KR101127886B1 - 양방향 촬상 광학장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동축 조명을 조사하여 하우징에 설치된 프리즘, 한 쌍의 미러 및 한 쌍의 렌즈유닛을 통해 입사된 서브스트레이트의 표면과 다이 표면의 패턴을 동시에 촬영하는 한 쌍의 카메라유닛을 구비하는 양방향 촬상 광학장치에 관한 것이다.
상기 본 발명은 상기 하우징이 상면부와 상기 상면부에서 연장된 전방/후방/좌측/우측 측벽을 가지며, 상기 상면부의 내측면에는 상기 한 쌍의 미러를 지지하는 한 쌍의 미러 지지블록과, 상기 한 쌍의 렌즈유닛의 전단부를 조정 가능하게 지지하는 한 쌍의 제1 및 제2 조정블록이 각각 장착되며, 상기 전방 측벽의 내측면에는 상기 프리즘을 지지하는 프리즘 지지블록이 장착되고, 상기 후방 측벽의 외측면에는 상기 한 쌍의 렌즈유닛의 후단부를 고정하기 위한 한 쌍의 클램프가 장착되며, 상기 상면부의 내측면이 상면부의 외측면에 대하여 평행하게 형성되고, 상기 전방 측벽의 내측면과 후방 측벽의 외측면이 상기 상면부의 외측면에 대하여 각각 수직을 이루며, 상기 전방 측벽의 내측면과 후방 측벽의 외측면은 상호 평행을 이루는 것을 특징으로 한다.

Description

양방향 촬상 광학장치{Two way image picking up optical apparatus}

본 발명은 양방향 촬상 광학장치에 관한 것으로, 특히 다이본딩 시 서브스트레이트와 다이의 정렬을 위해 서브스트레이트와 다이에 대한 영상 데이터를 획득하도록 서브스트레이트의 표면과 다이의 표면을 동시에 촬영하는 양방향 촬상 광학장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자의 조립공정 중 리드 프레임(lead frame)의 패드에 다이를 접착하는 다이본딩 공정은 각각의 반도체 생산라인에서 최종적으로 각기 다른 장비를 이용하여 정밀검사(Probe test)를 한 웨이퍼의 각 다이 중에 선정된 다이만을 픽업하여 에폭시(Epoxy)등과 같은 접착제를 묻힌 리드 프레임의 패드에 접착하는 공정을 말한다.

이와 같은 다이의 기본적인 본딩 방법은 에폭시 본딩, 유텍틱(Eutectic)본딩, 그리고 프리폼(preform)본딩의 세 가지 방법이 주로 사용되고 있다.

상기 본딩 방법들은 공통적으로 다이를 서브스트레이트에 본딩 하기 전에 다이본딩의 정확도를 높이기 위해 서브스트레이트와 다이 사이로 광학장치의 일부가 인입되어, 서브스트레이트의 표면에 형성된 실장영역의 패턴과 다이의 패턴을 촬영한다.

이렇게 촬영된 서브스트레이트와 다이의 영상 데이터를 통해 서브스트레이트와 다이의 정렬 상태를 파악해 다이의 위치를 보정하고, 정렬이 완료되면 다이를 서브스트레이트에 부착함으로써 다이본딩이 이루어진다.

그런데, 이와 같이 서브스트레이트와 다이의 정렬을 검사하기 위한 광학장치는 서브스트레이트와 다이로 주사된 빛을 반사하기 위한 큐브형 프리즘을 구비하고, 이 프리즘을 통해 입사된 한 쌍의 빛을 한 쌍의 렌즈유닛으로 각각 반사하는 한 쌍의 미러를 구비하며, 렌즈유닛을 통해 입사된 영상을 획득하는 한 쌍의 카메라유닛을 포함한다.

상기 광학장치는 서브스트레이트와 다이를 촬영한 영상 데이터를 토대로 서브스트레이트와 다이를 정렬시키기 위해, 프리즘, 미러, 렌즈유닛 및 카메라유닛으로 이어지는 광축이 정확하게 정렬되도록 세팅되어야 하며, 광축 정렬이 정확하게 이루어지지 않는 경우 서브스트레이트와 다이 정렬 시 오차가 발생되어 다이본딩 공정에서 제품 불량이 발생하는 문제가 있었다.

따라서 광학장치에 대한 광축 정렬은 높은 신뢰성이 요구되는 중요한 사항임에도 불구하고, 다이본딩장치에서 사용되고 있는 종래의 광학장치는 프리즘, 미러, 렌즈유닛 및 카메라유닛 간의 정확한 광축 정렬이 제대로 이루어지지 못하고 있다.

이러한 광축 정렬의 문제는 다양한 요인이 존재하지만 특히, 상기 모든 부품들이 마운팅 되는 하우징이 광축을 정렬하기 위한 조건을 제공하지 못하는데 그 근본적인 원인이 있었다.

따라서 이와 같이 광축 정렬의 신뢰성이 없는 하우징 상에 상기 프리즘, 미러, 렌즈유닛 및 카메라유닛을 장착하는 경우, 각 부품 들 간에 정확하게 광축을 유지하기 위해서 작업자는 많은 시간을 소요하게 되고 이에 따라 작업능률이 저하되는 문제가 있었다.

또한 광축 정렬 후에도 광학장치를 장시간 사용하는 경우, 광학장치에 가해지는 진동이나 하우징에 장착되는 부품의 자중 등 다양한 요인에 따라 광축이 변경되는데, 이 때 광축 정렬을 다시 세팅하는 데에도 역시 많은 시간과 노력을 쏟아야 하는 번거로움이 있었다.

한편, 서브스트레이트의 표면에 형성된 패턴은 다이의 패턴과 달리 각 패턴이 대략 반구형태의 입체적인 형상으로 이루어져 있기 때문에 패턴의 중앙과 에지부분이 높이차가 발생한다. 이로 인해 프리즘을 통해서 서브스트레이트에 직각방향으로 조사되는 동축 조명만을 사용하는 경우 패턴의 높이가 가장 높은 중앙부분만 밝게 촬영되고 에지부분에서는 난반사가 이루어져 에지부분이 어둡게 촬영됨에 따라 서브스트레이트의 패턴을 명확하게 나타내기 어려운 문제가 있었다.

이를 해소하기 위해, 종래에는 동축 조명과 함께 링 조명을 서브스트레이트에 조사하였다. 이 경우 링 조명은 다수의 LED를 대략 원을 이루도록 배치하되 사선방향으로 배치함으로써, 패턴의 높낮이차에 대하여 중앙부분과 에지부분을 모두 명확하게 나타내는 영상을 획득하였다.

그런데, 종래에는 링 조명으로 LED를 사용하였는데, 이때 LED에 인접하게 배치된 프리즘은 LED의 자체 발열로 인해 열에 노출된다. 이에 따라 접착제인 UV 본드로 프리즘 지지블록에 부착되는 프리즘은 상기 LED의 발열로 인해 UV 본드가 변형되므로 그 접착력이 저하됨으로써 프리즘의 부착위치가 변경되고 결국 광축 정렬을 유지할 수 없는 요인이 되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 렌즈유닛, 미러, 프리즘 및 이들을 지지하는 다수의 지지부품이 장착되는 하우징의 각 면들이 상호 평행 또는 수직을 이루며, 지지부품도 하우징의 각 면들에 대하여 평행 또는 수직을 이루도록 하여 렌즈유닛, 미러, 프리즘 간의 광축 정렬을 용이하게 행할 수 있는 양방향 촬상 광학장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 동축 조명을 조사하여 하우징에 설치된 프리즘, 한 쌍의 미러 및 한 쌍의 렌즈유닛을 통해 입사된 서브스트레이트의 표면과 다이 표면의 패턴을 동시에 촬영하는 한 쌍의 카메라유닛을 구비하는 양방향 촬상 광학장치에 있어서, 상기 하우징은 상면부와 상기 상면부에서 연장된 전방/후방/좌측/우측 측벽을 가지며, 상기 상면부의 내측면에는 상기 한 쌍의 미러를 지지하는 한 쌍의 미러 지지블록과, 상기 한 쌍의 렌즈유닛의 전단부를 조정 가능하게 지지하는 한 쌍의 제1 및 제2 조정블록이 각각 장착되며, 상기 전방 측벽의 내측면에는 상기 프리즘을 지지하는 프리즘 지지블록이 장착되고, 상기 후방 측벽의 외측면에는 상기 한 쌍의 렌즈유닛의 후단부를 고정하기 위한 한 쌍의 클램프가 장착되며, 상기 상면부의 내측면이 상면부의 외측면에 대하여 평행하게 형성되고, 상기 전방 측벽의 내측면과 후방 측벽의 외측면이 상기 상면부의 외측면에 대하여 각각 수직을 이루며, 상기 전방 측벽의 내측면과 후방 측벽의 외측면은 상호 평행을 이루는 것을 특징으로 하는 양방향 촬상 광학장치를 제공한다.

상기 상면부의 외측면은 공차가 0.005~0.015㎜의 평활도를 가지는 것이 바람직하다. 또한 상기 상면부의 내측면 및 외측면 간의 평행공차가 0.005~0.015㎜인 것이 바람직하다.

상기 전방 측벽의 내측면과 후방 측벽의 외측면이 각각 상기 상면부의 외측면에 대하여 이루는 수직공차는 0.01~0.03㎜인 것이 바람직하다.

상기 전방 측벽의 내측면과 후방 측벽의 외측면 간의 평행공차는 0.005~0.015㎜인 것이 바람직하다.

상기 한 쌍의 클램프는 상기 후방 측벽의 외측면에 장착되며, 상기 후방 측벽에 접촉하는 면과 상기 클램프를 파지하는 면이 서로 수직인 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 한 쌍의 클램프는 상기 후방 측벽에 접촉하는 면과 상기 클램프를 파지하는 면의 수직공차는 0.01~0.03㎜인 것이 바람직하다.

상기 한 쌍의 제1 및 제2 조정블록은 상기 한 쌍의 렌즈유닛의 좌측 및 우측에서 각각 선 접촉상태로 지지하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 한 쌍의 제1 및 제2 조정블록은 상기 한 쌍의 렌즈유닛의 축방향에 대하여 직각방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 한 쌍의 제1 조정블록은 상기 한 쌍의 렌즈유닛의 전단부를 수평방향으로 조정하고, 상기 한 쌍의 제2 조정블록은 상기 한 쌍의 렌즈유닛의 전단부를 수직방향으로 조정할 수 있다.

상기 한 쌍의 제1 조정블록은 상기 한 쌍의 렌즈유닛과 접촉하는 면이 상기 상면부의 내측면에 대하여 수직을 이루며, 상기 한 쌍의 제2 조정블록은 각각 상부 및 하부블록을 포함하고, 상기 상부 및 하부블록은 상기 렌즈유닛과 접촉되는 면이 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 한 쌍의 미러 지지블록은 각각의 저면이 상기 상면부의 내측면에 장착되고 후면이 전방 측벽의 내측면에 슬라이딩 가능하게 밀착되며, 상기 한 쌍의 미러 지지블록은 각각, 상기 저면과 상기 후면이 수직을 이루는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 한 쌍의 미러 지지블록 상기 저면과 상기 후면 사이의 수직공차는 0.01~0.03㎜인 것이 바람직하다.

상기 한 쌍의 미러 지지블록은 상기 한 쌍의 렌즈유닛과 상기 한 쌍의 미러 간의 광축 정렬을 위해, 상기 한 쌍의 렌즈유닛의 축방향에 대하여 직각방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다.

상기 프리즘 지지블록은 후면이 상기 전방 측벽의 내측면에 장착되고, 전면에는 상기 프리즘이 부착되며, 상기 후면 및 전면은 서로 평행한 평면으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 프리즘 지지블록의 후면을 평활도의 공차가 0.01~0.03㎜인 것이 바람직하며, 상기 프리즘 지지블록의 전면 및 후면의 평행공차는 0.01~0.03㎜인 것이 바람직하다.

상기 프리즘은 큐브형상으로 이루이지며, 대각선을 따라 커팅된 굴절면을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 본 발명은 상기 하우징을 인접한 구조물 또는 구동장치에 설치하기 위한 한 쌍의 브라켓 부재를 더 포함하며, 상기 한 쌍의 브라켓 부재는 상기 하우징의 좌/우 측벽의 외측면에 일단이 분리 가능하게 장착되는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 한 쌍의 브라켓 부재는 상기 하우징의 좌/우 측벽에 장착되는 내측면이 인접한 구조물 또는 구동장치 등에 장착되는 상면에 대하여 수직을 이루며, 상기 한 쌍의 브라켓 부재의 상면은 동시에 연마하는 것이 바람직하다. 상기 한 쌍의 브라켓 부재의 내측면과 상면 간의 수직공차는 0.005~0.015㎜인 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 상기 서브스트레이트의 패턴을 사선방향으로 조명하기 위한 광섬유 링 조명을 더 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에 있어서는 하우징 상면부의 외측면을 기준으로 하여, 한 쌍의 렌즈유닛, 한 쌍의 미러 및 큐브형 프리즘을 각각 지지하기 위한 부품 즉, 한 쌍의 클램프, 한 쌍의 제1 및 제2 조정블록, 한 쌍의 미러 지지블록 및 프리즘 지지블록이 장착되는 면을 평행 또는 수직을 이루도록 형성함으로써, 한 쌍의 렌즈유닛, 한 쌍의 미러 및 큐브형 프리즘 간에 형성되는 광축 정렬이 쉽게 이루어지는 이점이 있다.

또한 본 발명은 한 쌍의 클램프, 한 쌍의 제1 및 제2 조정블록, 한 쌍의 미러 지지블록 및 프리즘 지지블록에 대해서도 각각 하우징의 장착되는 면에 대하여 평행 또는 수직을 이루도록 형성함으로써 더욱 많은 시간과 노력을 들이지 않고 손쉽게 광축 정렬을 행할 수 있다.

더욱이 본 발명은 종래기술의 LED 링 조명에 비해 발열량이 거의 없는 광섬유 링 조명을 채택함에 따라, 광섬유 링 조명에 의해 프리즘 지지블록에 프리즘을 고정하는 UV 본드가 열에 의해 변형되는 것을 방지함으로써, 프리즘의 부착위치가 변하는 것을 방지하고 광축의 정렬상태를 안정적으로 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 나타내는 다이본딩장치의 광학장치를 나타내는 평면도,
도 2는 도 1에 도시된 광학장치의 하우징을 나타내는 평면도,
도 3은 도 2에 표시된 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 나타내는 단면도,
도 4는 도 2에 표시된 Ⅳ방향에서 바라본 도면,
도 5는 도 1에 도시된 한 쌍의 렌즈유닛의 후단을 하우징에 고정하기 위한 클램프를 나타내는 도면,
도 6은 도 1에 표시된 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 나타내는 단면도,
도 7은 도 1에 도시된 광학장치의 측면도로서 프리즘 부분이 보이도록 하우징의 일부를 절개하여 나타낸 도면,
도 8은 도 1에 표시된 한 쌍의 미러 및 미러 지지블록을 나타내는 사시도,
도 9는 도 1에 도시된 광학장치의 큐브형 프리즘의 가공을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다이본딩장치의 광학장치의 구성을 설명한다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학장치(1)는 하우징(10), 한 쌍의 카메라유닛(21,22), 한 쌍의 렌즈유닛(31,32), 한 쌍의 클램프(33,34), 한 쌍의 제1 및 제2 조정블록(35,37;36,38), 한 쌍의 미러(41,42), 한 쌍의 미러 지지블록(43,44), 큐브형 프리즘(50), 프리즘 지지블록(51), 한 쌍의 라이트유닛(61,62), 보조 라이트(67) 및 한 쌍의 브라켓 부재(71,72)를 포함한다.

하우징(10)은, 도 2 내지 도 4를 참고하면, 한 쌍의 렌즈유닛(31,32), 한 쌍의 미러(41,42) 및 큐브형 프리즘(50)이 장착되고, 이들을 각각 지지하기 위한 부품 즉, 한 쌍의 클램프(33,34), 한 쌍의 제1 및 제2 조정블록(35,37;36,38), 한 쌍의 미러 지지블록(43,44) 및 프리즘 지지블록(51)이 장착된다.

상기 하우징(10)은 상면부(11)와 이 상면부(11)에 각각 연장된 전방/후방/좌측/우측 측벽(12,13,14,15)이 형성되고 하부가 개방된다. 하우징(10)은 장착된 한 쌍의 렌즈유닛(31,32), 한 쌍의 미러(41,42) 및 큐브형 프리즘(50) 사이의 광축을 정렬하기 위한 기준이 되는 것으로, 상면부(11)와 전방/후방/좌측/우측 측벽(12,13,14,15)의 각 내/외측면은 상호 간에 수직 또는 평행관계를 이룬다.

즉, 상면부(11)의 외측면(P1)은 가장 기준이 되는 면으로 평활도가 0.005~0.015㎜의 공차를 갖는다. 상기 평활도 공차가 0.015㎜를 초과하면 이하에 설명하는 각 면(P2~P11)에 대한 기준면으로서 부적합하며, 0.005㎜ 미만이면 가공이 매우 어려울 뿐만 아니라 가공비의 증가에 따라 제품의 단가가 상승하는 문제가 있다.

한편, 한 쌍의 클램프(33,34)가 장착되는 후방 측벽(13)의 외측면(P2)은 상면부(11)의 외측면(P1)과 서로 수직을 이루며, 이 경우 수직공차는 광축 정렬 시 오차를 최소화할 수 있도록 약 0.005~0.015㎜인 것이 바람직하다. 이 경우 수직공차가 0.015㎜를 초과하면 기준면으로서 부적합하며, 0.005㎜ 미만이면 가공이 매우 어려울 뿐만 아니라 가공비의 증가함에 따라 제품의 단가가 상승하는 문제가 있다.

아울러 이하에 설명하는 각 면(P3~P11)에 대한 평행 또는 수직공차 범위에 있어서도 상한값을 초과하는 경우 기준면으로서 부적합하며, 하한값 미만인 경우 가공이 어렵고 가공비의 증가에 따라 제품의 단가가 상승하는 문제가 있다.

또한 한 쌍의 제1 및 제2 조정블록(35,37;36,38)이 장착되는 상면부(11)의 제1 내측면(P3)은 상면부(11)의 외측면(P1)과 평행하게 형성되고, 한 쌍의 미러 지지블록(43,44)이 장착되는 상면부(11)의 제2 내측면(P4)은 상면부(11)의 외측면(P1)과 평행하게 형성된다. 이때 상면부(11)의 외측면(P1)과 제1 및 제2 내측면(P3,P4) 사이의 평행공차는 각각 0.005~0.015㎜이고, 제1 내측면(P3)의 평활도는 0.005~0.015㎜의 공차를 가지는 것이 바람직하다.

이 경우, 상면부(11)의 제2 내측면(P4)은 제1 내측면(P3) 보다 다소 높은 레벨에 위치하는데, 이는 제2 내측면(P4)에 장착되는 한 쌍의 미러 지지블록(43,44)을 한 쌍의 렌즈유닛(31,32)의 광축 중심에 일치시키기 위함이다.

한 쌍의 미러 지지블록(43,44) 및 프리즘 지지블록(51)의 일측면이 밀착되는 전방 측벽(12)의 내측면(P5)은 상면부(11)의 외측면(P1)에 수직으로 형성된다. 이때 상면부(11)의 외측면(P1)과 전방 측벽(12)의 내측면(P5) 사이의 수직공차는 0.01~0.03㎜인 것이 바람직하다. 이 경우 전방 측벽(12)의 내측면(P5)은 후방 측벽(13)의 외측면(P2)과 평행을 이룬다.

한 쌍의 브라켓 부재(71,72)가 각각 장착되는 좌측 및 우측 측벽(14,15)의 외측면(P6,P7)은 각각 상면부(11)의 외측면(P1)에 수직을 이루며, 외측면(P6,P7) 상호 간에는 평행을 이룬다. 이때 상면부(11)의 외측면(P1)과 좌측 및 우측 측벽(14,15) 간의 수직공차는 0.01~0.03㎜이고, 평행공차는 0.005~0.015㎜인 것이 바람직하다.

한편, 하우징(10)은 상면부(11)에 한 쌍의 미러 지지블록(43,44)과 한 쌍의 제1 및 제2 조정블록(35,37;36,38)을 각각 고정하기 위한 다수의 고정피스(B)가 체결되는 다수의 관통구멍(H1~H6)이 형성된다. 이 경우 상면부(11)에는 서브스트레이트(S, 도 7 참고)의 상부 표면을 향해 빛을 조사할 수 있도록 프리즘(50)의 설치 위치와 대응하는 위치에 제1 광통과공(11a)이 형성된다. 이때 제1 통과공(11a)에는 석영재질의 윈도우쉴드(11b)가 설치된다.

또한 하우징(10)은, 도 3과 같이, 전방 측벽(12)에 프리즘 지지블록(51)을 고정하기 위한 다수의 고정피스(B)가 체결되는 다수의 관통구멍(H7)이 형성되고, 도 4와 같이 후방 측벽(13)에는 한 쌍의 클램프(33,34)를 고정하기 위한 다수의 고정피스(B)가 체결되는 다수의 관통구멍(H8,H9)이 각각 형성된다. 이 경우 후방 측벽(13)에는 한 쌍의 렌즈유닛(31,32)의 후단부가 삽입되는 한 쌍의 관통구멍(13a,13b)이 형성된다.

더욱이 하우징(10)은 좌측 및 우측 측벽(14,15)에 각각 한 쌍의 브라켓 부재(71,72)를 고정하기 위한 다수의 고정피스(B)가 체결되는 다수의 관통구멍(H10,H11)이 각각 형성된다. 또한 좌측 및 우측 측벽(14,15)에는 한 쌍의 라이트유닛(61,62)의 광섬유 안내관(61c,62c)이 삽입되는 관통구멍(14a,15a)이 각각 형성된다.

커버(17)는, 도 1 및 도 7과 같이, 개방된 하우징(10)의 하부를 개폐 가능하도록 하우징(10)에 설치된다. 상기 커버(17)는 프리즘(50)에 반사된 빛을 다이(D, 도 7 참고)의 하부 표면을 향해 조사할 수 있도록 프리즘(50)의 설치 위치와 대응하는 위치에 제2 광통과공(17a)이 형성된다. 이 경우, 제2 통과공(17a)에는 석영재질의 윈도우 쉴드(17b)가 설치된다.

한 쌍의 카메라유닛(21,22)은, 도 1과 같이, 각각 선단이 한 쌍의 렌즈유닛(31,32)의 후단에 형성된 삽입홈(31a,32a)에 분리 가능하게 결합된다. 이 경우 한 쌍의 카메라유닛(21,22)은 한 쌍의 렌즈유닛(31,32)과 대략 동축으로 배치된다.

한 쌍의 렌즈유닛(31,32)은, 도 1 및 도 5와 같이, 각각의 후단부가 후방 측벽(13)의 관통구멍(13a,13b)에 삽입된 후 한 쌍의 클램프(33,34)에 의해 후방 측벽(13)에 고정된다. 또한 한 쌍의 렌즈유닛(31,32)은 전단부가 한 쌍의 제1 및 제2 조정블록(35,37;36,38)에 의해 지지된다.

한 쌍의 클램프(33,34)는 각각, 제1 부분(33a,34a)과 제2 부분(33e,34e)을 포함한다. 제1 부분(33a,34a)은 후방 측벽(13)의 외측면(P2)에 밀착 설치되는 플레이트부(33b,34b)와 플레이트부(33b,34b)에 일체로 연장 형성되는 연장부(33c,34c)로 이루어진다.

이 경우 플레이트부(33b,34b)에는 한 쌍의 렌즈유닛(31,23)의 후단부가 관통하는 관통구멍(33g,34g)이 형성된다. 제2 부분(33e,34e)은 고정피스(B)에 의해 연장부(33b,34b)에 분리 가능하게 체결되며, 연장부(33b,34b)에 체결 시 한 쌍의 렌즈유닛(31,23)의 후단부를 클램핑한다.

이 경우 플레이트부(33b,34b)는 후방 측벽(13)의 외측면(P2)과 밀착되는 면(33f,34f, 도 1 참고)이 연장부(33b,34b)의 내주면과 서로 수직을 이루도록 형성되고, 이 경우 수직공차는 0.01~0.03㎜인 것이 바람직하다.

이에 따라 한 쌍의 클램프(33,34)는 한 쌍의 렌즈유닛(31,32)을 후방 측벽(13)에 고정 시 한 쌍의 렌즈유닛(31,32)과 한 쌍의 미러(41,42)와의 광축 정렬을 고려하여 한 쌍의 미러 지지부재(43,44)가 밀착 고정되는 전방 측벽(12)의 내측면(P5)에 수직으로 배치된다.

한 쌍의 제1 및 제2 조정블록(35,37;36,38)은, 도 1 및 도 6과 같이, 한 쌍의 렌즈유닛(31,32)의 전단부를 지지하도록 각각, 상면부(11)의 제1 내측면(P3)에 장착된다.

한 쌍의 제1 조정블록(35,37)은 각각 단일 블록으로 이루어지며 한 쌍의 렌즈유닛(31,32) 일주면을 선 접촉상태로 지지한다. 이 경우 한 쌍의 제1 조정블록(35,37)은 렌즈유닛(31,32)의 일주면에 접촉되는 측면(35b,37b)과 상면부(11)의 제2 내측면(P4)에 접촉되는 상면(35a,37a)이 서로 수직을 이룬다.

이 때 제1 조정블록(35,37)은 고정피스(B)가 삽입되는 관통구멍(35c,37c)이 렌즈유닛(31,32)의 축방향(LC)에 직각으로 형성된 장공 형상으로 이루어진다. 이에 따라 제1 조정블록(35,37)은 렌즈유닛(31,32)을 하우징(10) 제2 내측면(P4)에 대해 수평방향으로 이동함으로써 광축의 수평방향 조정이 가능하다.

한 쌍의 제2 조정블록(36,38)은 각각 한 쌍의 제1 조정블록(35,37) 맞은편에 배치되어 한 쌍의 제1 조정블록(35,37)과 함께 한 쌍의 렌즈유닛(31,32)을 지지한다.

상기 한 쌍의 제2 조정블록(36,38)은 상부블록(36a,38a) 및 하부블록(36b,38b)을 포함하며, 상기 상부 및 하부블록(36a,38a;36b,38b)은 일면에 각각 서로 대응하는 경사면(36g,36h;38g,38h)이 형성된다.

이 경우 한 쌍의 제2 조정블록(36,38)은 고정피스(B)가 삽입되는 관통구멍(36e,38e;36f,38f)이 렌즈유닛(31,32)의 축방향에 직각으로 형성된 장공 형상으로 이루어진다. 이에 따라 제2 조정블록(36,38)이 렌즈 유닛(31,32)의 축방향에 직각방향으로 이동 시 렌즈유닛(31,32)을 하우징(10)의 제1 내측면(P3)의 수직방향으로 이동함으로써 광축의 수직방향 조정이 가능하다.

이에 따라 상기 한 쌍의 렌즈유닛(31,32)은 한 쌍의 제1 조정블록(35,37)의 측면(35b,37b)과 한 쌍의 제2 조정블록(36,38)의 각 경사면(36g,36h;38g,38h)에 각각 접촉하여 3부분에서 선 접촉이 이루어진다.

한 쌍의 미러(41,42)는, 도 1과 같이, 프리즘(50)을 중심으로 서로 대향 배치되며, 한 쌍의 렌즈유닛(31,32)에서 방사되는 빛을 각각 프리즘(50)으로 반사하고 동시에 프리즘(50)으로부터 입사되는 서브스트레이트 및 다이 표면에서 반사된 빛을 한 쌍의 렌즈유닛(31,32)으로 반사하도록 한 쌍의 렌즈유닛(31,32)과 프리즘(50) 사이에 소정 각도로 경사 설치된다.

한 쌍의 미러 지지블록(43,44)은, 도 1 및 도 8과 같이, 상면(43a,44a)이 상면부(11)의 제2 내측면(P4)에 밀착되고, 후면(43b,44b)이 전방 측벽(12)의 내측면(P5)에 슬라이딩 가능하게 밀착된다. 이 경우 상기 전방 측벽(12)의 내측면(P5)의 평활도는 0.005㎜의 공차를 가지는 것이 바람직하다.

이 경우 한 쌍의 미러 지지블록(43,44)은 상기 저면(43a,44a)과 후면(43b,44b)은 상호 수직을 이루며, 이 경우 수직공차는 0.01~0.03㎜인 것이 바람직하다.

또한 한 쌍의 미러 지지블록(43,44)은 고정피스(B)가 삽입되는 관통구멍(43c,44c)이 한 쌍의 렌즈유닛(31,32)의 축방향에 직각으로 형성된 장공으로 이루어진다. 이에 따라 한 쌍의 미러 지지블록(43,44)은 렌즈유닛(31,32)의 축방향에 직각방향으로 이동하면서 한 쌍의 렌즈유닛(31,32)과 한 쌍의 미러(41,42) 사이에 형성되는 광축을 정렬할 수 있다.

큐브형 프리즘(50)은, 도 1 및 도 7과 같이, 한 쌍의 미러(41,42) 사이에 배치되어, 한 쌍의 미러(41,42)에서 반사된 빛을 상면부(11)의 제1 광통과공(11a)과 커버(17)의 제2 광통과공(17a)을 통해 동시에 서브스트레이트와 다이로 굴절시킨다.

이 경우 큐브형 프리즘(50)은 먼저 큐브형상으로 제작한 후, 도 9와 같이, 소정의 지그(J1,J2)로 고정시킨 상태에서 대각선 방향으로 절개하여 2개의 삼각기둥으로 가공한다. 이때 이 삼각기둥은 동시에 굴절면(50a)을 형성할 수 있다. 이와 같이 가공된 상기 2개의 삼각기둥 형상의 프리즘은 UV 본드 등의 접착제를 이용하여 상기 굴절면(50a)을 상호 접합시켜 큐브형상의 프리즘으로 제작된다.

프리즘 지지블록(51)은, 도 1 및 도 7과 같이, 전방 측벽(12)의 내측면(P5)에 후면(51a)이 밀착되도록 고정피스(B)에 의해 장착되며 이때, 후면(51a)은 프리즘(50)이 결합되는 전면(51b)과 서로 평행하게 이루어진다.

이에 따라 프리즘(50)을 UV 본드 등의 접착제로 프리즘 지지블록(51)에 부착 시, 프리즘(50)과 한 쌍의 미러(41,42) 사이에 형성되는 광축을 더욱 정밀하게 정렬할 수 있는 조건을 제공한다. 이 경우 프리즘 지지블록(51)의 후면(51a) 및 전면(51b)의 평행공차는 0.01~0.03㎜인 것이 바람직하다.

또한 프리즘 지지블록(51)은 전방 상단에 지지돌기(51c)를 형성하여 프리즘 지지블록(51)의 전면(51b)에 부착되는 프리즘(50)의 수직방향 이동을 제한함으로써 수직방향의 부착위치를 용이하게 설정할 수 있다.

한 쌍의 라이트유닛(61,62)은 서브스트레이트(S) 및 다이(D) 표면에 대하여 직각으로 빛을 조사하는 동축 조명으로써 각각, 도 1과 같이, 라이트(61a,62a), 광섬유 케이블(61b,62b) 및 광섬유 안내관(61c,62c)을 포함한다. 이 경우 광섬유 케이블(61b,62b) 및 광섬유 안내관(61c,62c)은 연결블록(63,64)에 의해 상호 연결되어 라이트(61a,62a)에서 발산된 빛을 한 쌍의 렌즈유닛(31,32)으로 전달하기 위한 광섬유 다발을 한 쌍의 렌즈유닛(31,32)의 측면까지 안내한다.

한 쌍의 광섬유 안내관(61c,62c)은 한 쌍의 브라켓 부재(71,72) 및 하우징(10)의 좌/우 측벽(14,15)을 각각 순차적으로 관통하여 한 쌍의 렌즈유닛(31,32)의 일측에 연결된다.

한 쌍의 연결블록(63,64)은 고정부재(65,66)를 통해 한 쌍의 브라켓 부재(71,72)의 외측에 고정된다.

보조 라이트(67)는 광케이블(67a)을 통해 커버(17)의 조인트부(17b)에 연결되며, 광섬유다발(미도시)은 상기 조인트부(17b)로부터 커버(17)에 설치된 광섬유 링(67b)에 연결된다.

광섬유 링(67b)은, 서브스트레이트(S)에 직각으로 조사되는 동축 조명과 함께, 서브스트레이트(S)를 향해 사선방향으로 빛을 조사함으로써 카메라에 의해 촬영된 서브스트레이트(S)의 입체적인 패턴은 중앙부분과 에지부분이 모두 뚜렷하게 보인다.

이와 같이 광섬유 링(67b)을 채용하는 경우, 종래기술의 LED 링 조명에 비해 발열량이 거의 없어, 광섬유 링(67b) 조명에 의해 프리즘 지지블록(51)에 프리즘(50)을 고정하는 UV 본드가 열에 의해 변형되는 것을 방지함으로써, 프리즘(50)의 부착위치가 변하는 것을 방지하고 광축의 정렬상태를 안정적으로 유지할 수 있다.

한 쌍의 브라켓 부재(71,72)는 하우징(10)을 인접한 구조물 또는 소정의 구동장치에 설치하기 위한 것으로, 소정 길이를 가지며 일측이 하우징(10)의 좌/우 측벽(14,15)에 고정피스(B)를 통해 결합된다.

이 경우 한 쌍의 브라켓 부재(71,72)는 하우징(10)의 좌/우 측벽(14,15)과 접촉하는 내측면(P8,P9)이 인접한 구조물 또는 구동장치 등에 장착되는 상면(P10,P11)이 수직을 이루며, 이때 수직공차는 0.005~0.015㎜인 것이 바람직하다.

이때, 상기 한 쌍의 브라켓 부재(71,72)의 상면(P10,P11)은 별개로 가공하지 않고 동시에 연마함으로써 한 쌍의 브라켓 부재(71,72) 상호 간의 발생할 수 있는 오차율을 줄일 수 있다.

냉각유닛(90)은, 도 1, 도 6 및 도 7과 같이, 다이본딩장치(미도시)의 히터를 구비한 툴 헤드(미도시)에 의해 하우징(10)이 열 변형을 일으켜 하우징(10)에 장착된 한 쌍의 렌즈유닛(31,32), 한 쌍의 미러(41,42) 및 큐브형 프리즘(50) 사이에서 각각 정렬된 광축이 변경되지 않도록 에어를 분사하여 광학장치(1)를 냉각시킨다.

상기 냉각유닛(90)은, 도 6과 같이, 소정 간격으로 하우징(10)을 둘러싸는 지지케이스(91)와, 지지케이스(91) 내측의 네 모서리를 따라 설치되는 4개의 에어공급로(95a~95d)를 포함한다.

상기 지지케이스(91)는 상기 상면부(11)의 제1 광통과공(11a)과 커버(17)의 제2 광통과공(17a)에 각각 대응하는 관통구멍(93a,93b, 도 7 참고)이 형성된다. 또한 지지케이스(91)는 4개의 에어공급로(95a~95d)를 각 모서리에 설치하기 위한 공간을 확보하기 위해 네 모서리가 외측으로 소정 간격 돌출 형성된다.

상기 4개의 에어공급로(95a~95d)는 하우징(10)을 향해 에어를 분사하기 위한 다수의 에어분사구멍(미도시)이 소정 간격을 두고 형성된다.

상기 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 촬상 광학장치(1)는 한 쌍의 렌즈유닛(31,32)과 한 쌍의 미러(41,42) 사이에 형성되는 광축과, 한 쌍의 미러(41,42)와 프리즘(50) 사이에 형성되는 광축과 서로 직각을 이룬다.

또한 상기 프리즘(50)과 서브스트레이트 및 다이 사이에 형성되는 광축은 상기 한 쌍의 미러(41,42)와 프리즘(50) 사이에 형성되는 광축은 서로 직각을 이룬다.

이와 같은 본 발명의 양방향 촬상 광학장치(1)는 하우징(10) 상면부(11)의 외측면(P1)을 기준으로 하여, 한 쌍의 렌즈유닛(31,32), 한 쌍의 미러(41,42) 및 큐브형 프리즘(50)을 각각 지지하기 위한 부품 즉, 한 쌍의 클램프(33,34), 한 쌍의 제1 및 제2 조정블록(35,37;36,38), 한 쌍의 미러 지지블록(43,44) 및 프리즘 지지블록(51)이 장착되는 면(P2~P5)을 평행 또는 수직을 이루도록 형성함으로써, 한 쌍의 렌즈유닛(31,32), 한 쌍의 미러(41,42) 및 큐브형 프리즘(50) 간에 형성되는 광축 정렬이 용이하게 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

또한 한 쌍의 클램프(33,34), 한 쌍의 제1 및 제2 조정블록(35,37;36,38), 한 쌍의 미러 지지블록(43,44) 및 프리즘 지지블록(51)에 대해서도 각각 하우징의 장착되는 면에 대하여 평행 또는 수직을 이루도록 형성함으로써 더욱 많은 시간과 노력을 들이지 않고 손쉽게 광축 정렬을 행할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

10: 하우징 11: 상면부
11a: 제1 광통과공 12,13,14,15: 전방/후방/좌측/우측 측벽
17: 커버 17a: 제2 광통과공
21,22: 카메라유닛 31,32: 렌즈유닛
33,34: 클램프 35,37: 제1 조정블록
36,38: 제2 조정블록 41,42: 미러
43,44: 미러 지지블록 50: 큐브형 프리즘
51: 프리즘 지지블록 61,62: 라이트유닛
71,72: 브라켓 부재

Claims (21)

1. 동축 조명을 조사하여 하우징에 설치된 프리즘, 한 쌍의 미러 및 한 쌍의 렌즈유닛을 통해 입사된 서브스트레이트의 표면과 다이 표면의 패턴을 동시에 촬영하는 한 쌍의 카메라유닛을 구비하는 양방향 촬상 광학장치에 있어서,
   상기 하우징은 상면부와 상기 상면부에서 연장된 전방/후방/좌측/우측 측벽을 가지며,
   상기 상면부의 내측면에는 상기 한 쌍의 미러를 지지하는 한 쌍의 미러 지지블록과, 상기 한 쌍의 렌즈유닛의 전단부를 조정 가능하게 지지하는 한 쌍의 제1 및 제2 조정블록이 각각 장착되며,
   상기 전방 측벽의 내측면에는 상기 프리즘을 지지하는 프리즘 지지블록이 장착되고,
   상기 후방 측벽의 외측면에는 상기 한 쌍의 렌즈유닛의 후단부를 고정하기 위한 한 쌍의 클램프가 장착되며,
   상기 상면부의 내측면이 상면부의 외측면에 대하여 평행하게 형성되고, 상기 전방 측벽의 내측면과 후방 측벽의 외측면이 상기 상면부의 외측면에 대하여 각각 수직을 이루며, 상기 전방 측벽의 내측면과 후방 측벽의 외측면은 상호 평행을 이루며,
   상기 상면부의 외측면은 공차가 0.005~0.015㎜의 평활도를 가지는 것을 특징으로 하는 양방향 촬상 광학장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 상면부의 내측면 및 외측면 간의 평행공차가 0.005~0.015㎜인 것을 특징으로 하는 양방향 촬상 광학장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 전방 측벽의 내측면과 후방 측벽의 외측면이 각각 상기 상면부의 외측면에 대하여 이루는 수직공차는 0.01~0.03㎜인 것을 특징으로 하는 양방향 촬상 광학장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 전방 측벽의 내측면과 후방 측벽의 외측면 간의 평행공차는 0.005~0.015㎜인 것을 특징으로 하는 양방향 촬상 광학장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 한 쌍의 클램프는 상기 후방 측벽의 외측면에 장착되며, 상기 후방 측벽에 접촉하는 면과 상기 클램프를 파지하는 면이 서로 수직인 것을 특징으로 하는 양방향 촬상 광학장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 한 쌍의 클램프는 상기 후방 측벽에 접촉하는 면과 상기 클램프를 파지하는 면의 수직공차는 0.01~0.03㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 양방향 촬상 광학장치.
8. 제3항에 있어서, 상기 한 쌍의 제1 및 제2 조정블록은 상기 한 쌍의 렌즈유닛의 좌측 및 우측에서 각각 선 접촉상태로 지지하는 것을 특징으로 하는 양방향 촬상 광학장치.
9. 제3항에 있어서, 상기 한 쌍의 제1 및 제2 조정블록은 상기 한 쌍의 렌즈유닛의 축방향에 대하여 직각방향으로 이동 가능하게 설치되며,
   상기 한 쌍의 제1 조정블록은 상기 한 쌍의 렌즈유닛의 전단부를 수평방향으로 조정하고, 상기 한 쌍의 제2 조정블록은 상기 한 쌍의 렌즈유닛의 전단부를 수직방향으로 조정하는 것을 특징으로 하는 양방향 촬상 광학장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 한 쌍의 제1 조정블록은 상기 한 쌍의 렌즈유닛과 접촉하는 면이 상기 상면부의 내측면에 대하여 수직을 이루며,
    상기 한 쌍의 제2 조정블록은 각각 상부 및 하부블록을 포함하고, 상기 상부 및 하부블록은 상기 렌즈유닛과 접촉되는 면이 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 양방향 촬상 광학장치.
11. 제4항에 있어서, 상기 한 쌍의 미러 지지블록은 각각의 저면이 상기 상면부의 내측면에 장착되고 후면이 전방 측벽의 내측면에 슬라이딩 가능하게 밀착되며,
    상기 한 쌍의 미러 지지블록은 각각, 상기 저면과 상기 후면이 수직을 이루는 것을 특징으로 하는 양방향 촬상 광학장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 한 쌍의 미러 지지블록 상기 저면과 상기 후면 사이의 수직공차는 0.01~0.03㎜인 것을 특징으로 하는 양방향 촬상 광학장치.
13. 제11항에 있어서, 상기 한 쌍의 미러 지지블록은 상기 한 쌍의 렌즈유닛과 상기 한 쌍의 미러 간의 광축 정렬을 위해, 상기 한 쌍의 렌즈유닛의 축방향에 대하여 직각방향으로 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 양방향 촬상 광학장치.
14. 제4항에 있어서, 상기 프리즘 지지블록은 후면이 상기 전방 측벽의 내측면에 장착되고, 전면에는 상기 프리즘이 부착되며,
    상기 후면 및 전면은 서로 평행한 평면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 양방향 촬상 광학장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 프리즘 지지블록의 후면은 평활도의 공차가 0.01~0.03㎜인 것을 특징으로 하는 양방향 촬상 광학장치.
16. 제14항에 있어서, 상기 프리즘 지지블록의 전면 및 후면의 평행공차는 0.01~0.03㎜인 것을 특징으로 하는 양방향 촬상 광학장치.
17. 제1항에 있어서, 상기 프리즘은 큐브형상으로 이루이지며, 대각선을 따라 커팅된 굴절면을 구비하는 것을 특징으로 하는 양방향 촬상 광학장치.
18. 제1항에 있어서, 상기 하우징을 인접한 구조물 또는 구동장치에 설치하기 위한 한 쌍의 브라켓 부재를 더 포함하며,
    상기 한 쌍의 브라켓 부재는 상기 하우징의 좌/우 측벽의 외측면에 일단이 분리 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 양방향 촬상 광학장치.
19. 제18항에 있어서, 상기 한 쌍의 브라켓 부재는 상기 하우징의 좌/우 측벽에 장착되는 내측면이 인접한 구조물 또는 구동장치 등에 장착되는 상면에 대하여 수직을 이루며,
    상기 한 쌍의 브라켓 부재의 상면은 동시에 연마하는 것을 특징으로 하는 양방향 촬상 광학장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 한 쌍의 브라켓 부재의 내측면과 상면 간의 수직공차는 0.005~0.015㎜인 것을 특징으로 하는 양방향 촬상 광학장치.
21. 제1항에 있어서, 상기 서브스트레이트의 패턴을 사선방향으로 조명하기 위한 광섬유 링 조명을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 촬상 광학장치.

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