KR19980072950A - 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성 측정장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성 측정장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 반도체 소자를 탑재하는 테이블; 상기 테이블을 입력되는 제어신호에 따라 소정 위치로 이동시키는 테이블 구동부; 상기 테이블에 탑재되어 있는 반도체 소자에 격자 배열로 형성된 복수 개 볼 높이를 감지하는 볼 높이 감지부; 상기 볼 높이 감지부에서 측정된 각 볼의 높이 데이터로부터 각 볼의 꼭지점 데이터를 구한 다음 설정된 데이터 영역으로 나누고, 각 데이터 영역 가운데 가장 큰 점을 선택하여 배치면을 구성한 다음 나머지 점들과의 거리를 비교하여 거리차가 가장 큰 값을 공평면성 수치로 출력하는 컴퓨터 및 상기 컴퓨터에서 출력되는 신호를 외부로 표시하는 비디오 모니터를 구비하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 반도체 소자가 인쇄 회로기판에 실장되기 전에 미리 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성을 라인 레이저 센서로 측정하여 빠른 시간내에 정확한 공평면성 수치를 구할 수 있으므로 공평면성 측정 오차율을 최소화시켜 제품 불량을 미연에 방지한다.

Description

볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성 측정장치 및 방법

본 발명은 반도체 소자의 공평면성 측정장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 볼 격자 배열형 반도체 소자가 인쇄 회로기판에 실장되기 전, 반도체 소자의 공평면성을 미리 측정하는 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성 측정장치 및 방법에 관한 것이다.

최근에는 전자기기의 소형화와 고기능화로 인해 전자부품을 고밀도로 회로기판에 내장하기 위한 표면실장방법을 사용한다. 이와같은 표면실장방법 중에서 볼 격자 배열형(Ball Grid Array) 반도체 소자는 IC 바닥면에 복수 개의 볼들이 격자 배열형태로 나와서 직접 인쇄 회로 기판과 접촉한다.

균일한 높이를 가지는 복수 개의 볼들중에서 다른 높이의 볼이 있을 경우 인쇄 회로 기판과 접촉이 안돼 들뜬 상태가 되어 이로 인해 제품의 불량이 발생된다.

이를 방지하기 위해 포인트 레이저 센서 또는 머신 비젼 방법을 사용하여 반도체 소자 바닥에 격자 배열로 형성된 복수 개 볼들의 높이를 각각 측정하여 최고 높이와 최저 높이를 뺀 수치가 반도체 소자의 공평면성이다.

그러나, 이러한 종래의 방법으로 볼들의 높이를 구하는데 있어서 많은 시간이 소요되거나 또는 볼들의 높이 오차율은 크다. 그러므로 실제 반도체 소자의 공평면성과 계산된 수치는 다를 수 있기 때문에 실제로 다음 공정에서 인쇄 회로 기판과 반도체 소자가 접촉이 안돼 들뜬 상태가 되어 이로 인해 제품의 불량이 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성을 라인 레이저 센서로 빠른 시간내에 정확하게 측정할 수 있는 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성 측정장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는 반도체 소자를 탑재하는 테이블; 상기 테이블을 입력되는 제어신호에 따라 소정 위치로 이동시키는 테이블 구동부; 상기 테이블에 탑재되어 있는 반도체 소자에 격자 배열로 형성된 복수 개 볼 높이를 감지하는 볼 높이 감지부; 상기 볼 높이 감지부에서 측정된 각 볼의 높이 데이터로부터 각 볼의 꼭지점 데이터를 구한 다음 설정된 데이터 영역으로 나누고, 각 데이터 영역 가운데 가장 큰 점을 선택하여 배치면을 구성한 다음 나머지 점들과의 거리를 비교하여 거리차가 가장 큰 값을 공평면성 수치로 출력하는 컴퓨터 및 상기 컴퓨터에서 출력되는 신호를 외부로 표시하는 비디오 모니터를 구비하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제어방법은 반도체 소자가 탑재되어 있는 테이블을 설정된 측정위치로 이동시키는 테이블 이동단계; 상기 테이블 이동단계가 수행된 후 감지센서로 측정위치에 해당하는 각 볼 높이를 측정하는 볼 높이 측정단계; 상기 볼 높이 측정단계가 수행된 후 설정된 볼 높이 데이터량과 측정된 데이터량이 동일한가를 비교하는 제 1 비교단계; 상기 제 1 비교단계에서 두 데이터량이 동일 할 경우 측정된 볼 높이 데이터로부터 각 볼의 꼭지점을 구한 다음 구해진 데이터들을 설정된 영역으로 분할하는 데이터 영역 분할단계; 상기 데이터 영역 분할단계에서 분할된 데이터 영역의 최고값을 선택하여 배치면을 구성하는 배치면 구성단계; 상기 배치면 구성단계가 수행된 후 배치면을 이루는 점이 동일선상에 있고 배치면내에 반도체 소자 중심이 위치하는가를 판단하는 제 2 비교단계; 상기 제 2 비교단계에서 배치면을 이루는 점이 동일선상에 있고 배치면내에 반도체 소자 중심이 위치할 경우 측정된 모든 점들로부터 배치면까지의 거리를 비교한 후에 배치면을 관통하는 점이 있는가를 판단하는 제 3 비교단계; 상기 제 3 비교단계에서 배치면을 관통하는 점이 없을 경우 배치면까지 비교된 거리차가 가장 큰 값을 공평면성 수치로 출력하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성 측정장치를 나타내는 일 실시예의 도면.

도 2 는 도 1에 따른 반도체 소자의 공평면성 측정장치를 제어하는 제어방법을 설명하기 위한 흐름도.

도 3 은 본 발명에 따른 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성 측정장치를 나타내는 이 실시예의 도면.

도 4 는 도 2에 따른 반도체 소자의 공평면성 측정장치를 제어하는 제어방법을 설명하기 위한 흐름도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10,100 : 반도체 소자.20 : 테이블.

30,130 : 컴퓨터.40 : 테이블 구동부.

50,110 : 볼 높이 감지부.120 : 구동부.

60,140 : 모니터.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하고자 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성 측정장치를 나타내는 일 실시예의 도면으로서, 볼 격자 배열형 반도체 소자(10)를 탑재하는 테이블(20)을 설정된 측정 위치로 이동시키는 테이블 구동부(40)와, 반도체 소자(10)의 바닥에 격자 배열로 형성된 복수 개 볼의 공평면성을 측정하기 위해 라인 레이저 센서를 사용하여 빛을 조사한 후에 반사된 광량을 수광받는 볼 높이 감지부(50)와,상기 테이블(20)의 위치를 조정하기 위해 상기 테이블 구동부(40)로 제어 명령신호를 출력하고, 상기 라인 레이저 센서(50)에서 측정된 각 볼의 높이 데이터로부터 각 볼의 꼭지점 데이터를 구한 다음 설정된 데이터 영역으로 나누고, 각 데이터 영역 가운데 가장 큰 점을 선택하여 배치면을 구성한 다음 나머지 점들과의 거리를 비교하여 거리차가 가장 큰 값을 공평면성 수치로 출력하는 컴퓨터(30) 및 상기 컴퓨터(30)에서 출력된 공평면성 수치를 외부로 표시하기 위한 비디오 모니터(60)로 구성된다.

도 2 는 도 1에 따른 반도체 소자의 공평면성 측정장치를 제어하기 위한 제어방법을 설명하는 흐름도를 나타내는 것으로서, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 장치의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.

상기 컴퓨터(30)의 제어신호에 의해 상기 테이블 구동부(40)는 반도체 소자가 탑재된 상기 테이블(20)을 설정된 측정 위치로 조정한 다음 상기 라인 레이저 센서(50)로 빛을 조사한 후에 반사된 광량을 수광받아 해당 볼 높이를 측정한다. 그리고, 측정된 데이터는 상기 컴퓨터(30)로 입력되어 설정된 데이터량과 동일한가를 비교한다. 상기 컴퓨터(30)로 입력되는 볼 높이 데이터량이 설정된 데이터량과 동일하지 않을 경우 다시 상기 테이블 구동부(40)로 제어신호를 출력하여 상기 테이블(20)을 설정된 다른 측정 위치로 조정시킨 다음 해당 위치에 감지된 볼 높이를 측정하는 과정을 수행한다.

그리고, 상기 컴퓨터(30)에서 볼 높이 데이터량이 설정된 데이터량과 동일할 경우 측정된 볼 높이 데이터로부터 각 볼의 가장 높은 점 5개를 찾은 후 이들의 평균값을 계산하여 꼭지점 데이터를 구한다. 이어서 각 위치의 볼 높이로부터 구해진 꼭지점 데이터들을 설정된 4영역으로 분할한 다음 각 데이터 영역의 최고값을 하나씩 선택하고 선택된 4점들 중에서 임의의 3점을 선택하여 배치면(Seating Plane)을 구성한다.

상기 배치면(Seating Plane)을 이루는 3점이 동일선상에 있으며 상기 배치면(Seating Plane)내에 반도체 소자 중심이 위치하는가를 비교하여 두 조건이 동시에 만족되는가를 판단한다. 이때 반도체 소자 중심이 배치면(Seating Plane)의 변 또는 꼭지점 위에 위치하여도 구성 조건을 만족하는 것으로 판단한다.

그리고, 선택한 3점이 구성 조건을 만족할 경우 측정된 모든 점들로부터 배치면(Seating Plane)까지의 거리를 비교한 후에 상기 배치면(Seating Plane)을 관통하는 점이 있는가를 판단한다. 상기 배치면(Seating Plane)을 관통하는 점이 있을 경우 그 중에서 가장 높은 점을 선택하고 배치면(Seating Plane)을 이루는 3점중에서 2점을 선택하여 새로운 배치면(Seating Plane)을 구성한다.

새롭게 구성한 배치면(Seating Plane)을 가지고 모든 점들로부터 새로운 배치면(Seating Plane)까지의 거리를 비교한 후에 상기 배치면(Seating Plane)을 관통하는 점이 있는가를 반복 수행한다. 이에 따라 상기 배치면(Seating Plane)을 뚫고 지나가는 점이 없을 경우 상기 배치면(Seating Plane)까지 비교된 거리차가 가장 큰 값을 상기 비디오 모니터(60)로 출력하여 공평면성 수치를 나타낸다.

또한, 상기 선택한 3점이 배치면(Seating Plane) 구성 조건을 만족하지 않을 경우 다시 선택된 4개 점들중에서 임의의 3점을 선택하여 새로운 배치면(Seating Plane)을 구성한다. 새롭게 구성된 배치면(Seating Plane)에서 3점이 구성 조건을 만족하는가를 다시 판단하고, 3점이 조건을 만족하지 않을 경우 분할된 각 데이터영역의 최고값을 선택하는 과정부터 다시 반복 수행한다.

도 3 은 본 발명에 따른 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성 측정장치를 나타내는 이 실시예의 도면으로서, 반도체 소자(100)에 격자 배열로 형성된 복수 개의 볼 높이를 라인 레이저 센서로 감지하는 볼 높이 감지부(110)와, 입력되는 제어신호에 따라 설정된 측정 위치로 상기 라인 레이저 센서(110)를 이동시키는 구동부(120)와, 상기 라인 레이저 센서(110)에서 측정된 각 볼의 높이 데이터로부터 각 볼의 꼭지점 데이터를 구한 다음 설정된 데이터 영역으로 나누고, 각 데이터 영역 가운데 가장 큰 점을 선택하여 배치면을 구성한 다음 나머지 점들과의 거리를 비교하여 거리차가 가장 큰 값을 공평면성 수치로 출력하는 컴퓨터(130) 및 상기 컴퓨터(130)로부터 출력되는 신호를 외부로 표시하기 위한 비디오 모니터(140)로 구성된다.

도 4 는 도 3에 따른 반도체 소자의 공평면성 측정장치를 제어하는 제어방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 도 3을 참조하면 상기 컴퓨터(130)의 제어신호에 의해 상기 구동부(120)는 상기 라인 레이저 센서(110)를 설정된 측정 위치로 조정한다음 상기 라인 레이저 센서(110)를 통해 빛을 조사한 후에 반사된 광량을 수광받아 해당 볼 높이를 측정한다.

그리고, 측정된 볼 높이 데이터는 상기 컴퓨터(130)로 입력되어 설정된 데이터량과 동일한가를 비교한다. 상기 컴퓨터(130)로 입력되는 볼 높이 데이터량이 설정된 데이터량과 동일하지 않을 경우 다시 상기 컴퓨터(130)는 상기 구동부(120)로 제어신호를 출력하고 이에 따라 상기 라인 레이저 센서(120)를 설정된 다른 측정 위치로 이동시킨다. 그리고, 해당 위치에 감지된 볼 높이를 측정하는 과정을 수행한다.

이후, 상기 컴퓨터(130)로 입력되는 볼 높이 데이터량이 설정된 데이터량과 동일할 경우 상기 라인 레이저 센서(120)를 통해 측정된 볼 높이 데이터는 상기 컴퓨터(130)로 입력되어 도 2의 제어방법과 동일한 처리과정을 거쳐 공평면성 수치를 구한 다음 상기 비디오 모니터(140)에 구해진 공평면성 수치를 출력한다.

또한, 본 발명의 제어방법에 있어서, 측정된 볼 높이 데이터로부터 꼭지점 데이터를 구할 때 각 볼의 가장 높은 점을 예를 들어 3개 또는 7개로 사용자가 임의로 선택하여 이들의 평균값을 계산하도록 한다.

상기와 같은 제어방법에 의해 본 발명은 14㎜×31㎜ 영역에서 5백만개 높이 데이터가 1초에 측정되고 이에 따른 높이 오차율은 1/100㎜ 이하가 된다.

따라서, 본 발명은 반도체 소자 바닥에 형성된 각 볼들의 높이가 빠른 시간내에 측정되므로 측정된 볼 높이 데이터를 가지고 정확한 공평면성 수치를 구할 수 있다.

본 발명은 반도체 인쇄 회로기판에 실장하기 전에 미리 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성을 라인 레이저 센서로 측정하여 빠른 시간내에 정확한 공평면성 수치를 구할 수가 있으므로 반도체 소자 공평면성의 측정 오차율을 최소화시켜 제품불량을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

1. 반도체 소자를 탑재하는 테이블; 상기 테이블을 입력되는 제어신호에 따라 소정 위치로 이동시키는 테이블 구동부; 상기 테이블에 탑재되어 있는 반도체 소자에 격자 배열로 형성된 복수 개 볼 높이를 감지하는 볼 높이 감지부; 상기 볼 높이 감지부에서 측정된 각 볼의 높이 데이터로부터 각 볼의 꼭지점 데이터를 구한 다음 설정된 데이터 영역으로 나누고, 각 데이터 영역 가운데 가장 큰 점을 선택하여 배치면을 구성한 다음 나머지 점들과의 거리를 비교하여 거리차가 가장 큰 값을 공평면성 수치로 출력하는 컴퓨터 및 상기 컴퓨터에서 출력되는 신호를 외부로 표시하는 비디오 모니터를 구비하는 것을 특징으로 하는 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성 측정장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 볼 높이 감지부는 라인 레이저 센서로 구성된 것을 특징으로 하는 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성 측정장치.
3. 반도체 소자가 탑재되어 있는 테이블을 설정된 측정위치로 이동시키는 테이블 이동단계; 상기 테이블 이동단계가 수행된 후 감지센서로 측정위치에 해당하는 각 볼 높이를 측정하는 볼 높이 측정단계; 상기 볼 높이 측정단계가 수행된 후 설정된 볼 높이 데이터량과 측정된 데이터량이 동일한가를 비교하는 제 1 비교단계; 상기 제 1 비교단계에서 두 데이터량이 동일 할 경우 측정된 볼 높이 데이터로부터 각 볼의 꼭지점을 구한 다음 구해진 데이터들을 설정된 영역으로 분할하는 데이터 영역 분할단계; 상기 데이터 영역 분할단계에서 분할된 데이터 영역의 최고값을 선택하여 배치면을 구성하는 배치면 구성단계; 상기 배치면 구성단계가 수행된 후 배치면을 이루는 점이 동일선상에 있고 배치면내에 반도체 소자 중심이 위치하는가를 판단하는 제 2 비교단계; 상기 제 2 비교단계에서 배치면을 이루는 점이 동일선상에 있고 배치면내에 반도체 소자 중심이 위치할 경우 측정된 모든 점들로부터 배치면까지의 거리를 비교한 후에 배치면을 관통하는 점이 있는가를 판단하는 제 3 비교단계; 상기 제 3 비교단계에서 배치면을 관통하는 점이 없을 경우 배치면까지 비교된 거리차가 가장 큰 값을 공평면성 수치로 출력하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성 측정방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 비교단계에서 설정된 데이터량과 측정된 데이터량이 동일하지 않을 경우 다시 테이블을 설정된 측정위치로 이동시키는 테이블 이동단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성 측정방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 비교단계에서 배치면을 이루는 점이 동일선상에 있지 않고 배치면내에 반도체 소자 중심이 위치하지 않을 경우 다시 배치면 구성단계를 반복 수행하여 새로운 배치면을 구성하는 것을 특징으로 하는 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성 측정방법.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 제 3 비교단계에서 배치면을 관통하는 점이 있을 경우 관통하는 점들중에서 가장 높은 점을 포함하고 배치면을 구성하는 점들중에서 임의의 점을 선택하여 새로운 배치면을 구성하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성 측정방법.
7. 제 3 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 새로운 배치면을 구성하는 단계가 수행된 후에 상기 제 2 비교단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성 측정방법.
8. 반도체 소자에 격자 배열로 형성된 복수 개 볼 높이를 감지하는 볼 높이 감지부; 입력되는 제어신호에 따라 소정위치로 상기 볼 높이 감지부를 이동시키는 구동부; 상기 볼 높이 감지부에서 측정된 각 볼의 높이 데이터로부터 각 볼의 꼭지점 데이터를 구한 다음 설정된 데이터 영역으로 나누고, 각 데이터 영역 가운데 가장 큰 점을 선택하여 배치면을 구성한 다음 나머지 점들과의 거리를 비교하여 거리차가 가장 큰 값을 공평면성 수치로 출력하는 컴퓨터 및 상기 컴퓨터로부터 출력되는 신호를 외부로 표시하기 위한 비디오 모니터를 구비하는 것을 특징으로 하는 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성 측정장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 볼 높이 감지부는 라인 레이저 센서로 구성된 것을 특징으로 하는 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성 측정장치.
10. 감지 센서를 측정위치로 이동시키는 감지 센서 이동단계; 상기 감지 센서 이동단계가 수행된 후 측정위치에 해당하는 각 볼의 높이를 측정하는 볼 높이 측정단계; 상기 볼 높이 측정단계가 수행된 후 설정된 볼 높이 데이터량과 측정된 데이터량이 동일한가를 비교하는 제 1 비교단계; 상기 제 1 비교단계에서 두 데이터량이 동일 할 경우 측정된 볼 높이 데이터로부터 각 볼의 꼭지점을 구한 다음 구해진 데이터들을 설정된 영역으로 분할하는 데이터 영역 분할단계; 상기 데이터 영역 분할단계에서 분할된 데이터 영역의 최고값을 선택하여 배치면을 구성하는 배치면 구성단계; 상기 배치면 구성단계가 수행된 후 배치면을 이루는 점이 동일선상에 있고 배치면내에 반도체 소자 중심이 위치하는가를 판단하는 제 2 비교단계; 상기 제 2 비교단계에서 배치면을 이루는 점이 동일선상에 있고 배치면내에 반도체 소자 중심이 위치할 경우 측정된 모든점들로부터 배치면까지의 거리를 비교한 후에 배치면을 관통하는 점이 있는가를 판단하는 제 3 비교단계; 상기 제 3 비교단계에서 배치면을 관통하는 점이 없을 경우 배치면까지 비교된 거리차가 가장 큰 값을 공평면성 수치로 출력하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성 측정방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 비교단계에서 설정된 데이터량과 측정된 데이터량이 동일하지 않을 경우 다시 테이블을 설정된 측정위치로 이동시키는 테이블 이동단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성 측정방법.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 제 2 비교단계에서 배치면을 이루는 점이 동일선상에 있지 않고 배치면내에 반도체 소자 중심이 위치하지 않을 경우 다시 배치면 구성단계를 반복 수행하여 새로운 배치면을 구성하는 것을 특징으로 하는 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성 측정방법.
13. 제 10 항에 있어서, 상기 제 3 비교단계에서 배치면을 관통하는 점이 있을 경우 관통하는 점들중에서 가장 높은 점을 포함하고 배치면을 구성하는 점들중에서 임의의 점을 선택하여 새로운 배치면을 구성하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성 측정방법.
14. 제 10 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 새로운 배치면을 구성하는 단계가 수행된 후에 상기 제 2 비교단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 볼 격자 배열형 반도체 소자의 공평면성 측정방법.