KR200254340Y1

KR200254340Y1 - 하프밀러박스를 이용한 리드프레임 검사장치

Info

Publication number: KR200254340Y1
Application number: KR2020010024769U
Authority: KR
Inventors: 박찬홍; 감연규
Original assignee: 성우테크론 주식회사
Priority date: 2001-08-14
Filing date: 2001-08-14
Publication date: 2001-12-01

Abstract

본 고안은 IC 리드프레임(4,14,24)의 검사장치에 있어서 하프밀러(3,13,22,23,32,33)를 이용하여 빛의 반사(3-1,13-1,23-1)기능과 투과(3-2,13-2,23-2)기능을 활용하여 리드프레임 검사성능을 높이기 위하여 고안된 것으로 조명(2,12,45)으로부터 하프밀러에서 빛이 투과되어 리드프레임표면에 빛을 받을 때 그 조명의 명암의 비율에 따라 PC마스터 영상에서 설정한 한계값을 리드 프레임의 상부면(A)과 하부면(B)에 투과된 조명정밀도를 사각격자형의 픽셀값 단위로 비교측정하여 합격품과 불합격품을 선별하는 것을 목적으로 한다.

이러한 IC리드프레임검사장치는 물리적 치수측정이나 육안검사방법으로는 제품의 정밀도와 작업능률이 현격히 떨어지므로 빛에 의한 검사를 고안 한 것이며, 이것은 일정한 픽셀의 단위체적(50)내에 빛의 투과 조명량에 대한 손실픽셀의 산출값으로 제품의 정밀도를 측정하는 장치로서 표준값이 설정된 PC프로그램제어기(A,B,C)의 지령에 의해 마스터영상(10,55,65)이 모니터의 화면에 위치결정되면 PC프로그램의 검사공정에 따라 리드프레임 피측정물이 레일이송기구에 의해 하프밀러 장치의 하부중앙에 위치시키고 CCD카메라(5,15,21,25,31)의 줌렌즈센터(D,E,F,G,H)와 일직선상에 놓이게 하면 먼저 밀러박스(8,18,28)내부에 설치되어있는 하프밀러판상(3,13,22,23,32,33)을 투과하고있는 조명아래쪽의 검사용 리드 프레임(4,14,24)소재인 피사체에 투과된 빛은 카메라렌즈의 초점에 화상이 되어 촬영된다. 이 피사체의 촬영자료를 영상정보처리장치(A,B,C)로 보내어 제품의 표준값이 설정된 마스터영상(10,55,65)과 비교하여 유니트의 단위체적 안에서 허용하는 빛의 명암수를 설정픽셀단위에 수용되는 리드프레임(4,14,24)은 합격품(K1,K2,K3)이 되고 허용픽셀단위체적(50)을 초과하는 리드프레임은 불량품(C1,C2,C3)이 되는 것이다.

본 고안은 이러한 하프밀러경면상 빛의 투과와 빛의 반사를 이용하여 빛의 조명 정밀도를 최적으로 안정시키므로서 피사체이며 피측정물인 IC리드프레임의 형상정밀도를 영상정보에 의한 빛의 명암 즉 픽셀의 검은색깔체적으로 그 편차값을 측정하는 검사장치이다.

Description

하프밀러박스를 이용한 리드프레임 검사장치{LEAD FRAME INSPECTION PRODUCT OF HALF MIRROR BOX}

본 고안은 반도체 부품 분야인 IC 리드 프레임의 생산에 기인하여 검사공정에 필요한 IC 리드제품의 정밀도를 측정하여 양품과 불량품을 가려내는 검사장치로서 IC 리드프레임의 BGA(볼의격자배열), CSP( 칩크기의 반도체 패키지), MCM( 반도체 칩의 조합패키지 ) 등에 대한 반도체부품의 외관형상정도, 크기의 편차, 위치의정도 등을 영상처리기술(2,4,6의 흐름)과 디지털 CCD카메라(5,15,21,25,31)에서 수집되고 이를 영상정보처리시스템(A,B,C)의 마스터규격영상(10,55,65)과 비교하여 자동적으로 검사가 되도록 하므로 제품의 양품과 불량품을 선별하는 기구장치의 하나이다.

이분야 종래의 기술형태는 하프밀러박스(8,18,28)를 사용하지 않고 검사대상의 IC리드프레임(4,14,24) 즉 피사체에 광원으로부터 나오는 조명(2,12,45)을 직접 투과시켜 촬영하여 영상을 취득하였으므로 피사체와 카메라간의 간격이 렌즈배율에따라 초점거리가 조절되어야했고 피측정물의 측정거리 및 규격을 카메라의 배율에 따라 한번 세팅하면 해당 리드프레임만 검사해야하는 전용기구로서의 기능에 지나지 않았다.

특히 하프밀러박스가 없는 구조의 검사장비는 조명의 명암분포가 균일하지 못하여 광원의 정밀도가 낮아졌고 2개 이상의 피사체를 촬영검사하는 공정에서는 카메라렌즈가 있는 곳으로 피사체를 이동시켜야 하는 문제점을 지니고 있었다.

본고안의 핵심과제는 빛을 반사하거나 투과하는 하프밀러(3,13,22,23,32,33)의 조건을 자유로이 조절하여 광원으로부터 투과된 조명(2,12,45)의 분포를 최적의 상태로 균일화 시켜줌으로서 리드프레임(4,14,24)의 형상 및 외관을 비교측정하는 수단의 기본을 확보하는데 있으며 또한 하프밀러의 설치 수량에 따라 검사방법과 검사공정의 방법을 크게 개선 시키는데 있다.

하프밀러는 빛이 투과하는 밀러와 빛이 반사하는 밀러가 있으므로 이를 복합한 밀러박스를 설치하여 리드프레임의 양면 즉 피측정물 상부와 하부를 동시에 촬영 할 수 있게되고 촬영시 조명의 순도는 최상의 조건으로 유지하게된다.

기존의 조명장치의 구조는 카메라 렌즈의 외형(D,E,F,G,H)의 원둘레 구역에서 빛을 투과하게 되므로 조명의 밝기 분포가 균일하지 못하고 피측정물의 중심위치가 가장자리에 투과하는 빛의 밝기와 차등분포되므로 이를 개선하기 위하여 카메라 렌즈헤드(5,15,21,25,31)와 상관없는 임의의 위치 또는 임의의 각도에서 광원을 받고 하프밀러(2,13,22,23,32,33)만 카메라와 피측정물(4,14,24)과 동축선상에 설치하여 반사(3-1,13-1,23-1) 또는 투과(3-2,13-2,23-2) 빛을 통과하게되면 촬영이 가능하도록 고안된 기술이다.

도1은 본 고안의 하프밀러와 그 박스설치상태를 나타내는 정면도이다

도2는 본 고안의 1열 하프밀러를 통한 영상취득과 검사를 목적으로 하는 조명의 흐름도이다

도3은 1개의 피사체를 2대의 카메라로 촬영하기 위한 2열 하프밀러 박스의 정면 단면도이다

도4는 1개의 피사체를 2대의 카메리로 촬영과 검사를 목적으로 하는 조명의 흐름도이다.

도5는 2개의 피사체를 2대의 카메라로 촬영하기 위한 2열대칭형 하프밀러 박스의 정면단면도이다

도6은 2개의 피사체를 2대의 카메라로 촬영과 검사를 목적으로 하는 조명의 흐름도이다

도7은 영상검사의 수단이 되는 표준체적의 리드형상도이다

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

CCD카메라 (5) 확산판 (9,19,29)

빛흡수체 (6) 리드프레임 (4,14,24)

하프밀러 (3,13,22,23,32,33) 밀러박스 (8,18,28)

마스터영상 (10,55,65) 반사조명 (3-1,13-1,22-1)

투과조명 (3-2,13-2,23-2) 조명 (2,12,42)

영상정보처리장치 (A,B,C) 렌즈 (D,E,F,G,H)

리드간격 (51) 공간 (54)

상부반사빛 (5,21,25) 하부투과빛 (5,15,31)

본 고안의 하프밀러(3,13,22,23,32,33)를 이용하여 리드프레임(4,14,24)을 검사하는 장치의 주요구성을 설명하면 다음과 같다.

도1은 1대의 카메라로 1개의 리드프레임양면을 검사하기 위한 1열구조의 하프밀러의 정면도이다.

도2는 1대의 카메라로 1개의 리드프레임양면을 검사하기 위한 1열구조의 하프밀러를 통한 영상조명의 흐름도이다.

도3은 2대의 카메라로 1개의 리드프레임 양면을 검사하기 위한 2열구조의 하프밀러의 정면 단면도이다.

도4은 2대의 카메라로 1개의 리드프레임 양면을 검사하기 위한 2열구조의 하프밀러를 통한 영상과 조명의 흐름도이다.

도5는 2개의 카메라로 2개의 리드프레임 양면을 검사하기 위한 2열 대칭형 하프밀러의 정면 단면도이다.

도6은 2개의 카메라로 2개의 리드프레임 양면을 검사하기 위한 2열 대칭형 하프밀러를 통한 영상과 조명의 흐름도 이다.

도7은 하프밀러를 이용하여 영상취득한 리드프레임의 형상도이다.

하프밀러박스(8,18,28)는 리드프레임촬영용 카메라렌즈(D,E,F,G,H)와 리드프레임의 촬영위치의 중심이 일직선상에 위치하여야 하며 본 고안의하프밀러박스(8,18,28)의 설치는 카메라(5,15,21,25,31)와 피측정물(4,14,24)사이에 동축선의 임의의 지점에 설치되는 것으로 정방형의 밀러박스(8,18,28)안에는 광원반사형 밀러(3-1,13-1,23-1)성능과 광원투과형밀러(3-2,13-2,23-2) 성능을 갖춘 밀러를 설치하여 이 밀러표면에 조명(2,12,45)이 도달하면 한광원은 반사하고 다른 하나의 광원은 투과하게 되어 리드프레임(4,14,24)의 상부면과 하부면에 나타나는 외관특성과 리드표면의 결함등 검사요소를 분석하는 것이다.

여기서 피사체(4,14,24)의 상부에서 발생한 광원이 하프밀러 경면(3,13,22,23,32,33)에 도달하게 되면 그 빛은 반사하여 리드프레임의 상부면(4,14,24)에 조명상이 맺히도록하여 카메라촬영이 되게 하고 반대로 피사체의 하부에서 발생한 광원이 리드프레임을 통과하여 하프밀러의 경면(3,13,22,23,32,33)에 도달하면 그 조명은 밀러경면을 투과하여 카메라 렌즈(D,E,F,G,H)에 화상으로 잡히게 되는데 이 영상을 촬영하여 그 측정값을 검사하는 수단이다.

하프밀러박스(8,18,28)재료는 불투명한 금속재료를 사용하며 박스모양으로 되어있고 하프밀러(3,13,22,23,32,33)가 경사각을 이루어 고정형으로 내장되어 밀러박스의 상,하부면은 광원투과를 위하여 특수유리판재를 사용하여 설치한다.

그리하여 하프밀러에서 반사(3-1,13-1,23-1)하거나 투과(3-2,13-2,23-2)하는 빛을 고정도의 조명균일성이 유지되어야하므로 광원에서 발생하는 빛의 밝기를 전압조정에 의하여 반사빛(3-1,13-1,23-1)과 투과(3-2,13-2,23-2)빛의 밝기레벨을 거의 제로가 되도록하여 피사체표면(4,14,24)에 비추게된다.

결국 하프밀러를 사용하므로서 카메라렌즈의 원주면에 설치 할 때보다 조명균일성을 확보하게 되었으며 조명판 전체의 빛조절에 의한 고순도 조명균일분포를 얻게 되고 카메라 1대로서 리드프레임 상부면과 하부면을 동시에 촬영 할 수 있게 된다.

따라서 본 고안으로 하프밀러(3,13,22,32,33)에 들어오는 광원을 다수 설치 할 수 있으므로 단일 광원으로 발생하는 불안정한 조명의 명암분포가 해결되었으며 피측정물에 투과되는 빛의 명암분포의 편차가 제로(O)에 가까워지게 되어 리드프레임의 형상오차 및 외관오차를 정밀하게 측정 할 수 있으므로 매우 우량한 리드프레임 품질검사가 가능하다.

그리고 하프밀러의 설치조건과 수량에 따라 검사속도가 최단시간인 0.4초 단위시간당 1 UNIT의 리드프레임의 상부와 하부단면적을 검사 할 수 있으며 이러한 검사수법을 영상정보처리(A,B,C)할 수 있도록 검사조건을 구축하게된다.

또한 피측정물의 상부,하부면을 측정하기 위해서는 장비구성상 상부와 하부의 각각의 촬영카메라가 있어야하고 광원이 설치되어야 하지만 본 고안과 같이 하프밀러를 장착하므로서 조명의 상부반사빛(5,21,25)과 하부투과빛(5,15,31)에 의하여 리드프레임(4,14,24)양면을 카메라 한 대로서 촬영이 가능하게 되어 촬영검사시스템장비(도1,도3,도5)의 제조 및 운영비용이 저렴하게 되며 리드프레임(4,14,24)을 중앙에 위치하게 되면 조명의 빛이 반사빛(5,21,25)과 투과빛(5,15,31)의 기능에 따라 리드프레임의 상,하면에 빛이 투과되므로 피측정물의 위치를 변경하지 않은 상태에서 상부면검사와 하부면검사가 동시에 가능하게된다.

Claims

도3에서 반도체 리드프레임(14)을 하프밀러 아래에 설치하여 피사체의 상부면과 하부면을 동시에 촬영하는 밀러구조에 있어서 조명이 하프밀러(32)를 통과하여 상대편에 있는 하프밀러(33)에 굴절하고 그 굴절조명은 피사체인 리드프레임(14)의 영상을 받아 하프밀러(33)에서 굴절한 다음 다시 하프밀러(32)로 전달되면 이 경로를 통하여 피사체의 영상이 카메라(31) 렌즈(G)에 맺히는 영상을 촬영하게 하도록 설치하는 구조와 하프밀러박스(18) 아래에 있는 광원조명(42)에서 투과하는 빛이 리드프레임(24)의 영상을 받아 하프밀러(33)에서 조절하고 다시 하프밀러(32)에서 굴절하며 이 경로를 통하여 피사체의 영상이 카메라(31)렌즈(G)에 맺히는 영상을 촬영하도록 한 하프밀러(32,33)와 함께 상호대칭구조가 되도록 하프밀러(23,33)를 설치하는 2열 대칭형 하프밀러 검사장치.
제1항에 있어서, 2열 하프밀러 검사장치에 대하여.

도3에서 1개의 리드프레임(14)을 하프밀러(13)아래에 설치하여 피사체의 상부면과 하부면을 동시에 영상촬영하는 밀러(13,22)구조에 있어서 조명(11)이 하프밀러(22)를 통과하여 상대편에 있는 하프밀러(13)에 굴절하고 그 굴절조명은 피사체인 리드프레임(14)의 영상을 받아 하프밀러(13)에서 굴절한 다음 다시 하프밀러(22)로 전달되면 이 경로를 통하여 피사체의 영상이 카메라(21)렌즈(E)에 맺히는 영상을 촬영하게 하도록 설치하는 구조와 하프밀러박스(18) 아래에 있는 광원조명(12)에서 투과되는 빛이 리드프레임(14)의 영상을 받아 하프밀러(13)를 직접투과하며 이 경로를 통하여 피사체의 영상이 카메라(15)렌즈(F)에 맺히는 영상을 촬영하게하도록 설치하는 2열 하프밀러의 검사장치.
제1항에 있어서, 1열 하프밀러 검사장치에 대하여.

촬영카메라(5) 1대와 하프밀러(3) 1개를 설치하여 상부조명(1)빛을 하프밀러(3)에서 굴절되고 리드프레임(4)의 상부면의 영상을 받아 다시 하프밀러(3)를 통과하여 피사체 영상을 카메라(5)렌즈(D)에 맺도록하고 하부조명(2)빛을 받은 투과빛(3-2)은 리드프레임(4)을 투과하면서 얻은 영상정보를 하프밀러(3)를 통과하여 카메라(5)렌즈(D)에 영상을 맺도록 설치하는 1열 하프밀러검사장치.