 중 x축 좌표 데이터이고, y는 상기 색좌표 데이터 중 y축 좌표 데이터이고, X = α1×R+β1×G+γ1×B(α1+β1+γ1=1, α1>β1,γ1)고, Y = α2×R+β2×G+γ2×B(α2+β2+γ2=1, β2>α2,γ2)이고, Z = α3×R+β3×G+γ3×B(α3+β3+γ3=1, γ3>β2,α3)이고, R는 상기 적색 데이터이고, G는 상기 녹색 데이터이고, B는 상기 청색 UV 데이터이다)에 의해 상기 색좌표 데이터로 변환할 수 있다.

그리고, 상기 양불 판단부는 상기 색좌표 데이터 중 x축 좌표 데이터의 x축 좌표 평균값과 상기 색좌표 데이터 중 y축 좌표 데이터의 y축 좌표 평균값 중 적어도 하나가 상기 기준 범위를 벗어나는 경우 상기 컨포멀 코팅의 불량으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 인쇄회로기판은 복수의 검사 영역으로 구획되고; 각각의 상기 검사 영역에 대해 양불 검사가 진행될 수 있다.

상기 구성에 따라 본 발명에 따르면, 인쇄회로기판의 검사 영역으로부터 컬러 데이터 및 UV 데이터를 포함하는 픽셀 데이터를 획득하고, 픽셀 데이터를 색도 좌표계 상의 색좌표 데이터로 변환하여 검사 영역의 각 픽셀의 색좌표 데이터의 평균값을 이용하여 컨포멀 코팅의 불량 여부를 판단함으로써, 코팅 영역과 코팅이 되지 않은 영역 간의 대조(Contrast)의 차이가 명확하지 않은 경우에도 보다 정확한 검사가 가능하게 된다.

특히, 기존의 흑백 카메라를 그대로 사용하면서도 적색, 녹색 및 UV 광(또는 UV 광 + 청색광)을 조사하고 각각의 조사 상태에서 획득된 이미지를 컬러로 인식함으로써, 고가의 컬러 카메라를 이용하지 않는 경우에도 컬러 이미지의 획득이 가능하고 이를 활용할 수 있게 된다.

도 1은 컨포멀 코닝된 인쇄회로기판을 촬영한 이미지의 예를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 컨포멀 코팅 검사 장치의 설치 예를 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 컨포멀 코팅 검사 장치의 구성을 나타낸 도면이고,
도 4는 색도 좌표계를 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 컨포멀 코팅 검사 장치에서 각 픽셀의 색좌표 데이터를 색도 좌표계에 표시한 예를 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 컨포멀 코팅 검사 장치의 효과를 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 컨포멀 코팅 검사 장치(100)의 설치 예를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 컨포멀 코팅 검사 장치(100)의 구성을 나타낸 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 컨포멀 코팅 검사 장치(100)는 인쇄회로기판 상에 도포된 컨포멀 코팅의 불량 여부를 검사한다. 본 발명에 따른 컨포멀 코팅 검사 장치(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 조명 모듈(121), 카메라 모듈(130), 색좌표 변환부(140) 및 양불 판단부(150)를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 컨포멀 코팅 검사 장치(100)는 전제 구성을 제어하는 메인 제어부(110)를 포함할 수 있다.

조명 모듈(121)은 인쇄회로기판에 광을 조사한다. 본 발명에서는 조명 모듈(121)이 적색광, 녹색광, 청색광 및 UV 광을 선택적으로 조사할 수 있도록 마련되는 것을 예로 하는데, 조명 제어부(120)는 메인 제어부(110)의 제어에 따라 조명 모듈(121)이 적색광, 녹색광, 청색광 및 UV 광 중 어느 하나를 인쇄회로기판으로 조사하도록 제어할 수 있다.

카메라 모듈(130)은 조명 모듈(121)로부터 광이 조사된 인쇄회로기판을 촬영하는데, 본 발명에서는 인쇄회로기판이 다수의 검사 영역으로 분할되고 카메라 모듈(130)의 각각의 검사 영역에 대해 촬영하고 각 검사 영역마다 컨포멀 코팅의 불량 여부가 판단되는 것을 예로 한다.

또한, 카메라 모듈(130)은 흑백 카메라 형태로 마련되고, 메인 제어부(110)의 제어에 따라 조명 모듈(121)로부터 적색광, 녹색광, 청색광 및 UV 광이 각각 조사될 때 인쇄회로기판의 검사 영역을 촬영하여, 적색광의 조사시 촬영되는 적색 데이터, 녹색광의 조사시 촬영되는 녹색 데이터, 청색광의 조사시 촬영되는 청색 데이터 및 UV 광의 조사시 촬영되는 UV 데이터가 획득된다.

여기서, 본 발명에서는 UV 데이터와 청색 데이터가 기 설정된 비율로 합산된 혼합 데이터가 픽셀 데이터의 최종 청색 데이터(이하, '청색 UV 데이터'라 함)로 사용되는 것을 예로 하며, 이에 따라 녹색 데이터, 적색 데이터 및 청색 UV 데이터가 픽셀 데이터로 획득 가능하게 된다.

색좌표 변환부(140)는 카메라 모듈(130)에 의해 획득된 픽셀 데이터, 즉 적색 데이터, 청색 UV 데이터 및 녹색 데이터를 각 픽셀 단위도 색도 좌표계 상의 색좌표 데이터로 변환한다.

도 4는 색도 좌표계를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 컨포멀 코팅 검사 장치(100)에서 특정 검사 영역에 획득된 컬러 이미지가 색좌표 변환부(140)에 의해 색좌표 데이터로 변환된 후, 각 픽셀의 색좌표 데이터를 색도 좌표계에 표시한 예를 나타낸 도면이다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 컬러 데이터가 색좌표 데이터로 변환되는 경우, 색도 좌표계 상의 위치 값으로 표현될 수 있다.

본 발명에서는 색좌표 변환부가 [수학식 1]을 통해 색좌표 데이터로 변환하는 것을 예로 한다.

[수학식 1]

x = X/(X+Y+Z)

y = Y/(X+Y+Z)

여기서, x는 색좌표 데이터 중 x축 좌표 데이터이고, y는 색좌표 데이터 중 y축 좌표 데이터이다. 그리고, [수학식 1]의 X, Y, Z는 [수학식 2]를 통해 산출된다.

[수학식 2]

X = α1×R+β1×G+γ1×B, α1+β1+γ1=1, α1>β1,γ1

Y = α2×R+β2×G+γ2×B, α2+β2+γ2=1, β2>α2,γ2

Z = α3×R+β3×G+γ3×B, α3+β3+γ3=1, γ3>β2,α3

[수학식 2]에서 R는 적색 데이터이고, G는 녹색 데이터이고, B는 청색 UV 데이터이다.

한편, 양불 판단부(150)는 색좌표 데이터의 좌표 평균값을 산출하고, 좌표 평균값이 기 설정된 기준 범위를 벗어나는 경우, 컨포멀 코팅의 불량으로 판단하게 된다.

보다 구체적으로 설명하면, 양불 판단부(150)는 색좌표 데이터 중 x축 좌표 데이터의 평균값을 x축 좌표 평균값으로 산출하고, 색좌표 데이터 중 y축 좌표 데이터의 평균값을 y축 좌표 평균값으로 산출할 수 있다. 그리고, x축 좌표 평균값과 y축 좌표 평균값 중 적어도 하나가 기준 범위를 벗어나는 경우, 컨포멀 코팅의 불량으로 판단할 수 있다.

여기서, 기준 범위의 설정과 관련하여, 정상으로 인정된 인쇄회로기판에 대해 해당 검사 영역의 x축 좌표 평균값 및 y축 좌표 평균값을 산출하고, 해당 평균값을 기준으로 기준 범위의 설정이 가능하다. 이 때, 정상으로 인정된 인쇄회로기판의 경우, 코팅 전의 인쇄회로기판을 기준으로 촬영할 수 있으며, 코팅 후의 인쇄회로기판을 기준으로 촬영할 수 있음은 물론이다. 여기서 기준 범위는 데이터 저장부(160)에 저장된다.

상기와 같이, 카메라 모듈(130)을 통해 UV 데이터와 컬러 데이터를 포함하는 픽셀 데이터를 획득하고, 이를 색좌표 데이터로 변환한 후 그 평균값을 이용하여 불량 여부를 판단함으로써, 코팅 전후의 대조가 명확하지 않은 경우에도 정확한 양불 검사가 가능하게 된다.

실 예로, 도 6의 좌측 도면은 코팅 전의 인쇄회로기판을 촬영한 이미지이고, 도 6의 우측 도면은 코팅 후의 인쇄회로기판을 촬영한 이미지를 나타낸 것이다. 두 이미지를 비교하여 보면 육안으로도 코팅 전후의 밝기 차이, 즉 대조의 변화가 크지 않음을 확인할 수 있다.

붉은 점으로 표시된 사각형의 검사 영역에서 기존의 그레이 값의 평균값의 차이는 11.64로 측정되었다. 반면, 본 발명에 따른 컨포멀 코팅 검사 장치(100)를 이용하는 경우 y축 좌표 평균값의 차이가 25.23으로 측정되었다.

여기서, 그레이 값의 평균값의 차이가 코팅 전후로 11.64의 차이가 나타나는 경우는 코팅되지 않은 영역, 즉 일반 인쇄회로기판의 보드 내에서도 그레이 값의 차이가 10 전후로 나타나는 경우가 있어, 이를 코팅 전후의 차이로 판단할지 여부는 불명확할 수 있다.

따라서, 색도 좌표계 상의 좌표값의 평균을 이용함으로써, 보다 정확한 차이를 확인 가능하게 되어, 대조의 변화가 크지 않은 경우에도 적용 가능하게 된다. 즉, 기존의 그레이 값을 이용하는 방법의 경우, 조명 조건에 따라 밝거나 어두운 현상이 나타나는 경우 그레이 값이 영향을 받게 되나, 본 발명의 경우 컬러 데이터가 함께 적용됨으로써, 이를 보완할 수 있게 된다.

전술한 실시예에서는 청색광의 조사시 촬영되는 청색 데이터 및 UV 광의 조사시 촬영되는 UV 데이터가 픽셀 데이터의 청색 데이터로 적용되는 것을 예로 하였으나, 청색 개열의 UV 광만을 조사하여 청색 데이터로 획득하도록 마련될 수 있다. 즉, 청색광의 조사를 통한 청색 데이터의 획득이 생략될 수 있음은 물론이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100 : 컨포멀 코팅 검사 장치 110 : 메인 제어부
120 : 조명 제어부 121 : 조명 모듈
130 : 카메라 모듈 140 : 색좌표 변환부
150 : 양불 판단부

Claims (5)

1. 인쇄회로기판 상의 컨포멀 코팅 검사 장치에 있어서,
   상기 인쇄회로기판에 광을 조사하는 조명 모듈과,
   광이 조사된 상기 인쇄회로기판을 촬영하는 카메라 모듈과,
   상기 카메라 모듈에 의해 촬영된 영상의 각 픽셀 데이터를 색도 좌표계 상의 색좌표 데이터로 변환하는 색좌표 변환부와,
   상기 색좌표 데이터의 좌표 평균값을 산출하고, 상기 좌표 평균값이 기 설정된 기준 범위를 벗어나는 경우 상기 컨포멀 코팅의 불량으로 판단하는 양불 판단부와,
   상기 조명 모듈이 적색광, 녹색광 및 UV 광을 선택적으로 조사하도록 상기 조명 모듈을 제어하고, 상기 조명 모듈이 적색광, 녹색광 및 UV 광을 각각 조사할 때 상기 카메라 모듈이 상기 인쇄회로기판을 각각 촬영하도록 제어하는 메인 제어부를 포함하고;
   각각의 상기 픽셀 데이터는 적색광에 대응하여 촬영된 적색 데이터와, 녹색광에 대응하여 촬영된 녹색 데이터와, UV 광에 대응하여 촬영된 UV 데이터를 포함하고;
   상기 메인 제어부는
   상기 조명 모듈이 청색광을 조사하도록 제어하고, 상기 카메라 모듈이 청색광의 조사에 대응하여 상기 인쇄회로기판을 촬영하여 청색광에 대응하는 청색 데이터를 획득하도록 제어하고;
   상기 UV 데이터와 상기 청색 데이터가 기 설정된 비율로 합산된 혼합 데이터가 상기 픽셀 데이터의 최종 청색 데이터인 청색 UV 데이터로 적용되며;
   상기 색좌표 변환부는 수학식
   x = X/(X+Y+Z)
   y = Y/(X+Y+Z)
   (x는 상기 색좌표 데이터 중 x축 좌표 데이터이고, y는 상기 색좌표 데이터 중 y축 좌표 데이터이고, X = α1×R+β1×G+γ1×B(α1+β1+γ1=1, α1>β1,γ1)고, Y = α2×R+β2×G+γ2×B(α2+β2+γ2=1, β2>α2,γ2)이고, Z = α3×R+β3×G+γ3×B(α3+β3+γ3=1, γ3>β2,α3)이고, R는 상기 적색 데이터이고, G는 상기 녹색 데이터이고, B는 상기 청색 UV 데이터이다)에 의해 상기 색좌표 데이터로 변환하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 상의 컨포멀 코팅 검사 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 양불 판단부는
   상기 색좌표 데이터 중 x축 좌표 데이터의 x축 좌표 평균값과 상기 색좌표 데이터 중 y축 좌표 데이터의 y축 좌표 평균값 중 적어도 하나가 상기 기준 범위를 벗어나는 경우 상기 컨포멀 코팅의 불량으로 판단하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 상의 컨포멀 코팅 검사 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 인쇄회로기판은 복수의 검사 영역으로 구획되고;
   각각의 상기 검사 영역에 대해 양불 검사가 진행되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 상의 컨포멀 코팅 검사 장치.

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