KR101617772B1 - 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 검사 장치는 대상물을 촬영하고 이동 가능한 카메라부가 마련된 검출 유니트를 포함하고, 상기 검출 유니트는 상기 카메라부의 위치를 파악하고, 상기 카메라부의 위치로 상기 대상물의 위치를 획득할 수 있다.

Description

검사 장치{APPARATUS FOR TESTING}
본 발명은 와이어의 본딩 상태를 자동으로 검사하는 검사 장치에 관한 것이다.
회로 또는 반도체 칩에는 특정 단자를 전기적으로 연결하는 와이어가 마련된다.
와이어의 단부는 특정 단자에 본딩 처리되는데 이때의 본딩 상태는 회로 또는 반도체 칩의 정상 동작에 막대한 영향을 끼친다. 따라서, 와이어의 본딩 상태가 신뢰성 있게 이루어졌는지 확인하는 검사가 필요하다.
한국등록특허공보 제0291780호에는 본딩 와이어의 형상을 3차원적으로 검사하는 장치가 개시되고 있으나, 본딩 상태를 검사하는 방안은 개시되지 않고 있다.
한국등록특허공보 제0291780호
본 발명은 와이어의 본딩 상태를 검사하는 검사 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 검사 장치는 대상물을 촬영하고 이동 가능한 카메라부가 마련된 검출 유니트를 포함하고, 상기 검출 유니트는 상기 카메라부의 위치를 파악하고, 상기 카메라부의 위치로 상기 대상물의 위치를 획득할 수 있다.
본 발명의 검사 장치는 이동 가능한 카메라부로 대상물을 촬영하는 것으로 상기 대상물의 위치를 획득하는 검출 유니트를 포함하고, 상기 대상물의 위치는 상기 대상물의 촬영 초점이 맞는 상기 카메라부의 제1 위치에서 상기 카메라부의 초점 거리를 뺀 값일 수 있다.
본 발명의 검사 장치는 회로 기판에 본딩된 와이어를 잡아당기는 것으로 상기 와이어의 본딩 상태를 검사하는 검사 유니트 및 상기 와이어에서 상기 검사 유니트로 잡아당길 당김 지점을 파악하는 검출 유니트를 포함하고, 상기 검출 유니트에는 상기 회로 기판에 직교하는 방향으로 이동하며 상기 와이어를 촬영하는 카메라부가 마련되며, 상기 검출 유니트는 상기 카메라부의 이동으로 상기 와이어에서 촬영 초점이 맞는 2개의 지점이 점진적으로 가까워지는 영상을 획득하고, 상기 당김 지점은 상기 2개의 지점의 사이로 결정되거나 상기 2개의 지점이 하나로 합쳐진 지점으로 결정될 수 있다.
본 발명의 검사 장치는 이동 가능한 카메라부의 위치를 이용하여 촬영 대상물의 위치를 파악할 수 있다.
이에 따르면 높은 초점 심도를 갖는 촬영 수단 또는 특수한 위치 측정 수단을 마련하지 않고도 대상물의 위치를 파악할 수 있다.
이렇게 파악된 대상물의 위치는 대상물의 검사에 이용될 수 있다. 특히, 와이어를 잡아당기는 것으로 와이어의 본딩 상태를 파악하는 검사 유니트가 마련될 때 검사 유니트가 잡을 와이어의 위치를 신뢰성 있게 결정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 검사 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 검사 장치를 나타낸 측면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 검사 장치의 동작을 나타낸 개략도이다.
도 5 및 도 6는 본 발명의 검사 장치의 동작을 나타낸 다른 개략도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1은 본 발명의 검사 장치를 나타낸 개략도이다.
도 1에 도시된 검사 장치는 검출 유니트(110)를 포함할 수 있다.
검출 유니트(110)에는 대상물을 촬영하고 이동 가능한 카메라부가 마련될 수 있다. 그리고, 검출 유니트(110)는 카메라부의 위치를 파악하고, 카메라부의 위치로 대상물의 위치를 획득할 수 있다.
대상물은 다양한 물체일 수 있다. 예를 들어 대상물은 회로 단자(13)에 단부가 본딩(19)되는 와이어(11)일 수 있다. 이때의 본딩(19)에는 납땜 등이 이용될 수 있다.
도 1에는 회로 단자(13)로 반도체 칩(15)의 단자(13)와 기판에 마련된 단자(13)가 개시되고 있다. 카메라부는 와이어(11)를 촬영하며, 카메라부의 위치 또는 대상물의 위치는 회로 단자(13) 또는 회로 단자(13)가 배치된 기판 또는 소자를 기준으로 결정될 수 있다.
도 2는 본 발명의 검사 장치를 나타낸 측면도이다.
살펴보면, 대상물에서 제1 지점 ⓐ의 위치를 획득하기 위해 카메라부는 대상물의 제1 지점 ⓐ를 촬영할 수 있다.
이때, 검출 유니트(110)는 카메라부의 이동 중 제1 위치 h1에서 제1 지점 ⓐ의 촬영 초점이 맞으면, 제1 위치 h1을 이용하여 제1 지점 ⓐ의 위치 h2를 획득할 수 있다. 참고로, 도 2에서는 기판으로부터 z축 방향으로 이격된 거리로 제1 위치 h1과 제1 지점 ⓐ의 위치 h2가 결정되고 있다.
예를 들어, 대상물의 위치는 대상물의 촬영 초점이 맞는 카메라부의 제1 위치에서 카메라부의 초점 거리를 뺀 값일 수 있다. 도 2에서 대상물의 위치는 제1 지점 ⓐ의 위치 h2이고, 제1 위치는 h1이며, 초점 거리는 h3일 수 있다. 이에 따르면 대상물의 위치는 h2=h1-h3일 수 있다.
이와 같이 이동 가능한 카메라로 대상물의 제1 지점 ⓐ의 위치를 파악하는 것으로 대상물의 이상 유무를 파악할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 검사 장치의 동작을 나타낸 개략도이다. 도 3에는 측면도가 개시되고 도 4에는 평면도가 개시된다. 도 4는 실질적으로 카메라부에 의해 촬영되는 와이어(11)의 영상일 수 있다. 도 4에서 점선 부분은 와이어(11)에서 초점이 맞지 않는 부분이고 검은 점은 촬영 초점이 맞는 초점 지점 ⓑ 또는 ⓒ를 나타낸다.
대상물이 회로 단자(13)에 양단이 본딩(19)된 와이어(11)인 경우 와이어(11)는 회로 단자(13)로부터 제1 방향(z축 방향)으로 돌출될 수 있다. 이때, 와이어(11)는 측면에서 바라보았을 때 원호의 형상을 나타낼 수 있다.
이 상태에서 카메라부는 제1 방향을 따라 이동하며 와이어(11)를 촬영할 수 있다. 와이어(11) 전체의 이상 유무를 판별하기 위해 카메라부는 와이어(11)가 설치된 회로 단자(13) 또는 회로 단자(13)가 배치된 회로 기판(18)에 대한 초점이 맞춰진 위치로부터 제1 방향을 따라 이동하는 것이 바람직하다. 이때의 회로 기판(18)은 PCB 등의 베이스 기판 또는 반도체 칩(15) 등의 회로 소자를 포함하는 개념일 수 있다.
이에 따르면 카메라부의 이동 경로 상의 제1 위치에서 촬영된 영상에는 와이어(11)에서 촬영 초점이 맞는 초점 지점 ⓑ가 2개 존재할 수 있다. 도면에서 가상선 f는 제1 방향을 따라 형성된 카메라부의 초점 지점을 나타낸 것으로 제1 방향으로 돌출된 와이어(11)의 형상에 따라 초점 지점 ⓑ가 2개 형성된다. 카메라부가 제1 방향으로 z1만큼 이동해도 여전히 초점 지점 ⓑ가 2개 형성된다. 이와 같이 초점 지점 ⓑ가 2개 형성된 상태에서 검출 유니트(110)는 각 초점 지점의 위치를 획득할 수 있다. 이렇게 획득된 각 초점 지점의 위치를 이용하여 와이어(11)의 이상 유무를 파악할 수 있다. 예를 들어 초기 설정된 초점 지점 ⓑ의 위치가 1mm인 경우 검출 유니트(110)에서 측정된 초점 지점 ⓑ의 위치가 0.5mm이면 와이어(11)를 불량으로 판단할 수 있다.
한편, 각 초점 지점 ⓑ의 위치를 획득하지 않고도 와이어(11)의 상태를 검사할 수 있다. 카메라부의 이동에 따라 각 초점 지점 ⓑ 간의 거리는 변화될 수 있다. 카메라부가 제1 방향으로 이동함에 따라 각 초점 지점 ⓑ 간의 거리는 점진적으로 줄어들고, 종국에는 각 초점 지점 ⓑ는 하나로 합쳐지게 될 것이다. 도면을 참조하면 카메라부가 z1 만큼 이동하면 각 초점 지점 ⓑ 간의 거리는 줄어드는 것을 알 수 있다. 다시 카메라부가 z2 만큼 이동하면 각 초점 지점 ⓑ는 하나로 합쳐져 하나의 초점 지점 ⓒ가 형성된다. 그리고 다시 카메라부가 제1 방향으로 이동하면 와이어(11)의 촬영 영상에서 초점이 맞는 지점은 사라지게 된다. 이러한 현상은 와이어(11)가 제1 방향으로 돌출되고 원호의 형상을 가질 경우에 나타날 수 있다.
도 5 및 도 6는 본 발명의 검사 장치의 동작을 나타낸 다른 개략도이다. 도 5 및 도 6에는 초기 설계치와 다른 형태를 갖는 와이어(11)가 검사되는 상태가 개시된다. 이때의 초기 설계치는 와이어(11)가 제1 방향으로 돌출되고 측면 형상이 원호인 상태일 수 있다. 도면에는 일예로 와이어(11)가 초기 설계치와 다르게 꼭지점 부분이 제1 방향의 반대 방향으로 함몰된 상태가 개시된다.
이 상태에서 카메라부가 제1 방향으로 이동하며 와이어(11)를 촬영하면 초기에는 도 3 및 도 4의 경우와 유사하게 2개의 초점 지점 ⓑ가 형성될 것이다. 이러한 상태는 카메라부가 z1 만큼 이동한 경우에도 마찬가지이다. 그런데 카메라부가 다시 z2 만큼 이동하면 와이어(11)의 함몰로 인해 2개의 초점 지점 ⓑ가 합쳐진 초점 지점 ⓒ가 형성되지 못한다.
따라서, 도 6에 도시된 카메라부의 촬영 영상을 살펴보면 2개의 초점 지점 ⓑ가 점진적으로 가까워지기는 하지만, 초점 지점 ⓒ로 합쳐지지 못한 상태에서 촬영 영상에서 초점이 맞는 지점이 사라지게 된다. 따라서, 도 6의 영상만을 참조해서 와이어(11)의 꼭지점 부분이 함몰된 것을 파악할 수 있다. 즉, 검출 유니트(110)는 각 초점 지점 간의 거리 변화로 와이어(11)의 이상 유무를 파악할 수 있다.
더 나아가 조금 러프하기는 하지만 하나의 초점 지점 ⓒ만으로도 와이어(11)의 이상 유무를 파악할 수 있다.
구체적으로 카메라부의 이동 경로 상의 제1 위치에서 촬영된 영상에는 와이어(11)에서 촬영 초점이 맞는 초점 지점이 1개 존재할 수 있다. 이때의 초점 지점은 앞에서 살펴본 초점 지점 ⓒ일 수 있다. 검출 유니트(110)는 다른 초점 지점 ⓑ는 무시하고, 초점 지점 ⓒ의 위치만을 획득할 수 있다.
그리고, 검출 유니트(110)는 초점 지점 ⓒ의 위치가 기설정된 위치를 만족하면 와이어(11)가 정상인 것으로 판별하고, 그렇지 못하면 와이어(11)가 불량인 것으로 판별할 수 있다.
또는 이와 다른 방식으로 촬영 영상에서 초점 지점 ⓒ가 존재하는지 유무만으로 와이어(11)의 이상 유무를 판별할 수도 있다. 검출 유니트(110)는 카메라부의 촬영 영상에 초점 지점 ⓒ가 형성된 영상이 존재하면 와이어(11)가 정상인 것으로 판별하고 초점 지점 ⓒ가 형성된 영상이 존재하지 않으면 와이어(11)가 불량인 것으로 판별할 수 있다.
한편, 검출 유니트(110)에서 위치가 파악된 대상물의 위치는 대상물의 다른 상태 검사에 이용될 수 있다. 앞에서 대상물이 와이어(11)인 경우 와이어(11)의 형태가 정상인지 판별하는 구성을 설명하였다.
대상물이 와이어(11)인 경우 검사 장치에는 회로 기판(18)에 본딩(19)된 와이어(11)를 잡아당기는 것으로 와이어(11)의 본딩(19) 상태를 검사하는 검사 유니트(130)가 마련될 수 있다. 이때, 검출 유니트(110)는 와이어(11)에서 검사 유니트(130)로 잡아당길 당김 지점을 파악할 수 있다.
다시 도 1로 돌아가서 검사 유니트(130)는 제1 방향으로 와이어(11)를 잡아당길 수 있다. 이때의 제1 방향은 회로 기판(18)에 직교하는 방향일 수 있다.
검사 유니트(130)에는 와이어(11)에 걸리는 고리(131)가 마련될 수 있는데, 와이어(11)에서 고리(131)가 걸리는 위치, 즉 당김 지점은 중요하다. 검사 유니트(130)가 와이어(11)를 잡아당기는 것은 본딩(19)의 접착 신뢰성을 체크하기 위한 것으로 와이어(11)의 양단에 동일한 힘이 가해지도록 잡아당길 필요가 있다. 따라서, 고리(131)가 와이어(11)의 어느 한쪽으로 치우쳐 걸리게 되면 치우친 쪽에 많은 힘이 가해짐으로써 정상적인 검사가 이루어질 수 없으며, 지나친 힘의 인가로 정상적인 본딩(19) 상태가 해제될 수도 있다.
검출 유니트(110)는 카메라부의 이동으로 와이어(11)에서 촬영 초점이 맞는 2개의 초점 지점 ⓑ가 점진적으로 가까워져 하나의 초점 지점 ⓒ로 합쳐지는 영상을 획득할 수 있다. 이때, 당김 지점은 2개의 지점 ⓑ의 가운데로 결정되거나 2개의 지점 ⓑ가 하나로 합쳐진 지점 ⓒ로 결정될 수 있다. 이렇게 결정된 당김 지점은 결과적으로 본딩(19)이 이루어진 와이어(11)의 양단부에 동일한 장력이 가해지는 지점이 될 수 있다.
당김 지점이 2개의 지점 ⓑ의 사이 구간으로 결정되면 초점 지점 ⓒ가 획득되는 위치까지 카메라부를 이동시킬 필요가 없으므로 당김 지점의 결정 시간이 단축될 수 있다.
당김 지점이 1개의 초점 지점 ⓒ로 결정되면 초점 지점 ⓒ가 획득되는 위치까지 카메라부를 이동시킴으로써 당김 지점의 결정 시간이 다소 길어지기는 하나 와이어(11)의 이상 유무 검사까지 병행할 수 있다. 특히, 도 5와 같이 와이어(11)에 이상이 있는 경우 2개의 지점 ⓑ의 사이 구간으로 검사 유니트(130)를 투입한다 하더라도 와이어(11)가 검사 유니트(130)의 고리(131)에 걸리지 않을 수 있다. 그러나, 당김 지점을 초점 지점 ⓒ로 결정할 경우 와이어(11)의 이상까지 자연스럽게 검사되므로 검사 유니트(130)의 고리(131)가 와이어(11)에 신뢰성 있게 걸리도록 할 수 있다.
검사 유니트(130)를 와이어(11)에 걸기 위해서는 와이어(11)를 선명하게 볼 필요가 있으며, 이를 위해 초점 심도가 높은 고가의 카메라가 이용될 수 있다. 그러나, 초점 심도가 높음에 따라 오히려 와이어(11)의 정확한 위치를 파악하기 곤란할 수 있다. 본 발명에 따르면 초점 심도가 낮은 저가의 카메라로도 와이어(11)에서 검사 유니트(130)가 걸릴 위치를 정확하게 파악할 수 있으며, 와이어(11)의 위치 또한 정확하게 파악할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
11...와이어 13...단자
15...반도체 칩 18...회로 기판
19...본딩 110...검출 유니트
130...검사 유니트 131...고리

Claims (10)

  1. 대상물을 촬영하고 이동 가능한 카메라부가 마련된 검출 유니트; 및
    회로 기판에 본딩된 와이어를 잡아당기는 것으로 상기 와이어의 본딩 상태를 검사하는 검사 유니트;를 포함하고,
    상기 검출 유니트는 상기 와이어에서 상기 검사 유니트로 잡아당길 당김 지점을 파악하며,
    상기 검출 유니트에는 상기 회로 기판에 직교하는 방향으로 이동하며 상기 와이어를 촬영하는 카메라부가 마련되며,
    상기 검출 유니트는 상기 카메라부의 이동으로 상기 와이어에서 촬영 초점이 맞는 2개의 지점이 점진적으로 가까워지는 영상을 획득하고,
    상기 당김 지점은 상기 2개의 지점이 하나로 합쳐진 지점으로 결정되며,
    상기 와이어의 본딩 상태 검사와 함께 상기 와이어의 이상 유무 검사가 이루어지도록, 상기 검출 유니트는 상기 카메라부의 이동에 의해 상기 2개의 지점이 하나로 합쳐지면 상기 와이어가 정상인 것으로 판별하고, 상기 카메라부의 이동에 의해 상기 2개의 지점이 하나로 합쳐지지 못한 상태에서 상기 촬영 초점이 맞는 지점이 사라지면 상기 와이어가 불량인 것으로 판별하는 검사 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 카메라부는 상기 대상물의 제1 지점을 촬영하고,
    상기 검출 유니트는 상기 카메라부의 이동 중 제1 위치에서 상기 제1 지점의 촬영 초점이 맞으면, 상기 제1 위치를 이용하여 상기 제1 지점의 위치를 획득하는 검사 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 대상물은 회로 단자에 양단이 본딩된 상기 와이어이고,
    상기 와이어는 상기 회로 단자로부터 제1 방향으로 돌출되며,
    상기 카메라부는 상기 제1 방향을 따라 이동하며 상기 와이어를 촬영하고,
    상기 카메라부의 이동 경로 상의 제1 위치에서 촬영된 영상에는 상기 와이어에서 촬영 초점이 맞는 초점 지점이 2개 존재하며,
    상기 검출 유니트는 상기 각 초점 지점의 위치를 획득하는 검사 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 카메라부의 이동에 따라 상기 각 초점 지점 간의 거리는 변화되고,
    상기 검출 유니트는 각 초점 지점 간의 거리 변화로 상기 와이어의 이상 유무를 파악하는 검사 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 검출 유니트는 상기 카메라부의 위치를 파악하고, 상기 카메라부의 위치를 이용해서 상기 대상물의 위치를 획득하고,
    상기 대상물의 위치는 상기 대상물의 촬영 초점이 맞는 상기 카메라부의 제1 위치에서 상기 카메라부의 초점 거리를 뺀 값인 검사 장치.
  10. 삭제
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