KR20090128991A - 비전검사장비의 비전검사방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패키지 검사시 스크래치 등을 체크하는 표면 검사와 자재 또는 볼의 치수를 측정하는 높이 검사를 동시에 수행하는 비전검사방법에 관한 것이다.

본 발명은 자재에 대한 표면 검사 및 높이 검사시 4개의 라이트를 독립적으로 제어하여 밝은 쪽에서는 스크래치 등의 표면 검사를 수행하는 동시에 어두운 쪽을 이용하여 백라이트 방식으로 높이 검사를 수행하는 새로운 형태의 비전검사 시스템을 구현함으로써, 한 공정에서 자재에 대한 4측면의 표면 검사와 높이 검사를 효율적으로 수행할 수 있고, 또 높이 등의 외곽 검사에 대한 정확한 측정값을 얻을 수 있는 비전검사장비의 비전검사방법을 제공한다.

반도체, 비전장치, 사이드 비전, 표면 검사, 높이 검사, 백라이트 방식, 탑라이트 방식

Description

비전검사장비의 비전검사방법{Vision inspection method for Vision inspection equipment}

본 발명은 비전검사장비의 비전검사방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 패키지 검사시 스크래치 등을 체크하는 표면 검사와 자재 또는 볼의 치수를 측정하는 높이 검사를 동시에 수행하는 비전검사방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자는 일련의 공정을 통하여 제조된 후에 출하 전에 정밀한 검사를 마치게 되는데, 이러한 정밀 검사는 반도체 소자의 패키지 내부 불량뿐만 아니라, 그 외관에 미소한 결함이 발생하더라도 성능에 치명적인 영향을 미치게 되므로, 전기적인 동작 검사뿐만 아니라, 비전 카메라를 이용한 외관 검사와 같은 여러 가지 검사를 수행하게 된다.

이와 같이 반도체 소자들은 컴퓨터, 가전제품 등에 사용되는 중요 부품으로서, 생산 후 출하 전에 반드시 정밀한 검사를 거치게 되고, 이들 반도체 소자들은 여타의 부품들보다 고도의 정밀성을 요구하므로 패키지 내부적인 요소 뿐만 아니라 그 외형에 있어 조금의 결함이라도 발생하면 성능에 치명적인 영향을 끼치게 된다.

이러한 반도체 소자들의 외형적 결함은 CCD 카메라 등을 이용한 비전 검사에 의해 이루어지고 있으며, 반도체 소자의 표면에 대한 마킹이나 스크래치 등의 결함과 측면에 대한 버어 등의 결함을 동시에 검사하고 있다.

한편, 카메라 모듈 등과 같은 자재의 경우 표면 결함 뿐 아니라 자재의 자체 높이나 전체 높이(자재 윗면으로부터 아랫면의 BGA 볼까지의 거리) 등과 같은 외곽 치수도 측정해야 하면, 이러한 비전검사는 보통 3D 비전검사장비의 사이드 비전에서 수행한다.

즉, 사이드 비전에서는 패키지 4측면의 표면 스크래치 검사와 자재 또는 볼의 치수를 측정하는 높이 검사가 동시에 수행된다.

도 1은 종래 3D 비전검사장비의 사이드 비전을 나타내는 정면도이고, 도 2는 종래 3D 비전검사장비의 사이드 비전의 점등 상태를 저면도이다.

도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 사이드 비전은 자재(10)의 위치를 기준으로 4측면에 대응하는 4개의 프리즘(11)이 배치되고, 그 바깥 둘레에는 4곳의 라이트(12)가 배치되며, 자재(10)의 아래쪽에는 비전 카메라(13)가 배치되는 구조로 이루어져 있다.

여기서, 미설명 부호 14는 픽커이고, 15는 프리즘 고정블럭을 나타낸다.

이에 따라, 비전검사시 중심에 픽커에 의해 픽업된 자재를 위치시키고, 4개의 라이트를 한꺼번에 점등시킨 상태에서 4개의 프리즘을 통해 반사된 영상을 촬영하는 방식으로 4측면의 표면 검사 또는 높이 검사를 수행할 수 있다.

그러나, 이러한 비전검사방법은 표면 검사의 경우 어느 정도 선명하게 촬영하여 검사를 할 수 있으나, 일부 자재의 경우 코너 챔퍼나 볼 향상 등에 의해 외곽선이 뚜렷하지 못해 선명한 영상을 얻을 수 없고, 이로 인해 높이 검사의 정확성이 떨어지는 단점이 있다.

즉, 일부 자재의 경우 모서리 부위가 곡면형상으로 라운드지거나 곡선형상의 볼 높이도 측정해야 하는데, 이러한 모서리 챔퍼나 볼형상으로 인한 난반사 등으로 외곽선이 뚜렷하지 못해 높이 검사가 어려운 단점이 있다.

결국, 위와 같은 단점들을 해소하기 위해 별도의 백라이트 방식의 검사영역을 추가로 구비하여 높이 검사를 별개의 공정으로 진행하거나, 또는 회전기능을 갖는 픽커를 적용하여 자재를 돌려가면서 높이 검사를 진행해야 하는 등 비용적인 측면, 공간적인 측면, 검사 시간적인 측면에서 많은 제약이 발생하는 불리한 점이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 자재에 대한 표면 검사 및 높이 검사시 4개의 라이트를 독립적으로 제어하여 밝은 쪽에서는 스크래치 등의 표면 검사를 수행하는 동시에 어두운 쪽을 이용하여 백라이트 방식으로 높이 검사를 수행하는 새로운 형태의 비전검사 시스템을 구현함으로써, 한 공정에서 자재에 대한 4측면의 표면 검사와 높이 검사를 효율적으로 수행할 수 있고, 또 높이 등의 외곽 검사에 대한 정확한 측정값을 얻을 수 있는 비전검사장비의 비전검사방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 비전검사방법은 프리즘 기반의 사이드 비전을 이용하여 자재의 표면 검사와 높이 검사를 수행하는 한편, 4곳의 조명을 독립적으로 제어하여 조명이 점등된 면에 대해서는 표면 검사를 수행하고, 그 반대편 면에 대해서는 백라이트 영상을 이용하여 높이 검사를 수행하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 조명을 독립적으로 제어하는 방식은 4곳의 조명을 1곳씩 점등시키면서 총 4회의 검사를 통해 자재의 4측면에 대한 표면 검사와 높이 검사를 수행하는 방식을 적용하거나, 또는 4곳의 조명을 한 번에 2곳씩 차례로 점등시키면서 총 2회의 검사를 통해 자재의 4측면에 대한 표면 검사와 높이 검사를 수행하는 방 식을 적용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 제공하는 비전검사방법은 프리즘 기반의 사이드 비전에서 4곳의 조명을 독립적으로 제어하여 한쪽 면은 표면 검사 그리고 반대편 면은 백라이트에 의한 정확한 높이 검사를 수행함으로써, 한 공정에서 2회 또는 4회의 검사를 통해 자재 4측면의 표면 검사 및 높이 검사를 모두 수행할 수 있고, 이에 따라 별도의 비전 영역을 추가하거나 또는 픽커의 기능 추가없이도 자재에 대한 표면 검사와 높이 검사를 효율적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.

또한, 자재의 높이 검사시 백라이트 방식에 의한 뚜렷한 외곽선을 확보할 수 있으므로, 정확한 측정값을 얻을 수 있고, 결국 측정 데이터에 대한 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 있다.

따라서, 사이드 비전 공정과 관련하여 비용적인 측면, 공간적인 측면, 검사 시간적인 측면에서 유리한 효과가 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 비전검사장비의 사이드 비전을 나타내는 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 비전검사장비의 사이드 비전의 점등 상태를 나타내는 저면도이다.

도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 사이드 비전은 자재(10)의 4측면에 대응하는 위치에 설치되는 4개의 프리즘(11) 및 이것의 지지를 위한 프리즘 고정블럭(15), 상기 각 프리즘(11)의 바깥 둘레를 따라 배치되면서 프리즘측에 1개씩 배속되는 4곳의 라이트(12), 자재(10)의 아래쪽에 배치되어 자재에 대한 영상을 촬영하는 비전 카메라(13) 등을 포함한다.

따라서, 픽커(14)가 자재(10)를 픽업하여 사이드 비전 내의 영역에 위치되면, 라이트(12)의 점등과 함께 비전 카메라(13)가 작동하면서 표면 검사 및 높이 검사가 개시될 수 있다.

이때의 표면 검사는 자재의 측면에 대한 스크래치 등의 결함을 검사하는 외관 검사를 의미하고, 높이 검사는 자재의 높이 등을 검사하는 외곽 검사를 의미한다.

이러한 사이드 비전에서는 4곳의 배치된 라이트의 조명을 각각 독립적으로 제어하여 점등시키는 방식으로 탑라이트 영상을 통해 표면 검사를 수행하고 백라이트 영상을 통해 높이 검사를 수행한다.

즉, 종전과 같이 4곳의 라이트를 한꺼번에 터트리는 것이 아니라, 1곳씩 차례차례 점등시키면서 자재(10)의 4측면을 하나씩 촬영하는 방법으로 표면 검사와 높이 검사를 동시에 수행한다.

예를 들면, 도 6에 도시한 바와 같이, 1곳의 라이트 조명이 점등되면 조명이 점등된 면은 기존의 조명과 동일하게 표면이 뚜렷하게 촬상되고(도면의 오른쪽), 그 반대편 면은 자재의 외곽선이 뚜렷한 백라이트 영상으로 나타나면서 선명하게 촬상된다(도면의 왼쪽).

이와 같이, 1곳의 라이트만 점등시키는 방법으로 한쪽면에서는 표면 검사를 수행하고, 그리고 반대쪽면에서는 백라이트에 의한 정확한 높이 검사를 수행할 수 있으며, 이러한 과정을 총 4회 반복하면 자재의 4측면에 대한 표면 및 높이 검사를 모두 수행할 수 있다.

따라서, 프리즘 기반의 사이드 비전을 이용하여 자재의 표면 검사와 높이 검사를 수행하는 경우, 자재의 1측면에 대응하는 1곳의 라이트 조명만 점등시켜서 점등된 면에 대해서는 표면 검사를, 그 반대편 면에 대해서는 백라이트에 의한 높이 검사를 수행하고, 이러한 과정을 총 4회에 걸쳐 반복하면 자재의 4측면에 대한 표면 검사와 높이 검사를 동시에 모두 수행할 수 있다.

이때의 라이트 조명을 독립적으로 제어하여 점등시키는 순서는 4곳의 조명을 1곳씩 점등시키는 순서, 즉 자재의 4측면에 대해 순차적으로 돌아가면서 점등시키는 순서로 할 수 있다.

한편, 상기 라이트의 조명을 독립적으로 제어하여 점등시키는 방식의 다른 예로서, 도 5에 도시한 바와 같이, 4곳의 조명 중 서로 90°배치관계에 있는 2곳의 조명을 함께 점등시켜서 자재의 2측면에 대한 표면 검사와 높이 검사를 동시에 수행하고, 마찬가지로 방식으로 나머지의 자재의 2측면에 대한 표면 검사 및 높이 검사도 한 번에 수행할 수 있다.

이 경우 총 2회의 검사를 통해 자재의 4측면에 대한 표면 검사와 높이 검사를 모두 마칠 수 있다.

이와 같이, 사이드 비전의 4개의 라이트를 독립적으로 제어하여 자재 4측면의 표면 스크래치 검사와 백라이트 방식을 이용하여 모서리 챔퍼나 볼 형상에 상관없이 정확한 높이 검사를 동시에 진행할 수 있으므로, 종전과 같은 별도의 높이 검사를 위한 비전 영역이나 픽커를 회전시키는 구성 등을 필요로 하지 않게 되며, 결국 원가 및 구성, 검사시간 등을 줄일 수 있고, UPH 향상을 도모할 수 있다.

도 1은 종래 3D 비전검사장비의 사이드 비전을 나타내는 정면도

도 2는 종래 3D 비전검사장비의 사이드 비전의 점등상태를 나타내는 저면도

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 비전검사장비의 사이드 비전을 나타내는 정면도

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 비전검사장비의 사이드 비전의 점등상태에 대한 일 예를 나타내는 저면도

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 비전검사장비의 사이드 비전의 점등상태에 대한 다른 예를 나타내는 저면도

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 비전검사장비의 사이드 비전으로 촬영한 백라이트 이미지와 탑라이트 이미지를 나타내는 사진

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 자재 11 : 프리즘

12 : 라이트 13 : 비전 카메라

14 : 픽커 15 : 프리즘 고정블럭

Claims (3)

1. 프리즘 기반의 사이드 비전을 이용하여 자재의 표면 검사와 높이 검사를 수행하는 비전검사장비의 비전검사방법에 있어서,

   4곳의 조명을 독립적으로 제어하여 조명이 점등된 면에 대해서는 표면 검사를 수행하고, 그 반대편 면에 대해서는 백라이트 영상을 이용하여 높이 검사를 수행하는 것을 특징으로 하는 비전검사장비의 비전검사방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 조명을 독립적으로 제어하는 방식은 4곳의 조명을 1곳씩 점등시키면서 총 4회의 검사를 통해 자재의 4측면에 대한 표면 검사와 높이 검사를 수행하는 방식인 것을 특징으로 하는 비전검사장비의 비전검사방법.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 조명을 독립적으로 제어하는 방식은 4곳의 조명을 한 번에 2곳씩 차례로 점등시키면서 총 2회의 검사를 통해 자재의 4측면에 대한 표면 검사와 높이 검사를 수행하는 방식인 것을 특징으로 하는 비전검사장비의 비전검사방법.

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