KR101070889B1 - 리드프레임 검사용 조명기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리드프레임의 표면불량을 소재무늬과 구별하여 판단할 수 있는 리드프레임 검사용 조명기구를 제공하는 것을 목적으로 하며, 이 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 리드프레임 표면의 불량 여부를 검사하기 위하여 CCD 카메라를 사용한 촬영시에, 상기 리드프레임의 촬영구역을 조명하는 리드프레임 검사용 조명기구로서, CCD 카메라와 평행하게 조명광이 입사되는 동축조명장치, 및 CCD 카메라와 경사져서 조명광이 입사되는 적어도 두 개 이상의 측광조명장치를 구비한 리드프레임 검사용 조명기구를 제공한다.

Description

리드프레임 검사용 조명기구{Light device for detecting lead frame}

도 1은 종래의 통상적인 리드프레임 검사용 조명기구를 도시한 단면도이고,

도 2는 도 1의 조명기구 사용 시 촬영구역에서 조명광의 흐름을 도시한 단면도이고,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리드프레임 검사용 조명기구를 도시한 단면도이고,

도 4는 도 3의 조명기구 사용 시 촬영구역에서 조명광의 흐름을 도시한 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

30: 리드프레임 32: 소재무늬

32': 소재무늬 일면 40: CCD 카메라

110: 측광조명장치 111: 측광 광원

113: 측광 디퓨져 117: 반사 미러

120: 동축조명장치 121: 동축 광원

123: 동축 디퓨져 125: 동축 집광렌즈

127: 하프 미러 A: 촬영구역

본 발명은 조명기구에 관한 것으로서, 보다 더욱 상세하게는 리드프레임 표면의 불량 여부를 검사하기 위하여 CCD 카메라를 사용한 촬영시에, 상기 리드프레임의 촬영구역을 조명하는 리드프레임 검사용 조명기구에 관한 것이다.

리드프레임(lead frame)은 반도체 칩(chip)과 함께 반도체 패키지를 이루는 핵심 구성요소의 하나로서, 반도체 패키지의 내부와 외부를 연결해주는 도선(lead) 역할과 반도체 칩을 지지해 주는 지지체(frame) 역할을 한다. 이러한 리드프레임은 반도체 칩의 고밀도화, 고집적화 및 기판 실장의 방법 등에 따라 다양한 형상으로 제작될 수 있다.

리드프레임은 통상적으로 기억 소자인 반도체칩을 탑재하여 정적인 상태로 유지하여 주는 패드(pad)와, 반도체칩과 와이어 본딩에 의해 연결되는 내부 리이드(internal lead), 및 외부 회로와의 연결을 위한 외부 리이드(external lead)를 포함하는 구조로 이루어진다.

이와 같은 구조를 가지는 리드프레임은 통상 스탬핑(stamping) 공정 또는 에칭(etching) 공정에 의해 그 형상이 제작된다. 스탬핑 공정은 순차적으로 이송되는 프레스 금형 장치를 이용하여 리드프레임을 이루는 박판(薄板)소재를 소정 형상으로 타발함으로써 리드프레임을 제조하는 방법으로서 대량 생산에 적합하다. 이와 달리, 에칭 공정은 화학 약품을 이용하여 리드프레임의 박판 소재의 국소 부위를 부식시킴으로써 리드프레임의 형상을 완성하는 화학적 식각방법으로서 소량 생산에 주로 적용되고 있다.

그런데, 상기 스탬핑공정에서는 스크랩부상이 발생할 수 있고, 상기 스크랩부상으로 인하여 찍힘 불량이 발생할 수 있다. 에칭 공정 후에도 에칭성 불량이 표면에 발생할 수 있다. 이와 더불어, 최근에는 상기 리드프레임을 제조 공정 중에 접합성을 향상시키기 위하여 내부 리이드의 선단부 접합면에 일정한 두께의 은층을 도금 형성하는 공정을 거치며, 다이패드를 구비한 리드프레임은 다이 접착 공정시 다이패드의 상부면과 반도체 칩의 하부면 간의 접합성을 개선하기 위해 다이패드의 접합면에 은층을 도금 형성하는 공정을 거친다. 그런데 상기 은층을 도금하는 공정에서는 통상 침적도금(immersion)이나 은 번짐(silver bleed)등에 의해 얼룩이 생기게 된다.

따라서, 상기 은도금 공정, 에칭공정, 프레스공정을 거친 다음에는 상기 리드프레임의 표면상태의 불량여부를 판정하기 위하여 리드프레임 검사 공정을 거치게 된다.

최근에는 상기 검사 공정에서는 머신 비젼 기술을 이용하여 리드프레임을 촬영하고 불량여부를 검사하고 있다. 즉, 서보 모터 등의 구동장치의 구동에 의하여 리드프레임이 촬영구역으로 이송되면, 상기 촬영구역에서 CCD 카메라가 리드프레임의 영상을 촬영하고, 상기 촬영된 영상신호를 검사처리기에서 분석하여 리드프레임의 불량여부를 판단한다. 이 경우 상기 CCD 카메라는 통상 라인-스캔 방식의 카메라를 사용한다.

상기 CCD 카메라로 촬영시에는 불량 부분이 명확히 포착될 수 있도록 조명기 구가 필요하다. 종래에 채택된 조명기구는, 도 1에 도시된 바와 같이, 두 개의 광원(11)들과, 상기 광원으로부터 방사된 빛의 이동방향으로 각각 디퓨져(13), 및 집광렌즈(15)를 구비한다.

광원(light source, 11)은 광을 발생시키며 방출하는 기능을 하며, 통상 Light Emitting Diode(LED)이거나, 할로겐램프를 사용한다. 상기 광원(11)으로부터 방사된 조명광(50a)은 디퓨져(13)를 통과한다. 상기 디퓨져(13)는 이를 통과하는 조명광(50a)의 균질도를 향상시키는 기능을 한다. 상기 디퓨져(13)를 통하여 고르게 퍼진 조명광(50a)은 집광렌즈(15)에 의하여 상기 촬영구역(A)에 맞춰지게 되어 충분한 광량이 확보된다.

그런데, 상기와 같은 구조의 조명기구는, 상기 광원(11)에서 방출된 조명광(50a)의 입사방향이 상기 CCD 카메라(40)의 촬영방향과 동일한 축을 이루지 않는 측광조명장치로 이루어진다. 이 측광조명장치를 이용하면 불량이 발생한 부분에서 조명광이 난반사되고, 이 때에 CCD 카메라로 촬영하게 되면 촬영영상이 어둡게 나타나게 되어서 상기 리드프레임의 불량여부를 판단할 수 있다. 이와 더불어 상기 측광조명장치를 사용하여 조명하면, 은도금 부분이 명시되어 도금의 불량을 판단할 수 있다는 장점이 있다.

그러나, 측광조명장치를 조명기구로서 사용하여 리드프레임을 촬영하는 경우, 리드프레임을 이루는 소재무늬와 불량부분이 명확히 구분되지 않는다는 문제점이 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 측광조명장치를 사용하여 조명광을 리드프레임에 조사한 경우, CCD 카메라의 촬영축과 조명장치의 조명축이 일치하지 않 음으로 인하여, 상기 리드프레임의 소재무늬(32) 중 일면(32')에 측광조명장치로 인한 조명광(50a)이 닿지 않게 된다. 따라서, 상기 조명광이 닿지 않는 소재무늬의 일면(32')은 어두운 암부(暗部)가 된다. 이런 상태에서 CCD 카메라로 촬영할 경우, 상기 조명광(50a)이 닿지 않은 암부에는 영상이 어둡게 나타난다.

이로 인하여, 상기 CCD 카메라 촬영시에 발견되는 어두운 영상이 리드프레임 표면불량으로 인한 것인지, 소재무늬로 인한 것인지가 구별되지 않게 됨으로 인하여, 리드프레임의 표면에서의 불량 여부가 정확하게 검출되지 않는다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점 등을 포함하여 여러 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 리드프레임의 표면불량을 리드프레임을 이루는 소재무늬와 구별하여 판단할 수 있는 리드프레임 검사용 조명기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은:

리드프레임 표면에서의 불량 여부를 검사하기 위하여 CCD 카메라를 사용한 촬영시에 상기 리드프레임의 촬영구역을 조명하는 리드프레임 검사용 조명기구로서,

상기 CCD 카메라와 동일한 축 상에서 조명광이 방사되는 동축조명장치; 및

상기 CCD 카메라와 다른 축 상에서 조명광이 방사되는 측광조명장치;를 구비한 리드프레임 검사용 조명기구를 제공한다.

상기 동축조명장치는 동축 광원(光源)과, 상기 동축 광원으로부터 방사된 조명광을 균일하게 확산시키는 동축 디퓨져와, 상기 동축 디퓨져를 통과한 조명광을 집광하는 동축 집광렌즈, 및 상기 동축 집광렌즈를 통과한 조명광을 리드프레임의 촬영구역으로 반사하는 하프 미러를 구비하는 것이 바람직하다.

이와 더불어 측광조명장치는 측광 광원과, 상기 측광 광원으로부터 방사된 빛을 균일하게 확산시키는 측광 디퓨져, 및 상기 측광 디퓨져를 통과한 빛을 상기 리드프레임의 촬영구역으로 집중하도록 반사하는 반사 미러를 구비하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 측광조명장치는 촬영구역을 기준으로 상호 대향하도록 형성된 제1 측광조명장치 및 제2 측광조명장치로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 동축 광원 및 측광 광원은 청색의 LED인 것이 바람직하다.

이어서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 이 경우, 도 1 및 도 2에서와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 하는 동일한 부재를 가리킨다.

리드프레임 검사용 조명기구는 리드프레임 표면의 불량 여부를 검사하기 위하여 CCD 카메라를 사용한 촬영시에, 상기 리드프레임의 촬영구역을 조명하는 기능을 하며, 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 리드프레임 검사용 조명기구(100)는, 상기 CCD 카메라(40)와 다른 축으로 경사져서 조명광(150a)이 입사되는 측광조명장치(110)와 더불어 상기 CCD 카메라와 동일 축으로서 평행하게 조명광(150b)이 입사되는 동축조명장치(120)를 구비한다.

상기 동축조명장치(120)는 발광체인 동축 광원(光源, 121)과, 상기 동축 광원으로부터의 조명광을 확산하는 동축 디퓨져(123)와, 상기 동축 디퓨져(123)를 통하여 확산된 조명광을 집광하는 동축 집광렌즈(125), 및 상기 동축 집광렌즈(125)를 통과한 조명광(150b)을 리드프레임의 촬영구역(A)으로 반사하는 하프 미러(half mirror, 127)를 구비한다.

상기 동축 광원(121)으로부터 방사된 조명광(150b)은 동축 디퓨져(123)를 통과한다. 상기 동축 디퓨져(123)는 빛을 균일하게 확산시킴으로써, 조명의 균질도를 향상시킨다. 상기 동축 디퓨져(123)를 통과한 조명광(150b)은 동축 집광렌즈(125)에 의하여 한 곳으로 모이게 된다.

이 때, 상기 조명광(150b)의 이동 경로 중 동축 집광렌즈(125)의 후방에는 하프 미러(127)가 배치된다. 상기 하프 미러(127)는 상기 CCD 카메라(40)와 상기 CCD 카메라(40)에 의하여 촬영되는 촬영구역(A) 사이에서, 상기 CCD 카메라(40)와 동일한 시야 축 상에 배치된다. 상기 하프 미러(127)는 상기 동축 집광렌즈(125)를 통과한 조명광(125b)을 촬영구역(A)으로 집중시킴과 동시에 상기 CCD 카메라(40)를 통과시킴으로써, 상기 촬영구역(A)에서 영상을 촬영할 수 있도록 한다. 상기 하프미러(127)를 통과한 조명광(150b)은 촬영구역(A)으로 집중하게 된다.

측광조명장치(110)는 발광체인 측광 광원(111)과, 상기 측광 광원으로부터 방사된 빛을 확산시키는 측광 디퓨져(113), 및 상기 측광 디퓨져(113)를 통과한 조명광(150a)을 상기 리드프레임의 촬영구역(A)에 집중하도록 반사하는 반사 미러(117)를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 측광 광원(111)에서 발생한 조명광(150a)은 측광 디퓨져(113)를 통과하게 된다. 상기 측광 디퓨져(113)는 조명광(150a)을 균일하게 확산시킴으로써, 조명의 균질도를 향상시킨다. 상기 측광 디퓨져(113)를 통과한 조명광(150a)은 반사 미러(117)에 의하여 촬영구역(A)에 모이게 된다. 여기서 반사 미러(117)는 입사되는 조명광(150a)을 100% 반사하는 미러인 것이 바람직하다.

상기 측광조명장치(110)는 두 개 이상 형성되어 상기 촬영구역에서의 조명에 의한 음영(陰影)이 발생되지 않도록 하는 것이 바람직하며, 하나의 실시예로서 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 측광조명장치(110)가 상기 촬영구역을 기준으로 상호 대향하는 제1 측광조명장치(110a) 및 제2 측광조명장치(110b)로 이루어질 수 있다. 상기 두 방향에서의 광원을 이용하여 기본적인 측광의 광량을 증대시킬수 있으며, 촬영구역에서의 음영이 발생되는 것을 방지할 수 있기 때문이다.

본 발명에서는 상기 동축 광원(121) 및 측광 광원(111)으로서 청색의 LED를 사용하는 것이 바람직하다. 광원으로 LED를 사용하는 이유는, LED가 긴 수명을 가지고, 소형, 경량인 동시에 저전압으로 동작하여 전류의 광변환 효율이 좋고, 소비전류가 비교적 적기 때문에 발열량이 적다는 장점이 있기 때문이다. 이와 더불어, 개체 소자광원으로써, 예열시간이 필요없고, 점등, 소등시의 스위칭 특징이 매우 좋다는 장점이 있기 때문이다.

또한, 청색의 LED를 사용하는 이유는 리드프레임의 소재를 이루는 각각의 금속의 금속면 분광 반사율이 다르다는 특징을 이용할 수 있기 때문이다. 즉, 금(Au)과 동(Cu)은 통상 그 분광반사율이 600㎚보다 단파장 영역에서 급격히 떨어진다. 이에 비하여 은(Ag)은 그 분광반사율이 일정하다는 특성이 있다. 따라서 파장이 짧은 청색의 LED조명을 사용하면, 금과 은, 또는 동과 은을 현저한 농담 차로 구분되게 촬영할 수가 있기 때문이다. 이와 더불어 짧은 파장을 가지는 청색광은 표면상태나 윤곽에서 미크론 단위의 조밀한 불량을 검사할 때 민감하게 반영된다는 장점이 있기 때문이다.

한편, 상기 LED광원은 하나의 단위 광원이 여러 개 배열하여 이루어지는 것이 바람직한데, 이로 인하여 조사의 자유도를 높게 유지할 수 있고, 리드프레임의 촬영영역에서 비교적 평행광 성질이 많은 빛을 조사할 수 있기 때문이다.

이하여서는 상기와 같은 구조를 갖는 조명기구(100)의 작용을 도 3 및 도 4를 참고하여 설명한다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 리드프레임 검사용 조명기구(100)에 채택된 동축조명장치(120)로 인한 조명광(150b)은 상호 평행하게 리드프레임의 촬영구역(A)으로 입사된다. 이 때, 상기 입사방향은 상기 촬영구역(A)과 수직한 방향으로써, 상기 리드프레임을 이루는 소재무늬(32)를 이루는 부분에 모두 입사된다. 따라서, 상기 동축조명장치를 이용하면서 CCD 카메라로 촬영한 영상에서는, 종래의 조명장치로서 조명시에 발생한 소재무늬의 일면(32')에서 암영(暗影)이 발생하지 않게 된다.

이와 더불어 본 발명에 따른 조명기구에서는 측광조명장치(110)에 의하여 조명광(150a)이 촬영구역(A)으로 경사지도록 입사됨으로써, 은도금 부분이 명시화되고, 불량이 발생한 부분에서의 촬영영상이 어둡게 나타나므로 상기 리드프레임의 불량여부를 쉽게 판단할 수 있다.

이상과 같은 구조를 갖는 본 발명에 의하면, 동축조명장치를 사용하여 리드프레임의 표면 불량을 검사함으로써, 소재표면의 소재무늬와 표면불량과의 구별이 가능하여 리드프레임의 불량판단이 정확하게 된다.

이와 더불어 측광조명도 동시에 사용함으로써, 도금 면을 명확하게 나타낼 수 있음으로써, 도금불량 여부를 정확히 파악할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

1. 리드프레임 표면의 불량 여부를 검사하기 위한 CCD 카메라를 사용한 촬영시에 상기 리드프레임의 촬영구역을 조명하는 리드프레임 검사용 조명기구로서,

   상기 CCD 카메라와 동일한 축 상에서 조명광이 방사되는 동축조명장치; 및

   상기 CCD 카메라와 다른 축 상에서 조명광이 방사되는 적어도 두 개 이상의 측광조명장치;를 포함하며,

   상기 동축조명장치는:

   동축 광원(光源);

   상기 동축 광원으로부터 방사된 조명광을 균일하게 확산시키는 동축 디퓨져;

   상기 동축 디퓨져를 통과한 조명광을 집광하는 동축 집광렌즈; 및

   상기 동축 집광렌즈를 통과한 조명광을 상기 리드프레임의 촬영구역으로 반사하는 하프 미러;를 구비하는 리드프레임 검사용 조명기구.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 측광조명장치는:

   측광 광원;

   상기 측광 광원으로부터 방사된 빛을 균일하게 확산시키는 측광 디퓨져; 및 상기 측광 디퓨져를 통과한 빛을 상기 리드프레임의 촬영구역으로 집중하도록 반사하는 반사 미러;를 구비하는 것을 특징으로 하는 리드프레임 검사용 조명기구.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 측광조명장치는 촬영구역을 기준으로 상호 대향하도록 형성된 제1 측광조명장치 및 제2 측광조명장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리드프레임 검사용 조명기구.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 동축 광원 및 상기 측광 광원은 청색의 LED인 것을 특징으로 하는 리드프레임 검사용 조명기구.

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