KR100710703B1 - 반도체 리드프레임 도금 선폭 측정 검사장치 및 그 방법 - Google Patents

반도체 리드프레임 도금 선폭 측정 검사장치 및 그 방법 Download PDF

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KR100710703B1 KR1020060039586A KR20060039586A KR100710703B1 KR 100710703 B1 KR100710703 B1 KR 100710703B1 KR 1020060039586 A KR1020060039586 A KR 1020060039586A KR 20060039586 A KR20060039586 A KR 20060039586A KR 100710703 B1 KR100710703 B1 KR 100710703B1
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김진욱
이영익
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Abstract

본 발명은 산업용 카메라를 이용하여 반도체 리드프레임의 도금 선폭을 자동으로 측정하고 검사하는 것으로, 반도체 리드프레임의 도금 선폭을 측정시 빛의 반사 문제해결을 위해 간접조명과 스트로보를 통해 해결하고 반도체 리드프레임의 이송과정에서 상하 좌우의 진동은 우레탄 또는 실리콘 물질을 통해 특수한 롤러를 제작스크래치 또는 흠집이 없도록 하여 진동을 잡아 주고 카메라가 영상인식 시 정확하게 패턴을 인식할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은 이송중인 반도체의 리드 프레임 도금 선폭을 실시간으로 측정하고 검사하는 장치에 있어서, 상기 반도체 리드 프레임의 도금면에 조명을 조사하는 조명 시스템과, 상기 반도체 리드 프레임 도금 선폭을 촬상하는 카메라와, 상기 카메라로부터 들어온 영상 신호를 컴퓨터로 처리할 수 있는 형태로 변환하는 프레임 그래버와 상기 프레임 그래버를 제어하며 프레임 그래버가 변환한 디지털 영상을 이용하여 제품을 검사하는 PC 및 상기 반도체 리드 프레임의 도금 선폭 측정시 반도체 리드 프레임의 진동을 방지하는 우레탄에 특수 코팅 처리된 롤러 또는 실리콘 롤러 중 어느 하나가 부착된 지그를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
반도체 리드프레임, 조명장치, 스트로브스코프, 프레임 그레버

Description

반도체 리드프레임 도금 선폭 측정 검사장치 및 그 방법{Inspection system for a measuring plating line width of Semiconductor Reed Frame and thereof method}
도 1는 본 발명에서 카메라의 Calibration을 실행하는 흐름도이다.
도 2은 로딩된 카메라 파라메타를 에디팅 할 수 있는 Setup 탭을 도시한 것이다.
도 3는 Calibration 파일이 로딩된 화면이다.
도 4는 Calibration Point가 인식이 가능한 상태로 드러난 화면이다.
도 5은 Calibration을 실행하기 위해 ROI를 실행한 화면이다.
도 6은 Calibration을 실행한 후 FOV의 출력과 각 대응점에 대한 실제 계측치 화면이다.
도 7은 본원 발명의 반도체 리드프레임 도금 선폭 측정 검사장치의 구성도이다.
도 8은 본원발명의 반도체 리드 프레임 도금 선폭 측정 검사장치에서 반도체 리드 프레임 도금 선폭 측정을 검사하는 방법의 흐름도이다.
도 9는 본 발명에서 실제 개발된 반도체 리드프레임 선폭 측정 검사 장치의 실제 사진이다.
도 10은 본원 발명에서 기준 좌표계로 사용한 타켓 사진이다.
도 11 (a)는 종례발명의 반도체 리드프레임 선폭 측정검사 장치에 일반형광등을 비출 때 각 조명에서 나오는 빛이 도금 표면에 반사가 되어 그대로 조명에 나타나는 사진이다.
도 11 (b)는 종례발명의 반도체 리드프레임 선폭 측정 검사 장치에 일반 LED 조명을 비출 때 각 조명에서 나오는 빛이 도금 표면에 반사가 되어 그대로 조명에 나타나는 사진이다.
도 12는 본원 발명의 광조명 시스템으로 반도체 리드프레임 선폭 측정 검사 장치에 조명을 비출 때 나타나는 사진이다.
도 13은 본원 발명의 광조명 시스템의 구성도이다.
도 14(a)는 본원 발명의 LED 광조명 시스템의 내부 측면 사진이다.
도 14(b)는 본원 발명의 LED 광조명 시스템의 외부 사진이다.
도 15는 본원 발명의 지그를 중심으로한 반도체 리드프레임 선폭 측정 검사 장치의 사진이다.
도 16은 본원 발명의 롤러가 부착된 지그 사진이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : PC                        200 : 프레임 그래버
300 : 스트로버 스코프           400 : 조명장치
500 : 카메라                    410 : 차단막
420 : 고정수단                  430 : 확산판
440 : 조명                      600: 지그
본 발명은 산업용 카메라를 이용하여 반도체 리드프레임의 도금 선폭을 자동으로 측정하고 검사하는 것으로, 반도체 리드프레임의 도금 선폭을 측정시 빛의 반사 문제해결을 위해 간접조명과 스트로보를 통해 해결하고 반도체 리드프레임의 이송과정에서 상하 좌우의 진동은 우레탄 또는 실리콘 물질을 통해 특수한 롤러를 제작스크래치 또는 흠집이 없도록 하여 진동을 잡아 주고 카메라가 영상인식 시 정확하게 팬턴을 인식할 수 있도록 하는 것이다.
종래에는 반도체 리드프레임 검사공정에서 반도체 리드프레임의 연속적인 띠형태의 반도체 리드프레임의 도금 선폭이 오차범위에서 도금이 되었는지를 도금 후 수작업으로 현미경으로 검사 확인하고 있다. 그러나, 이러한 검사의 방법은 도금이 끝난 후의 공정으로 불량 상태를 확인하기 위하여 롤 형태의 감기 전에 중간 중간 잘라서 사람이 현미경으로 수치 측정을 수행하고 있어 시간과 비용, 노력이 많이 들었다.
이러한 이유로 불량이 생겨도 실시간 측정이 아니라 어느 부분에서 도금 부분이 잘못되어 불량이 났는지를 확인 할 수가 없는 어려움이 있다. 생산품의 정품과 불량품은 모든 공정이 끝난 후에 검사가 이루어지기 때문에 기간이 지연되고 원가상승의 요인이 되고 품질의 균일성 확보가 어렵게 되고 경쟁력 저하의 요인이 된 다.
따라서 도금 선폭을 실시간 측정을 통해서 도금 선폭측정이 가능하여 도금불량 발생시 도금 공정을 중단 후 조치를 취하므로 인해 양품을 생산이 가능하고 현저하게 불량의 요인을 사전에 해결할 수 있고, 제품의 품질을 정확하게 검사할 수 있는 기술이 필요하게 되었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 반도체 리드프레임 도금 선폭 측정에 있어서 수작업으로 이루어지는 도금 선폭 측정을 자동화하여 실시간으로 도금선폭을 측정하는 검사 장비를 구축하고자 한다.
또한, 반도체 리드프레임 도금 선폭 측정시 아래와 같은 어려움을 해결하고자 한다.
첫째, 반도체 리드프레임의 도금 선폭 검사에 있어서 리드프레임의 도금면의 빛의 반사에 의한 검사 측정시 어려움을 해결하고자 한다.
둘째, 반도체 리드프레임의 도금 전 후에 피검사체의 전후 좌우 흔들림(진동) 방지를 위한 기계 구조물을 개발하고자 한다.
셋째, 반도체 리드프레임의 도금 선폭 검사에 있어서 치수 계측을 통한 캘리브레이션의 적용 시스템을 개발하고자 한다.
본 발명은 이송중인 반도체의 리드 프레임 도금 선폭을 실시간으로 측정하고 검사하는 장치에 있어서, 상기 반도체 리드 프레임의 도금면에 조명을 조사하는 조 명 시스템과, 상기 반도체 리드 프레임 도금 선폭을 촬상하는 카메라와, 상기 카메라로부터 들어온 영상 신호를 컴퓨터로 처리할 수 있는 형태로 변환하는 프레임 그래버와 상기 프레임 그래버를 제어하며 프레임 그래버가 변환한 디지털 영상을 이용하여 제품을 검사하는 PC 및 상기 반도체 리드 프레임의 도금 선폭 측정시 반도체 리드 프레임의 진동을 방지하는 우레탄에 특수 코팅 처리된 롤러 또는 실리콘 롤러 중 어느 하나가 부착된 지그를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하 본원 발명의 실시예에 대한 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
다음은 검사 장비의 각부분 별 구성이다.
1) 카메라 및 렌즈
카메라는 및 렌즈는 영상을 촬영하는 기능을 한다. 렌즈는 영상의 배율과 빛의 양을 조절하고 카메라는 렌즈를 통하여 들어온 빛을 전기적인 신호로 변환한다.
본원 발명에서 카메라는 아날로그 카메라를 사용하였으며 속도는 15f/s이며 해상도는 1600*1200 이다.
2) 조명
조명은 제품에 빛을 주어 영상 상에서 제품의 밝기와 모양을 결정하고 검사 정도에 큰 영향을 준다. 본 발명은 시스템이 설치되는 공간의 협소함 때문에 외광을 막을 수 있는 구조로 설계가 불가능하였다. 제품도 정지상태가 아닌 이송상태여서 순간 촬상 기법이 필요하였다. 또 한 가지 더 해결해야할 난점으로는 제품이 금속제품으로 제품이 빛을 그대로 반사하여 기존의 조명으로는 전혀 촬상이 불가 능하다는 점이였다. 이러한 이유로 조명시스템의 개발에 난점이 많았다.
실제 적용단계의 개발에서 발생하는 난점을 해결하기 위해서 본 발명은 다음과 같은 특성을 가지는 조명시스템을 설계하였다.
특성 1. 외광에 무관한 조명시스템.
특성 2. 이송중인 제품을 이미지 왜곡 없이 촬상하는 조명시스템.
특성 3. 제품이 그대로 빛을 반사하므로 간접조명을 이용한 조명시스템.
특성 1의 외광에 무관한 조명시스템을 만들기 위해 본 시스템에서 선택한 방법은 카메라의 셔터속도를 최대 ( 1/10000 )로 올리는 대신 고휘도 LED를 사용하여 강력한 빛을 검사대상체에 피폭시키는 방법을 선택하였다. 이러한 방법을 사용한 결과 고휘도 LED를 켜지 않으면 전혀 사물이 보이지 않을 정도로 외광의 영향을 적게 받는 시스템을 구성 할 수 있었다.
특성 2의 이송중인 제품을 이미지 왜곡 없이 촬상하는 조명 시스템을 구성하기 위해서 본 시스템이 선택한 방법은 스트로보스코프(Stroboscope)를 이용하여 이송중인 제품을 50us ~ 100us사이에 촬상함으로써 이미지 왜곡이 전혀 없는 조명시스템을 구성하였다.
특성 3을 해결하기 위해서 본 시스템에서는 확산판을 이용하여 도 13와 같은 간접 조명을 설계하였다. 조명은 외부는 흑색으로 외광의 침입을 극소화 하였고 내부는 고휘도 LED의 조명이 골고루 펴지게 흰색 확산판을 사용하였다.
3) I/O 인터페이스 보드
I/O인터페이스 보드는 검사 시작, 상위기계와의 통신, 조명 및 트리거 제어를 위해 사용한다.
4) 프레임 그래버 (frame grabber)
프레임 그래버는 카메라로부터 들어온 영상 신호를 컴퓨터로 처리할 수 있는 형태로 변환하는 기능을 한다. 입력 채널이 2개가 있어 각각 3대의 카메라를 입력 받을 수 있다. 본 시스템에서는 1대의 카메라를 연결하였다.
카메라의 Trigger Mode는 External Trigger를 이용하므로 Frame Grabber로 Trigger Signal이 입력이 되어야만 한다. 트리거 입력 신호는 데이터 설정 탭에서 정한 초당 Frame수만큼 입력되고 최대 Frame/sec는 10으로 제한하였다. 또한 I/O는 공장 노이즈의 영향을 최소화 하기위해 전기적 절연이 가능한 0pto-isolated된 Type으로 구성하였다(포토 커플러(Photo coupler)사용).
5) 제어 PC
제어 PC는 프레임 그래버를 이용하여 획득한 디지털영상을 영상 처리 기술을 이용하여 제품을 검사하는 S/W가 탑재되고 I/O , 프레임 그래버, Stroboscope를 제어 한다.
5) Calibration GUI 개발 및 캘리브레이션 방법
본 시스템이 정확히 계측하기 위해서는 Pixel Data의 정밀도가 보장되어야 한다. 따라서 Calibration Algorithm이 필수적인데 본원발명에서는 Calibration Algorithm으로는 Tsai Algorithm(카메라 교정 알고리듬: 치수측정을 위한 카메라 변수값을 찾아내기 위해 미리 좌표 값을 알 수 있는 Ref.를 설정하여 카메라 focsing 값 등 변수 값을 교정함)을 사용하였다. (보조설명: 2차원 컴퓨터 영상 좌 표로부터 World 좌표를 얻으려고 하는데, 이것은 입력 영상으로부터 물체의 실제 크기 및 정확한 위치를 측정하는 것을 의미한다. 이 과정은 많은 비전 응용 분야에 있어서 꼭 필요한 단계이며, 카메라의 여러 가지 매개변수들을 필요로 한다. 이러한 매개변수들을 계산하는 것이 카메라 캘리브레이션이다.
Tsai Algorithm은 논문 R. Y. Tsai, "A versitile camera calibration technique for high accuracy 3D machine vision metrology using off-the-shelf TV cameras and lenses," IEEE Jour. of Robotics and Automation, vol. RA-3, pp. 323-344, Aug. 1987.와 논문 R. K. Lenz and R. T. Tsai, "Techniques for calibration of the scale factor and image center for high accuracy 3D machine vision metrology," IEEE Trans. PAMI, vol. 10, pp. 713-720, Sep. 1988.와 논문 R. K. Lenz and R. Y. Tsai, "Calibrating a cartesian robot with eye-on-hand configuration independent of eye-to-hand relationship," IEEE Trans. PAMI, vol. 11, pp. 916-928, Sep. 1989.)에 나와 있다.
Calibration GUI는 이러한 일련의 과정을 편리하게 구현하기 위해서 사용하였다.
도 1은 반도체 리드 프레임 도금 선폭 측정 검사장치에서 카메라의 캘리브레이션 작업을 하는 과정의 흐름도이다.
카메라에서 촬상된 이미지가 PC의 캘리브레이션 프로그램에서 실행된다(S101). 상기 캘리브레이션 프로그램에서 카메라 파라메타 파일이 실행된다(S102). 상기 카메라 파라메타이 실행된 후 캘리브레이션 파일이 실행된 다(S103). 상기 캘리브레이션 파일이 Calibration Point를 조절한다(S104).상기 Calibration Point를 조절후 ROI를 설정한다(S105). 상기 ROI(Region of Interest) 설정후 캘리브레이션이 실행된다(S106).
도 2는 PC에서 카메라 파라메타를 에디팅 할 수 있는 Setup 탭의 화면이며 도 3은 Calibration 파일이 실행된 화면이다.
도 3에서 보듯이 화면이 Calibration Point를 찾아내기에는 밝기 정보가 불규칙함으로Threshold연산( 이치화시키는 과정)을 행하여 Calibration Point가 잘 나타나도록 조절한다. Threshold 연산이 끝나면 도 4와 같이 Calibration Point가 인식이 가능한 상태로 드러나게 된다. 이후에 불필요한 영역이나 노이즈 영역을 제외한 영역에서 Calibration을 실행하기 위해 ROI를 도 5과 같이 설정한다. ROI(Region of Interest) 설정이 끝났으면 Calibration을 실행한다. 실행 결과는 우측에 나타나는데 FOV(Field Of View)의 출력과 각 대응점에 대한 실제 계측치를 도 6과 같이 디스플레이한다. 이 실측치와 각 Calibration point에 대응 되는 수치를 뺀 수치가 Calibration system의 오차이다. 이 오차의 평균을 구하면 구현한 Calibration System의 오차 평균이 나온다. 본원 발명에서 구한 오차 평균은 0.019581mm이였다.
아래에서는 본원발명의 구성을 설명하였다.
1. 시스템 구성
도 7은 고성능 산업용 카메라(500), 조명장치(400), Stroboscope(300), 프 레임 그레버(200)와 검사 S/W가 탑재되고 I/O보드가 있는 제어 PC(100)로 구성된 반도체 리드프레임 도금선폭 측정 검사장치 이다.
도 8은 반도체 리드 프레임 도금 선폭 측정 검사장치에서 반도체 리드 프레임 도금 선폭 측정을 검사하는 방법의 흐름도이다.
먼저 PC에 입력된 명령에 따라 프레임 그레버가 동작한다(S201). 상기 프레임 그레버가 Stroboscope와 카메라를 동시에 동작시킨다(S202). 상기 Stroboscope가 조명시스템의 조명을 켠다(S203). 상기 카메라가 반도체 리드 프레임 도금 선폭을 촬상한다(S204). 상기 촬상된 반도체 리드 프레임 도금 선폭이 PC로 전달된다(S205). 상기 PC에서 반도체 리드 프레임 도금 선폭 측정을 검사한다(S206).
상기 Grabber와 카메라가 동시에 작동되지만 약간의 위상차가 생기는데 이 위상차는 Grabber의 특성상 30us이다.
본 발명에서 Stroboscope를 사용한 이유는 촬상하고자 하는 제품이 이송 중에 있기 때문에 이송 속도와 상관없는 유연한 시스템을 꾸미기 위함이다.
본 시스템에서 Stroboscope를 통한 고휘도 LED의 Ontime 파라메타 수치는 50us~100us이다. 불량이 발견되면 더 이상생산이 지속되지 않도록 상위 시스템과 통신을 하여 사용자가 적절한 조치를 취하도록 알람을 울려준다.
도 9는 본 발명에서 실제 개발된 반도체 리드프레임 선폭 측정 검사 장치의 실제 사진이다. 상기 도 9에서는 정확하게 구분되어 있지는 않으나 반도체 리드프레임 선폭 측정 검사 시스템은 LED 광조명장치 및 스트로보 장치, 반도체 리드프레임 이송 진동방지 JIG, 영상인식 시스템 카메라, 프레임 그래이브, 영상처리 시 스템 및 컴퓨터으로 구성된다.
2. 캘리브레이션 측정을 위한 Target 개발
반도체 리드프레임 도금 선폭 측정을 위해서 카메라 보정은 초점 거리나 렌즈 왜곡과 같은 고유 변수와 기준 좌표계의 위치와 방향을 나타내는 외부변수를 결정하는 과정이다.
본 발명에서는 기존의 카메라 보정 방법으로 가장 널리 쓰이는 Tsai 알고리듬을 사용하였다. Tsai 알고리듬은 RCA(radial alignment constraint) 에 기초를 둔다. Tsai 알고리듬에서 먼저 모니터 상의 픽셀 단위의 이미지 평면에서의 위치로 바꾸는 렌즈 왜곡 즉, 이미지 평면위의 점이 초점과 실제 3차원 공간상의 한점을 잇는 직선위에 있지 않고 차이가 생기게 하는 요인이다.
이 렌즈 왜곡은 앞 절에서 설명한 바와 같이 두 가지 방향에 대해 생기는데, 방사상(radial)과 접선 방향(tangential)이다. 두 가지 모두 무한 수열로 모델링이 된다. 그러나 이 중에서 접선 방향의 렌즈 왜곡은 무시할 수 있고 방사상으로의 렌즈 왜곡도 하나의 항만으로도 모델링을 할 수 있음이 실험적으로 알려져 있다.
본 발명에서 카메라로부터 영상을 취득하기 위해서 Matrox Metero 2 MC-4를 사용하고, 카메라는 FA-CCD VCC-880A를 사용하였다. 기준 좌표계로는 Dot Grid Target(크기 98mmx88mm)의 0.5mm 간격의 가로 20개의 점, 세로 18개의 점을 이용하였다. 도 10은 본원 발명에서 기준 좌표계로 사용한 타켓 사진이다.
3. 광조명 시스템 개발
3.1 LED Back Light 도금면 인식 기술 및 광조명 장치 개발
광조명은 제품에 빛을 주어 영상 상에서 제품의 밝기와 모양을 결정하고 검사 정도에 큰 영향을 준다. 비전측정을 위한 조명은 입력영상에 직접적인 영향을 미치는 인자이기 때문에 영상을 받아들일 때 가장 중요한 변수로 작용한다.
따라서 비전 시스템에서 신뢰 할 수 있는 입력영상을 얻기 위해 시스템 구성 시 적합한 조명 장식을 고려해야 한다. 조명 방법에는 크게 전방 조명, 후방조명, 구조조명과 스트로보 조명등으로 분류 할 수 있다.
반도체 리드프레임은 금속제품으로 제품이 빛을 그대로 반사하여 기존의 조명으로는 전혀 촬상이 불가능하다는 점이다. 도 11에서 보는 봐와 같이 광조명을 비출 때 각 조명에서 나오는 빛이 도금 표면에 반사가 되어 그대로 조명이 나타난다.
도 11 (a)에서 보는 바와 같이 일반 형광등 상태에서 촬영은 형광등 빛이 프레임 표면에 그대로 반사되는 것을 알 수가 있다. 또한 일반 LED 조명시스템을 적용하여 직접 조사하였을 때는 도 11 (b)에서 살펴 볼 수가 있다. 반도체 리드 프레임 도금 공정 전후의 제품은 도금 표면의 반사로 인한 영상 인식에 상당한 어려움이 있었다.
본 발명에서는 리드 프레임 제품에서 반사가 생겨서 선폭을 측정하기에 효율적인 방법으로 백색광 LED 어레이(array)를 이용한 조명장치를 개발하여 간접조명으로 사용한다. 명확한 영상을 얻을 수 있도록 LED를 사용하고 반사광을 산란광으로 이용할 수 있도록 확산판을 사용하고 Back Light를 이용하는 방법으로 광조명 시스템을 개발하였다.
도 13은 본원발명의 광조명 시스템의 구성도이다.
도 13에서 보는 바와 같이 본원발명은 차단막(410), 고정수단(420), 확산판(430), 조명(440, 450)으로 구성되어 있다.
도 13에서 보는 바와 같이 측면에서 확산판(430)으로 빛을 조사하고 이 빛이 확산판을 통해서 재조사되는 빛으로 이송 중인 반도체 리드 프레임 도금 표면(460)에 다시 조사되어 카메라(500)에 인식이 될 수 있도록 광조명 시스템을 구성하였다. 이 결과 도 12에서 보는 바와 같이 한 조명 빛의 영향을 상당히 줄일 수가 있었으며 이에 따르는 영상에서 도금 선폭이 확실히 나타난다.
또 한가지 더 해결해야할 난점으로는 제품도 정지상태가 아닌 이송상태여서 순간 촬상 기법이 필요하였다. 제품이 이러한 이유로 조명시스템의 개발에 난점이 많았다.
실제 적용단계의 개발에서 발생하는 난점을 해결하기 위해서 본 발명은 다음과 같은 특성을 가지는 조명시스템을 설계 하였다.
특성 1. 외광에 무관한 조명시스템.
특성 2. 이송중인 제품을 이미지 왜곡없이 촬상하는 조명시스템.
특성 3. 제품이 그대로 빛을 반사하므로 간접조명을 이용한 조명시스템.
특성 1의 외광에 무관한 조명시스템을 만들기 위해 본 시스템에서 선택한 방법은 카메라의 셔터속도를 최대 ( 1/10000 )로 올리는 대신 고휘도 LED를 사용하여 강력한 빛을 검사대상체에 피폭시키는 방법을 선택하였다. 이러한 방법을 사용한 결과 고휘도 LED를 켜지 않으면 전혀 사물이 보이지 않을 정도로 외광의 영향을 적게 받는 시스템을 구성 할 수 있었다.
특성 2의 이송중인 제품을 이미지 왜곡 없이 촬상하는 조명 시스템을 구성하기 위해서 본 시스템이 선택한 방법은 Stroboscope를 이용하여 50us ~ 100us사이에 촬상함으로써 이미지 왜곡이 전혀 없는 조명시스템을 구성하였다.
특성 3을 해결하기 위해서 본 시스템에서는 확산판을 이용한 그림 3 과 같은 간접 조명을 설계하였다. 그림 6의 조명은 외부는 흑색으로 외광의 침입을 극소화 하였고 내부는 고휘도 LED의 조명이 골고루 펴지게 흰색 확산판을 사용하였다.
이러한 확산판과 고휘도 LED를 사용하여 간접 조명함으로써 이러한 문제점을 해결 하였으며 실제로 구성한 LED 광조명 시스템의 사진을 도 13에 보였다. 도 13에서 보는 바와 같이 확산판 내부에 카메라를 장착하여 리드프레임에서 조사되어 나오는 빛을 영상으로 인식할 수 있도록 일체형으로 구성하였다.
도 14은 개발된 광조명 시스템의 실제 사진이다. 도 14(a)는 LED 광조명 시스템의 내부 측면 사진이며 도 14(b)는 LED 광조명 시스템의 외부 사진이다.
4. 반도체 리드프레임 도금 선폭 측정 검사 장치(시스템)
검사측정 시스템은 반도체 리드프레임 이송장치와 이송시 진동에 의해 흔들림을 고정하는 Jig장치, CCD 카메라와 일체형 LED 광조명 장치와 디지털 영상 처리 및 분석을 위한 컴퓨터로 크게 구성된다.
종례에는 광조명 장치가 리드 프레임이 이송되는 과정에서 흔들리며 머신비 전 장치에 들어오기 때문에 카메라 초점이 잘 잡히지 않아 영상을 인식하기가 쉽지 않는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 도 15에서 보듯이 도금된 리드프레임 제품을 진동을 방지할 수 있는 고정 지그(600)가 부착되어 이송되는 부분을 잡아주면서 이송할 수 있도록 Jig를 만들어 제품 진동 방지 기능을 부여하여 장치를 제작하였다.
도 16에서 보듯이 진동방지 Jig(600)에는 우레탄에 특수 코팅 처리된 롤러(roller) 또는 실리콘 롤러(610)가 부착되어 금속 표면에 도금된 부분이 이송과정에서 잡아주는 부문에서 발생되는 스크레치, 흠집, 먼지 흡착 등이 일어나지 않도록 특수 제작되었다.
반도체 리드프레임의 도금선폭을 측정하기 위해서 먼저 도금 제품과의 카메라와의 거리 조절 및 이송 속도와의 스트로보 조명장치 작동 등의 시스템 전반적인 테스트를 수행하였다. 테스트 시에 전기 노이즈가 많이 잡히는 현상이 있어서 시스템의 전기 절연 등의 전기 노이즈 제거가 필요하다.
상술한 본원 발명의 반도체 리드프레임 도금 선폭 측정 검사장치는 상술한 본원 발명의 상세한 설명의 구성에 한하지 않고 본원 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변형되어 다양하게 구성될 수 있다.
본원발명은 도금 선폭 측정을 자동화 및 실시간으로 측정하여 도금불량이 발생시 도금 공정을 중단 후 조치를 취하므로 인해 양품을 생산이 가능하고 현저하게 불량의 요인을 사전에 해결할 수 있다.
본원 발명은 종래의 리드프레임 도금선폭 검사의 수작업에서 실시간으로 검사하여 도금선폭의 치수계측을 측정하여 도금공정에서 불량을 제어할 수 있는 검사시스템을 구축하여 생산성 향상과 제품 불량률을 획기적으로 줄일 수 있다..

Claims (13)

  1. 이송중인 반도체의 리드 프레임 도금 선폭을 실시간으로 측정하고 검사하는 장치에 있어서,
    상기 반도체 리드 프레임의 도금면(460)에 조명(440, 450)을 조사하는 조명 시스템(400)과,
    상기 반도체 리드 프레임 도금 선폭을 촬상하는 카메라(500)와,
    상기 카메라(500)로부터 들어온 영상 신호를 컴퓨터로 처리할 수 있는 형태로 변환하는 프레임 그래버(frame grabber, 200)와,
    상기 프레임 그래버(frame grabber, 200)를 제어하며 프레임 그래버(frame grabber, 200)가 변환한 디지털 영상을 이용하여 제품을 검사하는 PC, 및
    상기 반도체 리드 프레임의 도금 선폭 측정시 반도체 리드 프레임의 진동을 방지하는 우레탄에 특수 코팅 처리된 롤러 또는 실리콘 롤러 중 어느 하나가 부착된 지그를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 리드 프레임 도금 선폭 측정 검사장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 조명 시스템(400)은,
    내부에 홀이 형성되며 상기 홀 내부에서 상기 카메라(500)와 조명을 고정시키는 고정수단(420)과,
    상기 고정수단(420)의 내부에 설치되는 흰색의 확산판(430)과,
    상기 확산판(430)의 양측면에 설치되는 LED 조명을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 리드 프레임 도금 선폭 측정 검사장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 고정수단(420)의 외부는 흑색 차단막으로 둘러싸인 것을 특징으로 하는 반도체 리드 프레임 도금 선폭 측정 검사장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 카메라(500)는 이송중인 반도체가 조명시스템(400)에 도달시 50㎲(microsecond) 이상 100㎲(microsecond) 이하에서 반도체 리드 프레임 도금 선폭을 촬상하는 것을 특징으로 하는 반도체 리드 프레임 도금 선폭 측정 검사장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 프레임 그래버(frame grabber, 200)와 카메라(500)의 동작시 위상차는 30μs인 것을 특징으로 하는 반도체 리드 프레임 도금 선폭 측정 검사장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 PC에서 반도체 리드 프레임 도금 선폭 측정 검사는 캘리브레이션(calibration) 프로그램을 이용하여 하는 것을 특징으로 하는 반도체 리드 프레임 도금 선폭 측정 검사장치.
  7. 반도체의 리드 프레임 도금 선폭을 측정하고 검사하는 장치에서 카메라의 캘리브레이션(calibration) 방법에 있어서,
    카메라(500)에서 촬상된 이미지가 PC의 캘리브레이션(calibration) 프로그램에서 실행되는 단계;
    상기 캘리브레이션(calibration) 프로그램에서 카메라 파라메타(parameter) 파일이 실행 되는 단계;
    상기 카메라 파라메타(parameter)가 실행된 후 캘리브레이션(calibration) 파일이 실행되는 단계;
    상기 캘리브레이션(calibration) 파일이 캘리브레이션(calibration) Point를 조절하는 단계;
    상기 캘리브레이션(calibration) Point를 조절 후 ROI(Region of Interest)를 설정하는 단계;
    상기 ROI 설정 후 캘리브레이션(calibration)이 실행되는 단계를 포함하는 반도체 리드 프레임 도금 선폭 측정 검사장치에서 카메라의 캘리브레이션(calibration) 방법.
  8. 반도체 리드 프레임 도금 선폭 측정 검사장치에서 반도체 리드 프레임 도금 선폭을 측정하고 검사하는 방법에 있어서,
    PC에 입력된 명령에 따라 프레임 그레버(fram grabber)가 동작하는 단계와;
    상기 프레임 그레버(frame grabber)가 스트로보스코프(Stroboscope)와 카메라를 동시에 동작시키는 단계와;
    상기 스트로보스코프(Stroboscope)가 조명시스템의 조명을 켜는 단계와;
    상기 카메라가 반도체 리드 프레임 도금 선폭을 촬상하는 단계와;
    상기 촬상된 반도체 리드 프레임 도금 선폭이 PC로 전달되는 단계와;
    상기 PC에서 반도체 리드 프레임 도금 선폭 측정을 검사하는 단계를 포함하는 반도체 리드 프레임 도금 선폭 측정 검사방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 PC에서 반도체 리드 프레임 도금 선폭 측정 검사는 캘리브레이션(calibration) 프로그램을 이용하여 하는 것을 특징으로 하는 반도체 리드 프레임 도금 선폭 측정 검사방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 조명 시스템은,
    내부에 홀이 형성되며 상기 홀 내부에서 상기 카메라와 조명을 고정시키는 고정수단과,
    상기 고정수단의 내부에 설치되는 흰색의 확산판과,
    상기 확산판의 양측면에 설치되는 LED 조명을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 리드 프레임 도금 선폭 측정 검사방법
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 고정수단의 외부는 흑색 차단막으로 둘러싸인 것을 특징으로 하는 반도체 리드 프레임 도금 선폭 측정 검사방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 카메라는 이송중인 반도체가 조명시스템에 도달시 50㎲(microsecond) 이상 100㎲(microsecond) 이하에서 반도체 리드 프레임 도금 선폭을 촬상하는 것을 특징으로 하는 반도체 리드 프레임 도금 선폭 측정 검사방법.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 카메라가 반도체 리드 프레임 도금 선폭을 촬상시 반도체 리드 프레임은 우레탄에 특수 코팅 처리된 롤러 또는 실리콘 롤러중 어느 하나가 부착된 지그에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 반도체 리드 프레임 도금 선폭 측정 검사방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101853694B1 (ko) * 2011-08-29 2018-05-02 한화테크윈 주식회사 캐리어 보드를 이용한 단일 모듈화 장치
KR20190011973A (ko) 2017-07-26 2019-02-08 (주)제이케이씨코리아 리드 프레임 자동 검사 시스템

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0821805A (ja) * 1994-07-08 1996-01-23 Datsuku Eng Kk 外観検査方法およびその装置
JPH09218935A (ja) * 1996-02-08 1997-08-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 画像による外観検査方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0821805A (ja) * 1994-07-08 1996-01-23 Datsuku Eng Kk 外観検査方法およびその装置
JPH09218935A (ja) * 1996-02-08 1997-08-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 画像による外観検査方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101853694B1 (ko) * 2011-08-29 2018-05-02 한화테크윈 주식회사 캐리어 보드를 이용한 단일 모듈화 장치
KR20190011973A (ko) 2017-07-26 2019-02-08 (주)제이케이씨코리아 리드 프레임 자동 검사 시스템

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