KR20040089152A - 조명 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 칩의 외관 결함을 검사하는 설비에 사용되는 조명장치에 관한 것으로, 상기 장치는 카메라 촬영을 위한 홀이 형성된 지지대, 검사체의 함입부에 설치되는 복수의 발광소자들, 그리고 상기 검사체의 결함유형에 따라 상기 지지대의 일정위치에 설치된 발광소자들을 선택적으로 발광시키는 제어부가 제공된다. 상기 발광소자들은 복수의 발광색을 가지도록 그룹 지어지며, 발광소자들의 광량은 각각 또는 그룹별로 조절될 수 있다.

본 발명에 의하면 반도체 칩의 다양한 결함들을 정확하게 검출할 수 있는 효과가 있다.

Description

조명 장치{LIGHTING APPARATUS}

본 발명은 조명장치에 관한 것으로 더 상세하게는 다층 세라믹 커패시터와 같은 표면 실장용 칩의 외관 결함을 검사하는 조명장치에 관한 것이다.

반도체 칩이 반도체 장비 또는 전자기기에 설치되기 전의 칩 표면의 깨짐, 갈라짐, 파임과 같은 불량검사가 실시된다. 일반적으로 외관상의 불량검사는 조명기를 사용하여 제품에 조광하고, 그 반사광을 조명기 근처에서 육안으로 또는 카메라에 의해 촬영함으로써 행해진다.

종래에는 조명기로 형광등이나 할로겐 전구 등의 조명용 광원이 주로 이용되었다. 그러나 이들은 발열이 크고 진동에 약하며 전력량이 크기 때문에 잦은 교체작업이 필요하고, 이외에도 조명구조가 커지고, 시간에 따라 광량이 줄어드는 문제점이 있다.

반도체 칩은 본체부와 전극부로 나누어져 있으며, 각 부분별로 불량 유형이 매우 다양하다. 그러나 일반적으로 사용되는 백색계열의 단색광인 할로겐 광원은 단방향으로만 설정되므로 빛몰림이 심하며, 본체부와 전극부의 다양한 결함들을 모두 검사하기에 부적절하다.

본 발명은 반도체 칩의 다양한 외관결함을 신속하고 정확하게 검사할 수 있는 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 조명장치가 사용되는 표면검사 시스템을 개략적으로 보여주는 도면;

도 2a는 각각 LED들이 설치된 지지대의 횡단면과 종단면을 보여주는 도면;

도 2b는 함입부에 설치된 LED들의 배치위치를 개략적으로 보여주는 도면;

도 3은 색상에 따라 LED들이 설치되는 위치를 보여주는 도면;

도 4는 검출하고자 하는 불량유형에 따라 LED들의 설치각도를 보여주는 도면; 그리고

도 5a와 도 5b는 각각 일반적인 반도체 칩의 형상을 개략적으로 보여주는 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 조명장치 120 : 지지대

130 : 제어부 140 : LED

162 : 청색 LED부 164 : 녹색 LED부

166 : 백색 LED부 200 : 스테이지

300 : 카메라 500 : 컴퓨터

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 조명장치는 카메라 촬영을 위해 홀이 형성된 지지대, 상기 지지대의 함입부에 설치되는 복수의 발광소자들, 그리고 상기 복수의 발광다이오드들의 광량을 조절하기 위한 제어부가 제공된다. 상기 발광다이오드들은 상기 지지대의 함입부에 설치된 위치에 따라 상이한 발광색을 가진다.

바람직하게는 상기 지지대의 함입부 중앙부에는 청색 발광다이오드(Blue LED)들이 설치되고, 상기 지지대의 함입부의 가장자리 일부에는 녹색 발광다이오드(Green LED)들이 설치되며, 상기 지지대의 함입부의 가장자리 일부에는 백색 발광다이오드(White LED)들이 설치될 수 있다.

상기 발광소자들은 상기 지지대에 형성된 홀을 중심으로 동심원을 이루는 형상으로 설치되며, 상기 함입부의 홀에 가장 인접하여 상기 홀을 둘러싸도록 위치되는 발광소자들은 그 중심축이 검사체가 놓이는 평면과 이루는 각도가 75°이상이 되도록 설치된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 5를 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

본 실시예에서는 검사체로서 반도체 칩을 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 조명장치는 반도체 칩 이외에도 다양한 물체의 외관 결함을 검사하는 데 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 조명장치가 사용되는 표면검사 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다. 표면검사 시스템은 조명장치(lighting apparatus)(100), 스테이지(stage)(200), 그리고 카메라(camera)(300)를 가진다. 스테이지(200)는 검사체인 반도체 칩(10)이 놓여지는 부분이다. 스테이지(200)는 고정된 타입을 가지며 하나의 반도체 칩(10)이 스테이지(200)의 중앙에 놓여질 수 있다. 또는 스테이지(200)는 원판형상으로 회전하는 구조를 가지고, 복수의 반도체 칩들(10)이 스테이지(200) 가장자리에 놓여질 수 있다.

스테이지(200)의 상부 일정위치에는 조명장치(100)가 설치된다. 조명장치(100)는 중앙에 홀(124)이 형성된 원통 형상의 지지대(120)와 비록 도 1에는 도시되지 않았으나 지지대(120)의 함입부에 설치된 복수의 발광소자들(140)을 가진다. 발광소자로는 발광다이오드(Light Emitting Diode : 이하 'LED')가 사용된다. 지지대(120)의 LED들은 각각 전원케이블(도시되지 않음)에 의해 제어부(130)(controller)와 연결될 수 있다. 제어부(130)는 LED들을 각각 또는 그룹별로 발광시키고, 광량을 조절한다. 지지대(120)에 형성된 홀(124)의 수직 상부에는 카메라(300)가 설치된다. 제어부(130)는 RS 232C 통신으로 컴퓨터(500)와 연결될 수 있으며, 검사체의 대상에 따라 컴퓨터(500)에 의해 광량이 조절될 수 있다.

도 2a는 LED들(140)이 설치된 지지대(120)의 횡단면을 보여주는 도면이고,도 2b는 LED들의 배치위치를 보여주기 위해 저면에서 바라본 도면이다. 도 2b에서 각각의 LED들은 도면의 간소화를 위해 원으로 도시되었다. 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 지지대(120)는 하부에 안쪽으로 함입된 함입부(122)를 가진다. 함입부(122)는 하부에서 상부로 갈수록 폭이 좁아진다. 함입부(122)는 일정경사를 가지는 측면(126)과 측면(126)보다 적은 경사를 가지는 상면(128)을 가진다. 이는 상면(128)에 설치된 LED들로부터 반도체 칩(10)까지의 거리를 단축하기 위한 것이다. 이와 달리 함입부(122)의 형상은 반구형으로 형성될 수 도 있다. 지지대(120)는 알루미늄을 재질로 하여 이루어지며, 함입부의 측면(126) 몇 상면(128)은 빛의 반사율을 높이기 위해 은색으로 코팅되고, 지지대(120)의 측면과 상면은 흑색으로 코팅될 수 있다.

일반적으로 초당 약 30프레임의 고속으로 촬영되는 카메라(300)에서 셔터속도는 약 1/5000으로 낮아지므로 매우 높은 광량이 요구된다. 그러나 LED(140)의 광량은 할로겐 광원에 비해 낮다. 광량의 한계를 극복하기 위해 복수의 LED들(140)은 홀(124)을 중심으로 함입부 측면(126) 및 상면(128)에 복수의 동심원(161, 162, 163, 164, 165)을 이루는 형상으로 설치된다.

도 5a 및 도 5b는 반도체 칩(10) 형상의 일예를 보여준다. 도 5a를 참조하면, 반도체 칩(10)은 직육면체의 형상을 가지며, 중앙의 본체부(14)와 양측에 위치된 전극부(12)로 이루질 수 있으며, 도 5b와 같이 본체부(14)의 양측의 일정위치에 복수의 전극부(12)가 형성될 수 있다. 반도체 칩은 이와 다른 다양한 형상을 가질 수 있다. 반도체 칩(10)의 외관결함은 일부가 깨어져서 떨어져 나가는칩핑(chipping), 전극부(12) 및 본체부(14)에서의 크랙(crack) 등이 있다. 또한, 본체부(14)의 크랙은 크게 칩표면에서부터 갈라짐이 시작되는 표면크랙과 칩표면의 내부에서부터 갈라짐이 시작되는 내부크랙이 있다. 그러나 조명으로 백색광만을 사용하는 경우, 본체부(14)와 전극부(12)의 구분이 용이하지 않고 반도체 칩(10)의 정확한 윤곽선을 얻기 힘들뿐 만 아니라 은색을 가지는 전극부(12)에서 크랙 등이 용이하게 검출되지 않는다.

본 발명에서는 다양한 결함을 모두 검출할 수 있도록 여러 색상의 LED가 사용된다. 일예로 본 실시예에서는 청색 LED(142)들, 녹색 LED(144)들, 백색 LED(146)들이 각각 일정위치에 그룹 지으며 설치될 수 있다. 청색 LED(142)는 주로 은색의 전극부(12)에서 크랙이나 칩핑과 같은 결함 검출시에 주로 사용될 수 있다. 녹색 LED(144)는 주로 반도체 칩(10)의 본체부(14)와 전극부(12)를 구분하거나 반도체 칩(10)의 윤곽선을 정확히 얻기 위해서 사용될 수 있다. 백색 LED(146)는 주로 본체부(14)의 크랙과 같은 결함 검출시에 사용될 수 있다. 반도체 칩의 형상과 결함유형에 따라 하나의 색상의 LED들(140)만이 발광되거나 두 가지 이상 색상의 LED들(140)이 동시에 발광될 수 있다. 또한, LED들(140)의 광량은 각각 조절되거나, 그룹을 지어서 조절될 수 있다. 그룹은 LED들(140)의 색상별로 이루어지거나, LED들(140)의 설치위치에 따라서 이루어질 수 있다.

도 3은 색상에 따른 LED들(140)의 설치위치에 대한 일예를 보여준다. 도 3을 참조하면, 청색 LED들(142)은 함입부(122)의 상면(128)에 그룹을 이루며 설치되고, 녹색 LED들(144)은 측면의 일부(126a)에 그룹을 이루며 설치되며, 백색 LED들(146)은 측면의 일부(126b)에 그룹을 이루며 설치될 수 있다. 또한, 각각의 그룹사이에는 빛몰림이 생기는 것을 방지하기 위해 일정거리가 유지되도록 LED들이 설치된다.

도 4는 검출하고자 하는 불량유형에 따라 LED들(140)의 설치각도를 보여주는 도면이다. 동일한 동심원상에 설치된 LED들(140)의 설치각도가 동일하나, 다른 동심원을 구성하는 LED들(140)은 서로 간에 설치각도가 상이하다. 여기서 설치각도는 반도체 칩(10)이 놓이는 스테이지(200)와 각각의 LED(140)의 중심축을 지나는 선사이의 각도이다. 본 실시예에서 LED들(140)은 5개의 동심원을 형성하고 있다.

일반적으로 반도체 칩의 전극부(12)는 솔더링에 의해 형성되므로 은색을 가지며, 본체부(14)와 달리 굴곡을 가진다. 따라서 전극부(12)의 결함을 정확히 검출하기 위해서는 전극부(12)의 수직상부에서 광이 조사되는 것이 바람직하므로, 홀(124)에 인접하여 설치되는 LED들은 스테이지와 수직이 되도록 설치될 수 있다. 그러나 이와 달리 LED들의 설치 수를 증가시키기 위해 함입부의 상면(128)이 일정 각도 기울어지도록 하고, LED들이 장착될 때 LED들의 중심축이 스테이지(200)와 수직에 근접하도록 설치될 수 있다. 또한, 함입부의 측면(126)에 설치되는 LED들도 다양한 각도로 설치될 수 있다.

또한, 본체부(14)의 내부크랙은 측면에서 발광되는 LED들에 의해 잘 검출되며, 본체부(14)의 표면크랙과 전극부(12)의 크랙은 상부에서 발광되는 LED들에 의해 잘 검출된다. 따라서 이들 결함들의 검출을 위해 본 실시예에 의한 LED들의 설치각도는 다음과 같다. 반경이 가장 적은 제 1동심원(161)을 이루는 각각의 LED들(141′)은 대략 75°이상의 설치각도를 가지도록 설치되고, 제 2동심원(162)을 이루는 각각의 LED들(142′)은 대략 65° 내지 75°의 설치각도를 가지도록 설치되고, 제 3동심원(163)을 이루는 각각의 LED들(143′)은 대략 50° 내지 60°의 설치각도를 가지도록 설치될 수 있다. 또한, 제 4동심원(164)을 이루는 각각의 LED들(144′)은 대략 30° 내지 40°의 설치각도를 가지도록 설치되며, 제 5동심원(165)을 이루는 각각의 LED들(145′)은 대략 20° 내지 25°의 설치각도를 가지도록 설치될 수 있다. 바람직하게는 반도체 칩이 MLCC인 경우 제 1동심원(161)을 이루는 각각의 LED들(141′)은 79°의 설치각도를 가지도록 설치되고, 제 2동심원(162)을 이루는 각각의 LED들(142′)은 72°의 설치각도를 가지도록 설치되고, 제 3동심원(163)을 이루는 각각의 LED들(143′)은 56°의 설치각도를 가지도록 설치될 수 있다. 또한, 제 4동심원(164)을 이루는 각각의 LED들(144′)은 33°의 설치각도를 가지도록 설치되며, 제 5동심원(165)을 이루는 각각의 LED들(145′)은 22°의 설치각도를 가지도록 설치될 수 있다.

본 실시예에 의하면, 청색 LED들의 중심축이 스테이지(200)와 이루는 각이 수직에 근접하므로 반도체 칩의 본체부가 어두운 색을 가지는 경우뿐만 아니라 전극부처럼 밝은 색을 가지는 경우에도 본체부의 전극부의 구별이 용이하며, 굴곡을 가지는 전극부의 결함도 용이하고 정확하게 검출될 수 있다.

또한, 검사체의 색상, 형상, 그리고 전극부의 위치 등에 따라 발광다이오드들의 색상에 따른 발광여부 및 광량이 조절되므로, 다양한 종류의 반도체 칩의 결함검출이 가능하다.

본 실시예에서는 청색 LED들이 함입부의 중심에 설치되고, 백색 LED와 녹색LED가 가장자리부분에 그룹을 지으며 설치되는 것으로 설명하였다. 그러나 이는 일예에 불과하며, 검사체의 대상에 따라 LED들의 설치위치는 다양하게 변화될 수 있다.

본 발명에 의하면, 반도체 칩의 불량유형에 따라 여러 색의 LED들이 사용되므로, 다양한 불량유형을 용이하고 정확하게 검출할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 함입부에 형성된 홀에 인접한 LED들의 설치각도는 반도체 칩이 놓이는 스테이지와 수직에 근접하므로, 반도체 칩의 전극부와 본체부의 구분이 용이하며, 굴곡을 가지는 전극부의 결함을 정확하게 검출할 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 검사체의 외관 결함을 검사하는 표면 검사용 조명장치에 있어서,

   카메라 촬영을 위해 홀이 형성된 지지대와;

   상기 지지대의 함입부에 설치되는 복수의 발광소자들과; 그리고

   상기 복수의 발광소자들의 광량을 조절하는 제어부를 구비하되,

   상기 발광소자들은 상기 지지대의 함입부에 설치된 위치에 따라 상이한 발광색을 가지는 것을 특징으로 하는 조명장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 발광소자는 발광다이오드(Light Emitting Diode)인 것을 특징으로 하는 조명장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 지지대의 함입부 중앙부에는 청색 발광다이오드(Blue LED)들이 설치되고.

   상기 지지대의 함입부의 가장자리 일부에는 녹색 발광다이오드(Green LED)들이 설치되고,

   상기 지지대의 함입부의 가장자리 일부에는 백색 발광다이오드(White LED)들이 설치되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 청색 발광다이오드들, 녹색 발광다이오드들, 그리고 백색 발광다이오드들은 빛몰림을 방지하기 위해 상호간에 일정거리 이격되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 발광소자들은 상기 지지대에 형성된 홀을 중심으로 동심원을 이루는 형상으로 설치되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 함입부의 홀에 가장 인접하여 상기 홀을 둘러싸도록 위치되는 발광소자들은 그 중심축이 상기 검사체가 놓이는 평면과 이루는 각도가 75°이상인 것을 특징으로 하는 조명장치.
7. 제 3항에 있어서,

   상기 발광다이오드들의 광량은 각각 또는 그룹별로 조절되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 검사체는 반도체 칩인 것을 특징으로 하는 조명장치.
9. 검사체의 외관 결함을 검사하는 표면 검사용 조명장치에 있어서,

   카메라 촬영을 위한 홀이 형성된 지지대와;

   상기 지지대의 함입부에 설치되는 복수의 발광소자들과; 그리고

   상기 복수의 발광소자들의 발광여부를 조절하는 제어부를 구비하되,

   상기 함입부의 중앙부에 홀을 둘러싸도록 위치되는 발광소자들은 그 중심축이 상기 검사체가 놓이는 평면과 이루는 각도가 75°이상인 것을 특징으로 하는 조명장치.