KR100969349B1 - Automatic optical inspection apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 검사대상물을 다수의 방향에서 2차원과 3차원으로 촬영하여 검사하는 AOI 장치에 관한 것으로, 본 발명의 AOI 장치는 검사대상물(P)을 X축이나 Y축방향으로 이동시키는 X-Y 스테이지(10)와, X-Y 스테이지(10)의 상측에 설치되는 빔스플릿터(20)와, X-Y 스테이지(10)와 빔스플릿터(20) 사이에서 X-Y 스테이지(10)의 모서리방향에 위치되도록 각각 설치되어 다수의 방향으로 2차원조명을 검사대상물(P)로 조사하는 다수개의 제1조명부(30)와, 빔스플릿터(20)의 일측에 설치되어 빔스플릿터(20)를 통해 검사대상물(P)로 격자조명을 조사하는 제2조명부(40)와, 빔스플릿터(20)의 상측에 설치되어 빔스플릿터(20)를 투과하는 2차원조명에 의해 검사대상물(P)에서 반사되는 2차원이미지를 촬영하는 제1결상부(50)와, 다수개의 제1조명부(30) 사이에 위치되도록 각각 설치되어 격자조명에 의해 검사대상물(P)에서 반사되는 격자이미지를 촬영하는 다수개의 제2결상부(60)로 구성됨을 특징으로 한다.The present invention relates to an AOI apparatus for inspecting an object to be inspected by taking two-dimensional and three-dimensional images in a plurality of directions. 10) and the beam splitter 20 provided above the XY stage 10 and between the XY stage 10 and the beam splitter 20 so as to be located in the corner direction of the XY stage 10, respectively. The plurality of first lighting units 30 for irradiating two-dimensional lighting to the inspection object P in a plurality of directions, and the inspection object P is installed on one side of the beam splitter 20 through the beam splitter 20. 2D image is reflected from the inspection object (P) by the second lighting unit 40 for irradiating the lattice illumination and the two-dimensional illumination installed above the beam splitter 20 and transmitted through the beam splitter 20 Each of the first imaging unit 50 and the plurality of first lighting unit 30 to shoot the installed so as to be installed Characterized in that it consists of a plurality of second imaging unit 60 for taking a grid image reflected from the inspection object (P) by the grid light.
자동광학검사, AOI, 결상, 조명, 카메라, 격자 Auto Optics, AOI, Imaging, Lighting, Camera, Grid
Description
본 발명은 AOI 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 검사대상물을 다수의 방향에서 2차원과 3차원으로 촬영하여 검사하는 AOI 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an AOI device, and more particularly, to an AOI device for inspecting an object to be examined in two and three dimensions in a plurality of directions.
자동광학검사(Automatic optical inspection: 이하 'AOI'로 칭함)장치는 반도체 패키지의 솔더 볼(solder ball), 인쇄회로기판이나 평판디스플레이 등의 다양한 검사대상물을 검사하는 데 적용된다. 이러한 AOI 장치는 각 검사대상물에서 검사대상물의 깨짐, 치수, 홀(hole)이나 비아(via) 치수, 도체 간격(pitch), 라인 폭 및 길이, 아트워크(artwork), 페이스트(paste), 소자 위치, 납땜 불량 및 특이점 등을 검사하게 된다. 이러한 다양한 항목을 검사하는 종래의 AOI 장치는 검사대상물을 여러 방향에서 촬영하기 위해 조명부나 결상부가 회전하여 촬영하여 검사하게 된다. Automatic optical inspection (hereinafter referred to as "AOI") devices are applied to inspect various inspection objects such as solder balls of semiconductor packages, printed circuit boards or flat panel displays. These AOI devices can be used to determine the cracks, dimensions, hole or via dimensions, conductor pitch, line width and length, artwork, paste, and device location of the specimen in each specimen. Check for defects in soldering and singularities. In the conventional AOI device for inspecting such various items, the lighting unit or the imaging unit rotates to photograph and inspect the inspection object in various directions.
이와 같이 종래의 AOI 장치는 검사대상물의 검사 시 조명부나 결상부가 회전동작하여 검사대상물을 촬영함으로써 검사작업의 효율성이 저하되는 문제점이 있 다. As described above, the conventional AOI device has a problem in that the efficiency of the inspection operation is reduced by photographing the inspection object by rotating the lighting unit or the imaging unit during the inspection of the inspection object.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 검사대상물을 다수의 방향에서 2차원과 3차원으로 촬영하여 검사함으로써 검사대상물을 정밀하게 검사함과 아울러 검사작업의 생산성을 개선시키기 위한 AOI 장치를 제공함에 있다.An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, by inspecting the inspection object by taking a two-dimensional and three-dimensional inspection object in a plurality of directions for precisely inspecting the inspection object and to improve the productivity of the inspection work In providing an AOI device.
본 발명의 AOI 장치는 검사대상물을 X축이나 Y축방향으로 이동시키는 X-Y 스테이지와, X-Y 스테이지의 상측에 설치되는 빔스플릿터(beam splitter)와, X-Y 스테이지와 빔스플릿터 사이에서 X-Y 스테이지의 모서리방향에 위치되도록 각각 설치되어 다수의 방향으로 2차원조명을 검사대상물로 조사하는 다수개의 제1조명부와, 빔스플릿터의 일측에 설치되어 빔스플릿터를 통해 검사대상물로 격자조명을 조사하는 제2조명부와, 빔스플릿터의 상측에 설치되어 빔스플릿터를 투과하는 2차원조명에 의해 검사대상물에서 반사되는 2차원이미지를 촬영하는 제1결상부와, 다수개의 제1조명부 사이에 위치되도록 각각 설치되어 격자조명에 의해 검사대상물에서 반사되는 격자이미지를 촬영하는 다수개의 제2결상부로 구성됨을 특징으로 한다.The AOI device of the present invention includes an XY stage for moving an inspection object in the X-axis or Y-axis direction, a beam splitter provided above the XY stage, and an edge of the XY stage between the XY stage and the beam splitter. A plurality of first lighting units respectively installed to be positioned in the direction to irradiate the two-dimensional light to the inspection object in a plurality of directions, and second to be installed on one side of the beam splitter to irradiate the grid light to the inspection object through the beam splitter. Installed so as to be positioned between the illumination unit, the first imaging unit which is installed above the beam splitter and photographs the 2D image reflected from the inspection object by the 2D illumination passing through the beam splitter, and the plurality of first lighting units. And a plurality of second imaging units for photographing the grid image reflected from the inspection object by the grid illumination.
본 발명의 AOI 장치는 검사대상물을 다수의 방향에서 2차원과 3차원으로 촬영하여 검사함으로써 정밀하게 검사함과 아울러 검사작업의 생산성을 개선시킬 수 있는 이점을 제공한다.The AOI device of the present invention provides an advantage that the inspection object can be precisely inspected and the productivity of the inspection work can be improved by photographing and inspecting the inspection object in two and three dimensions in a plurality of directions.
본 발명의 AOI 장치의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.An embodiment of the AOI device of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 AOI 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 AOI 장치의 측면 구성도이며, 도 3은 도 2에 도시된 AOI 장치의 평면 구성도이다. 1 is a perspective view of the AOI device of the present invention, Figure 2 is a side configuration diagram of the AOI device shown in Figure 1, Figure 3 is a plan view of the AOI device shown in FIG.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 AOI 장치는 X-Y 스테이지(10), 빔스플릿터(20), 다수개의 제1조명부(30), 제2조명부(40), 제1결상부(50) 및 다수개의 제2결상부(60)로 구성되며, 각 구성을 설명하면 다음과 같다.1 to 3, the AOI apparatus of the present invention includes an
X-Y 스테이지(10)는 수평 및 수직이송기구(도시 않음)에 의해 이동되도록 구성되어, 검사대상물(P)을 X축이나 Y축방향으로 이동시켜 검사위치로 로딩(loading)한다. 빔스플릿터(20)는 X-Y 스테이지(10)의 상측에 설치되어 격자조명을 분리하여 검사대상물(P)로 조사되도록 하며, 2차원이미지를 분리하여 제1결상부(50)로 조사한다. 다수개의 제1조명부(30)는 X-Y 스테이지(10)와 빔스플릿터(20) 사이에서 X-Y 스테이지(10)의 모서리방향에 위치되도록 각각 설치되어 다수의 방향으로 2차원조명을 검사대상물(P)로 조사한다. The
제2조명부(40)는 빔스플릿터(20)의 일측에 설치되어 빔스플릿터(20)를 통해 검사대상물(P)로 격자조명을 조사한다. 제1결상부(50)는 빔스플릿터(20)의 상측에 설치되어 빔스플릿터(20)를 투과하는 2차원조명에 의해 검사대상물(P)에서 반사되는 2차원이미지를 촬영한다. 다수개의 제2결상부(60)는 다수개의 제1조명부(30) 사이에 위치되도록 각각 설치되어 격자조명에 의해 검사대상물(P)에서 반사되는 격자이미지를 촬영한다. The
상기 구성 중 다수개의 제1조명부(30), 제2조명부(40), 제1결상부(50) 및 다수개의 제2결상부(60)를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. The plurality of
다수개의 제1조명부(30)는 각각 제1조명원(31) 및 제1반사거울(32)로 구성된다. 제1조명원(31)은 X-Y 스테이지(10)의 모서리 방향에 위치되도록 설치되어 2차원조명을 발생하여 조사하며, 제1반사거울(32)은 제1조명원(31)의 일측에 설치되어 2차원조명을 검사대상물(P)로 굴절시켜 조사한다. A plurality of
제2조명부(40)는 제2조명원(41), 격자소자(42), 격자이송기구(43), 투영렌즈(44) 및 조명필터(45)로 구성된다. 제2조명원(41)은 조명을 발생하여 조사하며, 격자소자(42)는 제2조명원(41)의 일측에 설치되어 조명을 격자조명으로 변환시켜 조사한다. 이러한 격자소자(42)는 조명을 격자무늬를 갖는 격자조명으로 변환시켜 조사하기 위해 격자(grating)나 액정소자 중 하나가 적용된다.The
격자이송기구(43)는 격자소자(42)에 연결되어 수직방향으로 피치(pitch) 이송시킨다. 예를 들어, 격자이송기구(43)는 본 발명의 AOI 장치에서 4-버킷 알고리즘을 이용하여 검사대상물(P)의 3차원형상을 측정하는 경우에 격자소자(42)를 수직방향으로 4번 이송시켜 다수개의 제2결상부(60)가 각각 격자이미지를 촬영할 수 있도록 한다. 이와 같이 격자소자(42)를 일정한 피치간격으로 이송시키는 격자이송기구(43)는 볼스크류, 리니어모터, PZT(Piezo electric) 이송기구 중 하나가 적용된다. The
투영렌즈(44)는 격자소자(42)의 일측에 설치되어 격자조명을 빔스플릿터(20)를 통해 검사대상물(P)로 조사하며, 조명필터(45)는 투영렌즈(44)의 일측에 설치되 어 격자조명을 여과시켜 조사한다. 이러한 조명필터(45)는 주파수 필터, 칼라필터, 편광필터 및 광세기 조절필터 중의 하나가 적용된다. The
제1결상부(50)는 제1결상렌즈(51) 및 제1카메라(52)로 구성된다. 제1결상렌즈(51)는 빔스플릿터(20)의 상측에 설치되어 2차원이미지를 결상하며, 제1카메라(52)는 제1결상렌즈(51)의 상측에 설치되어 2차원이미지를 촬영한다. The
다수개의 제2결상부(60)는 각각 제2반사거울(61) 및 3차원촬영부(62)로 구성된다. 제2반사거울(61)은 다수개의 제1조명부(30) 사이에 위치되도록 설치되어 검사대상물(P)에서 반사되는 격자이미지를 굴절시켜 조사하며, 3차원촬영부(62)는 제2반사거울(61)의 일측에 설치되어 격자이미지를 촬영한다. The plurality of
격자이미지를 촬영하는 3차원촬영부(62)는 이미지필터(62a), 제2결상렌즈(62b) 및 제2카메라(62c)로 구성된다. 이미지필터(62a)는 제2반사거울(61)의 일측에 설치되어 굴절되어 조사되는 격자이미지를 여과시켜 출력하기 위한 것으로, 주파수 필터, 칼라필터, 광세기 조절필터 중 하나가 적용된다. 제2결상렌즈(62b)는 이미지필터(62a)의 일측에 설치되어 여과된 격자이미지를 결상시키며, 제2카메라(62c)는 제2결상렌즈(62b)의 일측에 설치되어 격자이미지를 촬영한다. 이러한 제2카메라(62c)는 CCD 카메라나 CMOS 카메라 중 하나가 적용된다.The three-dimensional
상기 구성을 갖는 본 발명의 AOI 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the AOI device of the present invention having the above configuration is as follows.
먼저, 검사대상물(P)이 X-Y 스테이지(10)에 로딩(loading)되면 X-Y 스테이지(10)는 이를 검사위치로 이송시킨다. 검사대상물(P)이 검사위치로 이송되면 제어장치(도시 않음)는 다수개의 제1조명부(30)를 각각 순차적으로 온/오프(on/off)시 켜 검사대상물(P)로 2차원조명을 조사한다. 검사대상물(P)로 2차원조명이 조사되면 제1결상부(50)는 검사대상물(P)에서 반사되는 2차원이미지를 빔스플릿터(20)를 통해 촬영하여 검사대상물(P)의 특이점을 검사하게 된다. 즉, 다수개의 제1조명부(30)가 도 1 내지 3에서와 같이 4개가 구비되는 경우에 제1결상부(50)는 제1조명부(30)의 회전 동작 없이 4 방향에서 검사대상물(P)로 조사되어 반사되는 2차원이미지를 촬영함으로써 검사작업 속도를 개선시킬 수 있게 되다. First, when the inspection object P is loaded in the
검사대상물(P)의 2차원 검사가 완료되면 제2조명부(40)는 온되어 빔스플릿터(20)를 통해 검사대상물(P)로 격자조명을 조사한다. 검사대상물(P)로 격자조명이 조사되면 다수개의 제1조명부(30) 사이에 위치되도록 각각 설치된 다수개의 제2결상부(60)는 검사대상물(P)의 3차원형상을 검사할 수 있도록 검사대상물(P)에서 반사되는 격자이미지를 촬영한다. 즉, 도 1 내지 도 3에서와 같이 다수개의 제2결상부(60)가 4개가 구비되는 경우에 다수개의 제2결상부(60)는 4방향에서 검사대상물(P)로 조사되는 격자조명에 의해 반사되는 격자이미지를 각각 촬영하여 검사대상물(P)을 보다 정밀하게 검사할 수 있도록 한다. When the two-dimensional inspection of the inspection object P is completed, the
본 발명의 AOI 장치는 반도체 패키지의 솔더 볼, 인쇄회로기판 및 평판디스플레이 등과 같은 다양한 검사대상물의 불량여부나 치수를 검사하는 분야에 적용할 수 있다. The AOI device of the present invention can be applied to a field for inspecting defects or dimensions of various inspection objects such as solder balls, printed circuit boards, and flat panel displays of semiconductor packages.
도 1은 본 발명의 AOI 장치의 사시도,1 is a perspective view of an AOI device of the present invention,
도 2는 도 1에 도시된 AOI 장치의 측면 구성도,2 is a side configuration diagram of the AOI device shown in FIG. 1;
도 3은 도 2에 도시된 AOI 장치의 평면 구성도.3 is a plan view of the AOI device shown in FIG.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10: X-Y 스테이지 20: 빔스플릿터10: X-Y stage 20: beam splitter
30: 제1조명부 31: 제1조명원 30: Article 1 lighting 31: Article 1 lighting
32: 제1반사거울 40: 제2조명부32: first reflection mirror 40: second lighting unit
41: 제2조명원 42: 격자소자41: second light source 42: grid element
43: 격자이송기구 44: 투영렌즈43: grid transfer mechanism 44: projection lens
45: 조명필터 50: 제1결상부45: light filter 50: the first imaging unit
51: 제1결상렌즈 52: 제1카메라51: first imaging lens 52: first camera
60: 제2결상부 61: 제2반사거울60: second imaging unit 61: second reflection mirror
62: 3차원촬영부62: 3D filming unit
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