KR102533981B1 - 마이크로 비아홀 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

마이크로 비아홀 검사 장치는 다공성 재질의 흡착부를 이용하여 피검사물을 흡착하는 작업 테이블, 피검사물의 후면을 향해 빛을 조사하는 백라이트유닛, 피검사물을 촬영하는 촬영유닛을 포함하되, 작업 테이블은 투광부재, 흡착부와 투광부재를 이격시키는 스페이서, 흡착부와 투광부재를 지지하는 테이블 홀더로 구성되고, 백라이트유닛은 상부가 개구된 모듈 케이스, 모듈 케이스 윗쪽에 설치된 집광렌즈, 모듈 케이스의 내부 바닥에 설치된 광원으로 구성된 것을 특징으로 한다. 마이크로 비아홀 검사 장치는 피검사물에 가공된 마이크로 비아홀에 대한 촬영 이미지를 획득시 백라이트유닛이 적정 조도를 제공할 수 있어 검사 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

마이크로 비아홀 검사 장치{Apparatus For Inspecting Micro Via Hole}
본 발명은 작업 테이블의 흡착부와 투광부재 사이에 복수개 스페이서를 배치하여 밀폐 공간을 형성하고, 피검사물에 가공된 마이크로 비아홀에 대한 촬영 이미지를 획득시 백라이트유닛이 적정 조도를 제공할 수 있어 검사 신뢰성을 향상시킬 수 있는 마이크로 비아홀 검사 장치에 관한 것이다.
반도체 패키징 공정은 반도체 칩(chip)을 상용화된 전자부품 형태인 패키지(package)로 구성하는 것으로, 패키지 제작 방식에 따라 크게 WLP(wafer level package)와 PLP(panel level package)로 나눌 수 있다. WLP의 경우 웨이퍼 형태로 반도체 공정라인의 장비와 공정을 그대로 활용하여 품질은 높으나 제조원가가 비싸며, PLP의 경우 대면적 패널을 기반으로 하여 품질 유지가 상대적으로 어려운 반면 공정 특성상 제조원가에서는 큰 이점을 가지고 있다.
패키지 제작 공정은 크게 마이크로 비아 형성공정, 도금(금속층 형성) 공정, 노광 공정, 식각 공정으로 구분할 수 있다.
기판에 관통 형성된 비아홀의 정상 여부를 검사하는 종래기술로서 한국등록특허 제10-1882645호에서 흡착노즐을 이용하여 기판을 흡착하고 기판에 가공된 비아홀의 촬영 영상을 바탕으로 비아홀을 검사하는 기판의 비아홀 검사장치를 개시하고 있다. 그러나 한국등록특허 제10-1882645호는 기판의 정위치 상태에서 기판을 흡착 지지하기 위한 다수의 안착노즐을 구비하여야 하기 때문에 검사 장치의 구성이 복잡해지고 제작 비용이 상승하며, 기판의 후면 촬영을 위해 후방촬영홀부가 관통 형성되어야 하므로 관통되지 않은 영역을 촬영할 수 없기 때문에 검사 영역이 제한되는 문제점이 있다.
다른 종래기술로서 한국등록특허 제10-1325762호에서 다공성 세라믹 소재의 흡착패널을 이용하여 검사 시트를 진공 흡착하고, 검사 시트를 투과한 백라이트유닛의 빛을 촬영하여 가공된 홀을 검사하는 광학검사 장치를 개시하고 있다. 그러나 한국등록특허 제10-1325762호는 검사 스테이지의 상면 가장자리에 하방으로 요입된 안착홈이 형성되고, 이 안착홈에 안착된 흡착패널을 이용하여 검사 시트의 가장자리를 진공 흡착하기 때문에, 얇은 두께의 피검사물에서 변형(warpage)이 발생되어 평탄도가 저하될 수 있고 흡착패널이 설치된 대응 영역은 백라이트유닛의 빛이 투과할 수 없는 비검사 영역으로 설정되기 때문에 검사 영역이 제한된다.
최근 PLP의 기술 발전으로 대면적 패널 제작의 수율이 급속도로 높아지고 있으며 비아 홀의 수가 증가함에 따라 CO2 레이저를 이용하여 비아 홀을 형성하고 있다. 일 예로 한국공개특허 제10-2020-0123580호에서 가공 플레이트의 상부에 패널을 배치하고 레이저 광원에서 발생하는 광으로 홀 가공 작업을 진행하여 패널에 마이크로 비아 홀(micro via hole)을 형성한다. 비아 홀 가공시에, 가공 플레이트의 표면에 발생하는 최대 온도가 700℃까지 상승할 수 있고, 가공 플레이트의 표면 온도가 증가함에 따라 가공 플레이트 상에 고정된 피가공물에는 팽창 및 수축이 반복되며, 이에 따른 표면 주름이 발생하여 평탄도가 낮아지게 된다. 이때 상기 피가공물의 평탄도는 비아 홀의 위치 정확도와 관련이 있다. 즉, 상기 피가공물의 평탄도가 나빠지면 비아 홀의 위치 틀어짐이나 모양 변형 등이 발생하게 되며, 이에 따른 인쇄회로기판의 신뢰성이 낮아지는 문제점이 있다.
이에 따라 피검사물에 대한 비아 홀의 가공 상태에 대한 검사 중요성이 부각되고 있으며, 피검사물에 가공된 다수 비아 홀에 대해 빠짐없이 가공 상태를 검사하는 자동 전수 검사 공정을 신속하게 처리하여 검사 시간을 단축할 수 있는 검사 장치에 대한 요구가 증대되고 있다.
한국등록특허 제10-1882645호(2018년07월20일 등록) 한국등록특허 제10-1325762호(2013년10월30일 등록) 한국공개특허 제10-2020-0123580호(2020년10월30일 공개)
없음
상기 특허문헌을 포함한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 작업 테이블의 흡착부와 투광부재 사이에 복수개 스페이서를 배치하여 밀폐 공간을 형성하고, 피검사물에 가공된 마이크로 비아홀에 대한 촬영 이미지를 획득시 백라이트유닛이 적정 조도를 제공할 수 있어 검사 신뢰성을 향상시킬 수 있는 마이크로 비아홀 검사 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마이크로 비아홀 검사 장치는, 마이크로 비아홀이 형성된 피검사물이 안착되고, 다공성 재질의 흡착부를 이용하여 피검사물을 흡착하는 작업 테이블; 상기 피검사물의 후면을 향해 빛을 조사하는 백라이트유닛; 상기 피검사물을 촬영하는 촬영유닛;을 포함하되, 상기 작업 테이블은 투광부재, 상기 흡착부와 투광부재를 이격시키는 스페이서, 상기 흡착부와 투광부재를 지지하는 테이블 홀더로 구성되고, 상기 백라이트유닛은 광원에서 발산된 빛이 집광 렌즈를 통하여 상기 흡착부의 상면에 집광되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 백라이트유닛은 상부가 개구되고 내부에 광원과 집광렌즈가 이격 설치된 모듈 케이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 백라이트유닛은 광원으로 복수개 LED를 일렬 배치하여 구성한 LED 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 백라이트유닛은 냉각 수단으로 냉각팬과 냉각핀 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 모듈 케이스는 알루미늄 플레이트에 흑색 아노다이징하여 산화알미늄 피막을 형성시켜 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 백라이트유닛은 상기 촬영유닛과 동축상에 설치되고, 상기 촬영유닛을 이송시키는 촬영유닛 이송부의 서보 모터와 상기 백라이트유닛을 이송시키는 백라이트유닛 이송부의 서보 모터가 동기되어 동작됨에 따라 상기 촬영유닛은 상기 피검사물이 이동하는 제1 방향과 직각 방향인 제2 방향으로 스캔하여 마이크로 비아홀의 이미지를 획득하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스페이서는 일정 간격을 두고 사방으로 복수개가 배치되며, 각각의 스페이서는 상기 투광부재와 동일한 굴절율을 갖는 투명 렌즈로서 상부가 볼록한 반구 형상으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 흡착부는 미세 기공이 형성된 다공성 세라믹인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 흡착부는 상기 다공성 세라믹의 표면에 라미네이팅되는 다공성 필름을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 모듈 케이스에 집광렌즈와 복수개 LED를 일렬 배치하여 구성한 LED 모듈이 설치된 백라이트유닛의 빛이 피검사물을 향하여 조사되고, 피검사물에 가공된 마이크로 비아홀에 대한 촬영 이미지를 획득시 촬영유닛과 동축상에 설치된 백라이트유닛에서 적정 조도를 제공할 수 있어 검사 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 광원으로 설치된 LED 모듈이 열손상을 받지 않도록 백라이트유닛에 냉각 수단으로 냉각팬과 냉각핀을 포함하고 있어 마이크로 비아홀의 검사 공정을 안정적으로 실시할 수 있다.
또한 본 발명은 흡착부와 투광부재 사이에 밀폐 공간을 형성하기 위한 스페이서가 볼록한 반구 형상으로 설계하여 백라이트유닛으로부터 조사된 빛이 스페이서와 간섭 현상에 의한 음영이 발생되지 않도록 하여 촬영유닛이 고품질 이미지를 획득할 수 있어 검사 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명은 다공성 세라믹 하부에 진공 공간을 형성하여 피검사물의 후면 전체 영역에 대해 진공 흡착 구조를 적용할 수 있어 반도체 패키지 제작에 사용되는 대면적 패널과 같은 얇은 피검사물의 변형을 방지하여 높은 평탄도를 가지고 비아 홀을 검사할 수 있다.
또한 본 발명은 피검사물의 후면과 대향하는 다공성 세라믹의 상부에 라미네이팅된 다공성 필름이 피검사물의 후면에 직접 접촉되어 다공성 세라믹 표면의 미세 파티클에 의해 피검사물 후면에 스크래치나 흠집이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명은 피검사물의 후면에 면접촉하는 작업 테이블을 이용하여 피검사물의 후면에서 흡착력을 발생하고 백라이트유닛의 빛을 투과시킬 수 있어 검사 영역이 제한받았던 종래기술의 문제점을 해결할 수 있다.
또한 본 발명은 비아홀이 형성된 피검사물의 유효한 영역을 검사하기 위하여 작업 테이블을 일측 방향으로 이송시키고 동축상으로 정렬된 촬영유닛과 백라이트유닛을 타측 방향으로 이송시키는 스캔 동작을 통하여 다수 비아 홀의 가공 상태를 신속하고 안정적으로 자동 검사할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 자동 검사 시스템의 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 비아홀 검사 장치의 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 비아홀 검사 장치에서 검사하는 피검사물의 평면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 비아홀 검사 장치가 패널 검사하는 공정을 개략적으로 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 작업 테이블을 나타낸 단면도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 촬영유닛과 패널을 이동하여 마이크로 비아홀을 검사하는 동작을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스페이서를 일부 발췌하여 나타낸 사시도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스페이서의 배치 상태를 나타낸 평면도,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 촬영유닛과 동축상에 설치된 백라이트유닛이 피검사물의 후면을 향하여 빛을 조사하는 동작을 나타낸 단면도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 촬영유닛과 동축상에 설치된 백라이트유닛이 피검사물의 후면을 향하여 빛을 조사하는 동작을 나타낸 측단면도,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트유닛의 구성도,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트유닛에서 조사된 빛이 흡착부를 투과하는 상태에서 조도 균일도와 평균 조도를 측정시 적용하는 조도 검출 방식을 설명하기 위한 이미지.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명함으로써 본 발명을 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명이 적용되는 자동 검사 시스템은 일정한 시간 단위로 피검사물을 공급하여 검사를 실시하고 검사 완료된 피검사물을 수거하는 일련의 검사 공정을 연계시켜 자동 처리하는 기술 분야에 적용할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 자동 검사 시스템은 자동 검사 프로세스에 적합하도록 마이크로 비아홀 검사 장치(100)에 피검사물을 공급하는 피검사물 자동공급장치(101), 마이크로 비아홀 검사 장치(100)에서 검사 완료된 피검사물을 수거하는 피검사물 자동수거장치(102)를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 마이크로 비아홀 검사 장치(100)는 운반 바퀴가 바닥에 설치된 지지 프레임(110)에 제반 검사 장비가 장착된다.
지지 프레임(110) 상부에 피검사물이 안착되는 작업 테이블(200)이 수평 이동 가능하게 설치되고, 작업 테이블(200)의 상부에 피검사물을 촬영하는 촬영유닛(300)이 수평 이동 가능하게 설치된다.
작업 테이블(200)의 양측에 테이블 이송부(201)가 설치되고, 테이블 이송부(201)는 평판 형상의 작업 테이블(200)을 Y축 방향으로 이송시킨다. 촬영유닛 이송부(301)는 작업 테이블(200) 상부에 거치된 촬영유닛(300)을 X축 방향으로 이송시켜 스캔 검사를 실시할 수 있다. 여기서 촬영유닛(300)은 멀티 스캔 카메라와 조명설비를 복수개 구비할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 피검사물(10)은 사각형의 평판으로 형성되고, 가장자리의 비검사영역(11)에는 홀 가공시 사용되는 설치홀(13)이 관통 형성되며, 검사영역(12)에는 다수의 마이크로 비아홀(14)이 관통 형성될 수 있다.
반도체 패키지 제작에 사용되는 피검사물의 일예로서 두께 40~50㎛의 인쇄회로 기판, 패널 등이 적용될 수 있다. 피검사물(10)에 원형의 마이크로 비아홀(14)이 다수개 형성되어 있으나 비아홀의 사이즈와 모양이 특정될 필요는 없으며 개구된 홀 상부를 촬영하여 홀 가공 상태를 검사할 수 있는 피처리물이면 제한없이 검사할 수 있다. 실시예에서 직경 사이즈 15~30㎛의 마이크로 비아홀(14)이 조밀하게 형성되어 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 비아홀 검사 장치가 패널 검사하는 공정을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 작업 테이블을 나타낸 단면도이다.
도 4를 참고하여, 마이크로 비아홀 검사 장치(100)는 피검사물(10)이 안착되는 작업 테이블(200), 작업 테이블(200) 상부에서 피검사물(10)의 검사 영역(12)을 촬영하는 촬영유닛(300), 작업 테이블(200) 하부에서 피검사물(10)의 후면을 향해 빛을 조사하는 백라이트유닛(400)을 포함할 수 있다.
촬영유닛(300)과 백라이트유닛(400)은 동축상에 설치되는데, 촬영유닛 이송부(301)와 도시하지 않은 백라이트유닛 이송부에 의해 각각 움직인다. 이 때 촬영유닛 이송부(301)의 서보 모터와 백라이트유닛 이송부의 서보 모터는 동기되어 움직임에 따라 백라이트유닛(400)의 후면광이 비춰지는 검사 영역에 초점이 맞추어진 촬영유닛(300)에서 마이크로 비아홀(14)을 촬영한 이미지를 획득하게 된다.
작업 테이블(200)은 피검사물(10)의 후면에 면접촉하는 흡착부(220)를 이용하여 피검사물(10)의 검사 영역을 향해 백라이트유닛(400)의 빛을 투과시킴과 동시에 피검사물(10)의 검사 영역에 대해 흡착력을 발생하여 흡착 고정한다.
이러한 작업 테이블(200)은 피검사물(10)에 대응하여 판형상으로 형성되는 흡착부(220)와 투광부재(230)를 구비한다. 흡착부(220)와 투광부재(230)는 적층 설치되고, 흡착부(220)와 투광부재(230) 사이에 밀폐된 공간(202)을 형성하기 위하여 스페이서(240)가 설치된다.
테이블 홀더(210)는 흡착부(220)와 투광부재(230)를 지지하며, 테이블 홀더(210)에 연결된 테이블 이송부(201)가 작업 테이블(200)을 이송시킨다.
도 5를 참고하여, 테이블 홀더(210)는 흡착부(220)와 투광부재(230)의 가장자리를 둘러싸서 외부와 차단된 밀폐 공간을 형성하는 테이블 프레임(211), 테이블 프레임(211) 내측으로 돌출된 지지턱들(212)로 구성할 수 있다. 하부의 지지턱(212)은 투광부재(230)의 가장자리를 따라 받치는 역할을 하여 투광부재(230)의 유동을 방지하고, 상부의 지지턱(212)은 흡착부(220)의 가장자리를 따라 지지하는 역할을 하여 흡착부(220)의 유동을 방지한다.
테이블 프레임(211)에는 수평 방향으로 관통되어 밀폐 공간(202)과 연통되는 삽입홈이 복수개 형성되고, 복수개 삽입홈에 진공밸브(250)가 각각 설치된다. 진공밸브(250)는 도시하지 않은 진공 펌프에 연결되고, 진공 펌프의 작동에 의해 밀폐 공간(202)에 부압이 걸리고 압력차에 의해 진공 공간이 형성된다.
흡착부(220)는 스펀지와 같이 미세 기공이 형성된 다공성 세라믹(porous ceramic)으로 구현할 수 있다. 다공성 세라믹은 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘 나이트라이드(Si3N4), 알루미나(Al2O3) 등 중에서 선택된 하나의 재료를 주원료로 하여 고온에서 소결하여 성형할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 피검사물을 흡착할 수 있는 기공이 성형된 다공성 재질이면 제한없이 적용될 수 있다.
다공성 세라믹(220) 표면에 미세 파티클이 발생될 수 있고, 피검사물(10)이 다공성 세라믹(220)에 직접 접촉시 피검사물(10) 후면에 스크래치나 흠집이 생기거나 오염을 유발할 수 있기 때문에 실시예에서는 다공성 세라믹(220)의 상부에 다공성 필름(221)을 라미네이팅하여 사용한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 피검사물(10)에서 비아홀이 형성된 유효한 검사 영역(12)을 검사하기 위하여 테이블 이송부(201)의 작동에 의해 작업 테이블(200)을 Y축 방향으로 이송시키고, 동축상으로 정렬된 촬영유닛(300)과 백라이트유닛(400)을 X축 방향으로 이송시키는 스캔 동작을 반복적으로 실시하여 다수 비아 홀(14)의 가공 상태를 신속하고 안정적으로 자동 검사할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스페이서를 일부 발췌하여 나타낸 사시도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스페이서의 배치 상태를 나타낸 평면도이다.
투광부재(230)는 투과율이 우수한 광학 유리로 구현할 수 있으며, 투광부재(230) 하부에는 일정 간격 이격되어 백라이트유닛(400)이 동축상에 설치되고, 백라이트유닛(400)의 빛이 투광부재(230)와 스페이서(240)를 투과하고 흡착부(220)를 경유하여 피검사물(10) 후면에 초점이 맞추어져 조사된다.
백라이트유닛(400)의 빛이 스페이서(240)를 투과할 때 음영이 스페이서(240)와의 간섭에 의한 음영이 생기면 촬영유닛(300)에 의해 획득되는 이미지를 분석하여 마이크로 비아홀(14)에 대해 검사 오류를 유발함에 따라 검사 신뢰성을 저하시키는 요인이 된다.
백라이트유닛(400)으로부터 조사되는 빛과 간섭 현상을 최소화하여 피조사물(10)에 음영이 발생하지 않도록 스페이서(240)의 형상을 설계할 필요가 있다. 이를 고려하여 스페이서(240)는 광학 유리와 동일한 굴절율을 갖는 투명 렌즈로 구현하는데, 스페이서(240) 상부는 볼록한 반구 형상으로 형성되어 흡착부(220)의 후면을 지지한다. 실시예에서는 투광부재(230) 표면에 복수개 스페이서(240)가 돌출되도록 일체로 형성된다. 이와 다르게 낱개 스페이서(240)를 단품으로 개별 제작한 후 동일한 굴절률을 갖는 접착제를 이용하여 투광부재(230)에 스페이서(240)를 접착하여 제작할 수도 있다.
스페이서(240)는 흡착부(220)에 의해 흡착 고정되는 피검사물(10)의 평탄도를 높이기 위하여 복수개가 설치될 수 있다. 도 8에 예시된 바와 같이 투광부재(230)에 복수개의 스페이서(240)가 일정 간격을 두고 사방으로 배치될 수 있다. 이와 다르게 나선형, 동심원 등과 같이 복수개 스페이서(240)가 나선 구조나 동심원 등과 같이 다양한 배치 패턴을 적용할 수 있다.
실시예에서 복수개의 스페이서(240)가 동일한 크기로 제작되어 사용되었으나, 배열 방향의 라인별로 크기가 다른 스페이서(240)를 사용할 수도 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 촬영유닛과 동축상에 설치된 백라이트유닛이 피검사물의 후면을 향하여 빛을 조사하는 동작을 나타낸 단면도 및 측단면도이다.
촬영유닛(300)과 동축상에 설치된 백라이트유닛(400)에서는 상부가 개구된 모듈 케이스(410)의 윗쪽에 집광렌즈(420)를 설치하고, 모듈 케이스(410)의 내부 바닥에는 LED 모듈(430)이 설치된다. LED 모듈(430)에서 발산된 빛이 집광렌즈(420)를 거쳐 피검사물(10)을 향하여 조사된다.
실시예에서 LED 모듈(430)은 12개 LED를 일렬 배열하여 구성하며, LED 모듈(430)의 상부에 설치된 집광 렌즈(420)가 피검사물(10)의 후면을 향해 LED의 빛을 조사한다.
모듈 케이스(410)는 알루미늄 플레이트를 흑색 아노다이징(anodizing)하여 산화알미늄 피막이 형성된다. 모듈 케이스(410)의 재질이 특정하게 제한될 필요는 없으나 내식성과 방열성이 우수한 금속 소재를 적용하는 것이 바람직하다.
도 11을 참고하여, 모듈 케이스(410) 내부에 복수개 LED로 구성된 LED 모듈(430)이 빛을 발산하여 고온의 분위기가 형성됨에 따라 백라이트유닛(400)에서는 냉각 수단으로 냉각팬(440)과 냉각핀(450)을 포함할 수 있다. 냉각팬(450)과 냉각핀(450)에 의해 모듈 케이스(410)는 일정 온도 이상으로 과열되는 것을 방지할 수 있어 LED 모듈(430)의 열손상을 방지하여 마이크로 비아홀(14)의 검사 공정을 안정적으로 실시할 수 있다.
도 12는 실시예에 따른 백라이트유닛(400)에서 조사된 빛이 다공성 세라믹(220)을 투과하는 상태에서 조도 균일도와 평균 조도를 측정하기 위한 조도 검출 방식을 설명하기 위한 이미지이다.
도 12 (a)는 초점이 맞추어진 다공성 세라믹(220)의 밝은 영역 중 사각형 윈도우(W1)를 취하여 조도 균일도와 평균 조도를 측정하는 검출 방식이고, 도 12 (b)는 직선 윈도우(W2)를 취하여 조도 균일도와 평균 조도를 측정하는 검출 방식이며, 도 12 (c)는 원형 윈도우(W3)를 취하여 조도 균일도와 평균 조도를 측정하는 검출 방식을 의미한다.
본 발명자는 각각의 검출 방식을 비교하는 시험을 실시하여 아래의 측정 결과를 얻었다.
조도 검출방식1(W1) 조도 검출방식2(W2) 조도 검출방식3(W3)
조도 균일도 평균 조도 조도 균일도 평균 조도 조도 균일도 평균 조도
측정값 0.077 1.46 0.087 1.56 0.9 1.42
조도 검출방식2는 직선 윈도우(W2)를 취하는 것으로 원형 윈도우(W3)를 취하는 조도 검출방식3의 조도 균일도와 유사하고 평균 조도는 높게 나타났다.
백라이트유닛(400)에 조사되는 빛의 투과율이 우수하고 다수의 마이크로 비아홀(14)에 대한 검사 신뢰성을 높이기 위하여, 측정 결과를 바탕으로 실시예에서는 도 12 (b)와 같이 직선 윈도우(W2)를 취하는 조도 검출방식2를 적용하였으나, 이에 특정될 필요는 없으며 작업 테이블(200)의 구조와 장치의 설치 환경을 고려하여 알맞은 조도 검출방식을 선택적으로 적용할 수 있다.
실시예에서 다공성 세라믹으로 형성된 흡착부(220) 하부에 복수개 스페이서(240)를 배치하여 밀폐 공간을 형성하여 피검사물(10)의 후면 전체 영역에 대해 진공 흡착 구조를 적용할 수 있어 반도체 패키지 제작에 사용되는 대면적 패널과 같은 얇은 피검사물(10)의 변형을 방지하여 높은 평탄도를 가지고 다수의 마이크로 비아 홀을 검사할 수 있다. 또 피검사물(10)의 후면과 대향하는 다공성 세라믹(220)의 상부에 다공성 필름(221)을 라미네이팅하여 피검사물(10)의 후면에 다공성 필름(221)이 직접 접촉되므로 다공성 세라믹(220) 표면의 미세 파티클에 의해 피검사물(10) 후면에 스크래치나 흠집이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 작업 테이블(200)에 피검사물(10)이 안착되고, 진공 펌프의 작동에 의해 밀폐 공간(202)에 부압이 걸려 진공 공간이 형성됨에 따라 피검사물(10)의 후면 전체에 대해 흡착력이 가해져 견고하게 흡착 고정된다.
스페이서(240)는 투광부재(230)와 동일한 굴절율을 갖는 투명 렌즈로 구현하고, 상부가 볼록한 반구 형상으로 형성됨으로서 백라이트유닛(400)으로부터 조사되는 빛과 간섭 현상을 최소화하여 피조사물(10)에 음영이 발생하지 않도록 하여 촬영유닛(300)에 의해 획득되는 이미지를 바탕으로 한 검사 수행시 마이크로 비아홀의 검사 신뢰성을 높일 수 있다.
또한 백라이트유닛(400)은 상부가 개구된 모듈 케이스(410)에 윗쪽으로 볼록한 집광렌즈(420)를 설치하고, 모듈 케이스(410)의 내부 바닥에 복수개 LED를 일렬 배치하여 구성한 LED 모듈(430)이 설치되어 있고, LED 모듈(430)에서 발산된 빛이 집광렌즈(420)를 거쳐 피검사물(10)을 향하여 조사되어 피검사물(10)에 가공된 마이크로 비아홀에 대한 촬영 이미지를 획득시 적정 조도를 제공할 수 있어 검사 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 실시예에서 백라이트유닛(400)이 냉각 수단으로 냉각팬(440)과 냉각핀(450)을 포함하여 구성되고, 냉각팬(450)과 냉각핀(450)에 의해 모듈 케이스(410)가 일정 온도 이상으로 과열되는 것을 방지할 수 있어 LED 모듈(430)의 열손상을 방지하여 마이크로 비아홀(14)의 검사 공정을 안정적으로 실시할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 즉, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 마이크로 비아홀 검사 장치
200 : 작업 테이블
300 : 촬영유닛
400 : 백라이트유닛

Claims (9)

  1. 마이크로 비아홀이 형성된 피검사물이 안착되고, 다공성 재질의 흡착부를 이용하여 피검사물을 흡착하는 작업 테이블;
    상기 피검사물의 후면을 향해 빛을 조사하는 백라이트유닛;
    상기 피검사물을 촬영하는 촬영유닛;을 포함하되,
    상기 작업 테이블은 투광부재, 상기 흡착부와 투광부재를 이격시키는 스페이서, 상기 흡착부와 투광부재를 지지하는 테이블 홀더로 구성되고,
    상기 백라이트유닛은 상부가 개구되고 내부에 광원과 집광렌즈가 이격 설치된 모듈 케이스를 포함하고, 광원에서 발산된 빛이 집광 렌즈를 통하여 상기 흡착부의 상면에 집광되는 것을 특징으로 하는 마이크로 비아홀 검사 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 백라이트유닛은 광원으로 복수개 LED를 일렬 배치하여 구성한 LED 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 비아홀 검사 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 백라이트유닛은 냉각 수단으로 냉각팬과 냉각핀 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 비아홀 검사 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 케이스는 알루미늄 플레이트에 흑색 아노다이징하여 산화알미늄 피막을 형성시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 마이크로 비아홀 검사 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 백라이트유닛은 상기 촬영유닛과 동축상에 설치되고,
    상기 촬영유닛을 이송시키는 촬영유닛 이송부의 서보 모터와 상기 백라이트유닛을 이송시키는 백라이트유닛 이송부의 서보 모터가 동기되어 동작됨에 따라 상기 촬영유닛은 상기 피검사물이 이동하는 제1 방향과 직각 방향인 제2 방향으로 스캔하여 마이크로 비아홀의 이미지를 획득하는 것을 특징으로 하는 마이크로 비아홀 검사 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서는 일정 간격을 두고 사방으로 복수개가 배치되며, 각각의 스페이서는 상기 투광부재와 동일한 굴절율을 갖는 투명 렌즈로서 상부가 볼록한 반구 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 비아홀 검사 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 흡착부는 미세 기공이 형성된 다공성 세라믹인 것을 특징으로 하는 마이크로 비아홀 검사 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 흡착부는 상기 다공성 세라믹의 표면에 라미네이팅되는 다공성 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 비아홀 검사 장치.
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