Abstract
We demonstrated an inspection system for detecting discoloration of PCB Cu ball pad with an OSP surface finish. Though the OSP surface finish has many advantages such as eco-friendly and low cost, however, it often shows a discoloration phenomenon due to a heating process. In this study, the discoloration was analyzed with device-independent CIELAB color space. First of all, the PCB samples were inspected with standard lamps and CCD camera. The measured data was processed with Labview program for detecting discoloration of Cu ball pad. From the original PCB sample image, the localized Cu ball pad image was selected to reduce the image size by the binarization and edge detection processes and it was also converted to device-independent CIELAB color space using $3{\times}3$ conversion matrix. Both acquisition time and false acceptance rate were significantly reduced with this proposed inspection system. In addition, $L^*$ and $b^*$ values of CIELAB color space were suitable for inspection of discoloration of Cu ball pad.
본 연구에서는 OSP (organic solderability preservative) 표면처리된 PCB (printed circuit board) Cu 볼 패드의 변색을 검사하는 측정 시스템을 제안하였다. PCB 표면처리 중에서 OSP는 친환경적, 낮은 생산 비용 등의 장점으로 널리 이용되고 있으나 온도공정에 따른 변색이 발생하는 문제점이 있어서 접합 신뢰성 불량의 한 원인이 되고 있다. 이러한 변색 불량을 장치 비의존적 CIELAB 색좌표를 도입하여 분석하였다. 먼저, PCB 샘플을 검사하기 위해 적합한 측정 시스템을 표준 조명과 CCD 카메라를 이용하여 제작하고, 랩뷰 (labview) 프로그램을 이용하여 Cu 볼 패드의 변색을 검사하기 위한 이미지를 얻는 알고리즘을 제작하였다. 전체 PCB 이미지에서 이진화 (binarization) 및 외곽영역 추적 (edge detection) 영상처리 과정을 통하여 Cu 볼 패드만의 이미지를 획득하고, 장치 의존적인 RGB 색좌표에서 $3{\times}3$ 변환 행렬을 이용하여 CIELAB 색좌표로 변환하는 과정을 거친다. 본 측정 시스템을 이용하여 변색이 발생한 PCB 샘플을 분석한 결과 Cu 볼 패드 만의 이미지를 대상으로 분석하면 연산에 소요되는 시간이 감소하고 측정 시스템의 오인식률을 감소 시킬 수 있음을 실험적으로 증명하였다. 또한 CIELAB 색좌표 중 $L^*$ (밝음-어두움의 정도), $b^*$ (노랑-파랑의 정도)의 두 가지 기준의 조합이 Cu 볼 패드의 변색 검사에 적합한 색좌표로 분석되었다.
