KR20090116552A - 에이오아이（ａｏｉ） 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 검사대상물을 다수의 방향에서 2차원과 3차원으로 촬영하여 검사하는 AOI 장치에 관한 것으로, 본 발명의 AOI 장치는 검사대상물(P)을 X축이나 Y축방향으로 이동시키는 X-Y 스테이지(10)와, X-Y 스테이지(10)의 상측에 설치되는 빔스플릿터(20)와, X-Y 스테이지(10)와 빔스플릿터(20) 사이에서 X-Y 스테이지(10)의 모서리방향에 위치되도록 각각 설치되어 다수의 방향으로 2차원조명을 검사대상물(P)로 조사하는 다수개의 제1조명부(30)와, 빔스플릿터(20)의 일측에 설치되어 빔스플릿터(20)를 통해 검사대상물(P)로 격자조명을 조사하는 제2조명부(40)와, 빔스플릿터(20)의 상측에 설치되어 빔스플릿터(20)를 투과하는 2차원조명에 의해 검사대상물(P)에서 반사되는 2차원이미지를 촬영하는 제1결상부(50)와, 다수개의 제1조명부(30) 사이에 위치되도록 각각 설치되어 격자조명에 의해 검사대상물(P)에서 반사되는 격자이미지를 촬영하는 다수개의 제2결상부(60)로 구성됨을 특징으로 한다.
자동광학검사, AOI, 결상, 조명, 카메라, 격자

Description

에이오아이（ＡＯＩ） 장치{Automatic optical inspection apparatus}
본 발명은 AOI 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 검사대상물을 다수의 방향에서 2차원과 3차원으로 촬영하여 검사하는 AOI 장치에 관한 것이다.
자동광학검사(Automatic optical inspection: 이하 'AOI'로 칭함)장치는 반도체 패키지의 솔더 볼(solder ball), 인쇄회로기판이나 평판디스플레이 등의 다양한 검사대상물을 검사하는 데 적용된다. 이러한 AOI 장치는 각 검사대상물에서 검사대상물의 깨짐, 치수, 홀(hole)이나 비아(via) 치수, 도체 간격(pitch), 라인 폭 및 길이, 아트워크(artwork), 페이스트(paste), 소자 위치, 납땜 불량 및 특이점 등을 검사하게 된다. 이러한 다양한 항목을 검사하는 종래의 AOI 장치는 검사대상물을 여러 방향에서 촬영하기 위해 조명부나 결상부가 회전하여 촬영하여 검사하게 된다.
이와 같이 종래의 AOI 장치는 검사대상물의 검사 시 조명부나 결상부가 회전동작하여 검사대상물을 촬영함으로써 검사작업의 효율성이 저하되는 문제점이 있 다.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 검사대상물을 다수의 방향에서 2차원과 3차원으로 촬영하여 검사함으로써 검사대상물을 정밀하게 검사함과 아울러 검사작업의 생산성을 개선시키기 위한 AOI 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 AOI 장치는 검사대상물을 X축이나 Y축방향으로 이동시키는 X-Y 스테이지와, X-Y 스테이지의 상측에 설치되는 빔스플릿터(beam splitter)와, X-Y 스테이지와 빔스플릿터 사이에서 X-Y 스테이지의 모서리방향에 위치되도록 각각 설치되어 다수의 방향으로 2차원조명을 검사대상물로 조사하는 다수개의 제1조명부와, 빔스플릿터의 일측에 설치되어 빔스플릿터를 통해 검사대상물로 격자조명을 조사하는 제2조명부와, 빔스플릿터의 상측에 설치되어 빔스플릿터를 투과하는 2차원조명에 의해 검사대상물에서 반사되는 2차원이미지를 촬영하는 제1결상부와, 다수개의 제1조명부 사이에 위치되도록 각각 설치되어 격자조명에 의해 검사대상물에서 반사되는 격자이미지를 촬영하는 다수개의 제2결상부로 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명의 AOI 장치는 검사대상물을 다수의 방향에서 2차원과 3차원으로 촬영하여 검사함으로써 정밀하게 검사함과 아울러 검사작업의 생산성을 개선시킬 수 있는 이점을 제공한다.
본 발명의 AOI 장치의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 AOI 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 AOI 장치의 측면 구성도이며, 도 3은 도 2에 도시된 AOI 장치의 평면 구성도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 AOI 장치는 X-Y 스테이지(10), 빔스플릿터(20), 다수개의 제1조명부(30), 제2조명부(40), 제1결상부(50) 및 다수개의 제2결상부(60)로 구성되며, 각 구성을 설명하면 다음과 같다.
X-Y 스테이지(10)는 수평 및 수직이송기구(도시 않음)에 의해 이동되도록 구성되어, 검사대상물(P)을 X축이나 Y축방향으로 이동시켜 검사위치로 로딩(loading)한다. 빔스플릿터(20)는 X-Y 스테이지(10)의 상측에 설치되어 격자조명을 분리하여 검사대상물(P)로 조사되도록 하며, 2차원이미지를 분리하여 제1결상부(50)로 조사한다. 다수개의 제1조명부(30)는 X-Y 스테이지(10)와 빔스플릿터(20) 사이에서 X-Y 스테이지(10)의 모서리방향에 위치되도록 각각 설치되어 다수의 방향으로 2차원조명을 검사대상물(P)로 조사한다.
제2조명부(40)는 빔스플릿터(20)의 일측에 설치되어 빔스플릿터(20)를 통해 검사대상물(P)로 격자조명을 조사한다. 제1결상부(50)는 빔스플릿터(20)의 상측에 설치되어 빔스플릿터(20)를 투과하는 2차원조명에 의해 검사대상물(P)에서 반사되는 2차원이미지를 촬영한다. 다수개의 제2결상부(60)는 다수개의 제1조명부(30) 사이에 위치되도록 각각 설치되어 격자조명에 의해 검사대상물(P)에서 반사되는 격자이미지를 촬영한다.
상기 구성 중 다수개의 제1조명부(30), 제2조명부(40), 제1결상부(50) 및 다수개의 제2결상부(60)를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
다수개의 제1조명부(30)는 각각 제1조명원(31) 및 제1반사거울(32)로 구성된다. 제1조명원(31)은 X-Y 스테이지(10)의 모서리 방향에 위치되도록 설치되어 2차원조명을 발생하여 조사하며, 제1반사거울(32)은 제1조명원(31)의 일측에 설치되어 2차원조명을 검사대상물(P)로 굴절시켜 조사한다.
제2조명부(40)는 제2조명원(41), 격자소자(42), 격자이송기구(43), 투영렌즈(44) 및 조명필터(45)로 구성된다. 제2조명원(41)은 조명을 발생하여 조사하며, 격자소자(42)는 제2조명원(41)의 일측에 설치되어 조명을 격자조명으로 변환시켜 조사한다. 이러한 격자소자(42)는 조명을 격자무늬를 갖는 격자조명으로 변환시켜 조사하기 위해 격자(grating)나 액정소자 중 하나가 적용된다.
격자이송기구(43)는 격자소자(42)에 연결되어 수직방향으로 피치(pitch) 이송시킨다. 예를 들어, 격자이송기구(43)는 본 발명의 AOI 장치에서 4-버킷 알고리즘을 이용하여 검사대상물(P)의 3차원형상을 측정하는 경우에 격자소자(42)를 수직방향으로 4번 이송시켜 다수개의 제2결상부(60)가 각각 격자이미지를 촬영할 수 있도록 한다. 이와 같이 격자소자(42)를 일정한 피치간격으로 이송시키는 격자이송기구(43)는 볼스크류, 리니어모터, PZT(Piezo electric) 이송기구 중 하나가 적용된다.
투영렌즈(44)는 격자소자(42)의 일측에 설치되어 격자조명을 빔스플릿터(20)를 통해 검사대상물(P)로 조사하며, 조명필터(45)는 투영렌즈(44)의 일측에 설치되 어 격자조명을 여과시켜 조사한다. 이러한 조명필터(45)는 주파수 필터, 칼라필터, 편광필터 및 광세기 조절필터 중의 하나가 적용된다.
제1결상부(50)는 제1결상렌즈(51) 및 제1카메라(52)로 구성된다. 제1결상렌즈(51)는 빔스플릿터(20)의 상측에 설치되어 2차원이미지를 결상하며, 제1카메라(52)는 제1결상렌즈(51)의 상측에 설치되어 2차원이미지를 촬영한다.
다수개의 제2결상부(60)는 각각 제2반사거울(61) 및 3차원촬영부(62)로 구성된다. 제2반사거울(61)은 다수개의 제1조명부(30) 사이에 위치되도록 설치되어 검사대상물(P)에서 반사되는 격자이미지를 굴절시켜 조사하며, 3차원촬영부(62)는 제2반사거울(61)의 일측에 설치되어 격자이미지를 촬영한다.
격자이미지를 촬영하는 3차원촬영부(62)는 이미지필터(62a), 제2결상렌즈(62b) 및 제2카메라(62c)로 구성된다. 이미지필터(62a)는 제2반사거울(61)의 일측에 설치되어 굴절되어 조사되는 격자이미지를 여과시켜 출력하기 위한 것으로, 주파수 필터, 칼라필터, 광세기 조절필터 중 하나가 적용된다. 제2결상렌즈(62b)는 이미지필터(62a)의 일측에 설치되어 여과된 격자이미지를 결상시키며, 제2카메라(62c)는 제2결상렌즈(62b)의 일측에 설치되어 격자이미지를 촬영한다. 이러한 제2카메라(62c)는 CCD 카메라나 CMOS 카메라 중 하나가 적용된다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 AOI 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 검사대상물(P)이 X-Y 스테이지(10)에 로딩(loading)되면 X-Y 스테이지(10)는 이를 검사위치로 이송시킨다. 검사대상물(P)이 검사위치로 이송되면 제어장치(도시 않음)는 다수개의 제1조명부(30)를 각각 순차적으로 온/오프(on/off)시 켜 검사대상물(P)로 2차원조명을 조사한다. 검사대상물(P)로 2차원조명이 조사되면 제1결상부(50)는 검사대상물(P)에서 반사되는 2차원이미지를 빔스플릿터(20)를 통해 촬영하여 검사대상물(P)의 특이점을 검사하게 된다. 즉, 다수개의 제1조명부(30)가 도 1 내지 3에서와 같이 4개가 구비되는 경우에 제1결상부(50)는 제1조명부(30)의 회전 동작 없이 4 방향에서 검사대상물(P)로 조사되어 반사되는 2차원이미지를 촬영함으로써 검사작업 속도를 개선시킬 수 있게 되다.
검사대상물(P)의 2차원 검사가 완료되면 제2조명부(40)는 온되어 빔스플릿터(20)를 통해 검사대상물(P)로 격자조명을 조사한다. 검사대상물(P)로 격자조명이 조사되면 다수개의 제1조명부(30) 사이에 위치되도록 각각 설치된 다수개의 제2결상부(60)는 검사대상물(P)의 3차원형상을 검사할 수 있도록 검사대상물(P)에서 반사되는 격자이미지를 촬영한다. 즉, 도 1 내지 도 3에서와 같이 다수개의 제2결상부(60)가 4개가 구비되는 경우에 다수개의 제2결상부(60)는 4방향에서 검사대상물(P)로 조사되는 격자조명에 의해 반사되는 격자이미지를 각각 촬영하여 검사대상물(P)을 보다 정밀하게 검사할 수 있도록 한다.
본 발명의 AOI 장치는 반도체 패키지의 솔더 볼, 인쇄회로기판 및 평판디스플레이 등과 같은 다양한 검사대상물의 불량여부나 치수를 검사하는 분야에 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 AOI 장치의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 AOI 장치의 측면 구성도,
도 3은 도 2에 도시된 AOI 장치의 평면 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
10: X-Y 스테이지 20: 빔스플릿터
30: 제1조명부 31: 제1조명원
32: 제1반사거울 40: 제2조명부
41: 제2조명원 42: 격자소자
43: 격자이송기구 44: 투영렌즈
45: 조명필터 50: 제1결상부
51: 제1결상렌즈 52: 제1카메라
60: 제2결상부 61: 제2반사거울
62: 3차원촬영부

Claims (6)

  1. 검사대상물을 X축이나 Y축방향으로 이동시키는 X-Y 스테이지와,
    상기 X-Y 스테이지의 상측에 설치되는 빔스플릿터와,
    상기 X-Y 스테이지와 상기 빔스플릿터 사이에서 X-Y 스테이지의 모서리방향에 위치되도록 각각 설치되어 다수의 방향으로 2차원조명을 검사대상물로 조사하는 다수개의 제1조명부와,
    상기 빔스플릿터의 일측에 설치되어 빔스플릿터를 통해 검사대상물로 격자조명을 조사하는 제2조명부와,
    상기 빔스플릿터의 상측에 설치되어 빔스플릿터를 투과하는 2차원조명에 의해 검사대상물에서 반사되는 2차원이미지를 촬영하는 제1결상부와,
    상기 다수개의 제1조명부 사이에 위치되도록 각각 설치되어 격자조명에 의해 검사대상물에서 반사되는 격자이미지를 촬영하는 다수개의 제2결상부로 구성됨을 특징으로 하는 AOI 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다수개의 제1조명부는 각각 X-Y 스테이지의 모서리 방향에 위치되도록 각각 설치되어 2차원조명을 발생하여 조사하는 제1조명원과,
    상기 제1조명원의 일측에 각각 설치되어 2차원조명을 검사대상물로 굴절시켜 조사하는 제1반사거울로 구성됨을 특징으로 하는 AOI 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2조명부는 조명을 발생하는 제2조명원과,
    상기 제2조명원의 일측에 설치되어 조명을 격자조명으로 변환시켜 조사하는 격자소자와,
    상기 격자소자에 연결되어 수직방향으로 피치 이송시키는 격자이송기구와,
    상기 격자소자의 일측에 설치되어 격자조명을 빔스플릿터를 통해 검사대상물로 조사하는 투영렌즈와,
    상기 투영렌즈의 일측에 설치되어 격자조명을 여과시켜 조사하는 조명필터로 구성되며,
    상기 격자소자는 격자나 액정소자 중 하나가 적용되고, 상기 격자이송기구는 볼스크류, 리니어모터 및 PZT(Piezo electric) 이송기구 중 하나가 적용되며, 상기 조명필터는 주파수 필터, 칼라필터, 편광필터 및 광세기 조절필터 중의 하나가 적용됨을 특징으로 하는 AOI 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1결상부는 빔스플릿터의 상측에 설치되어 2차원이미지를 결상하는 제1결상렌즈와,
    상기 제1결상렌즈의 상측에 설치되어 2차원이미지를 촬영하는 제1카메라로 구성됨을 특징으로 하는 AOI 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 다수개의 제2결상부는 각각 다수개의 제1조명부 사이에 위치되도록 설치되어 검사대상물에서 반사되는 격자이미지를 굴절시켜 조사하는 제2반사거울과,
    상기 제2반사거울의 일측에 설치되어 격자이미지를 촬영하는 3차원촬영부로 구성됨을 특징으로 하는 AOI 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 3차원촬영부는 제2반사거울의 일측에 설치되어 굴절되어 조사되는 격자이미지를 여과시켜 출력하는 이미지필터와,
    상기 이미지필터의 일측에 설치되어 여과된 격자이미지를 결상시키는 제2결상렌즈와,
    상기 제2결상렌즈의 일측에 설치되어 격자이미지를 촬영하는 제2카메라로 구성되며,
    상기 이미지필터는 주파수 필터, 칼라필터, 광세기 조절필터 중 하나가 적용되며, 상기 카메라는 CCD 카메라나 CMOS 카메라 중 하나가 적용됨을 특징으로 하는 AOI 장치.
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