KR20130035061A - 솔더볼 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 솔더볼 검사장치는 대상에 빛을 조사하는 광원부와, 상기 대상의 영상을 검출하는 영상검출부와, 검출된 상기 영상의 정보를 처리하는 이미지프로세서 및 상기 광원부와 상기 영상검출부 사이에 장착되어 시료를 거치시키며 검사하는 시료실 및 상기 시료실을 구동시키는 시료실구동부를 포함한다.

Description

솔더볼 검사장치{Solderball test device}

본 발명은 솔더볼 검사장치에 관한 것이다.

본 발명은 솔더볼의 검사 및 분석장치에 관한 것이다. 솔더링은 현재 전자기기 제조에 필수적인 접합법으로, 반도체 패키징 기술에서 빼놓을 수 없는 기술이며 재료간 전기적, 기계적 접속 및 접합부 오염방지 및 내부 산화방지, 젖음성을 좋게 하는데 목적이 있다.

450도 이하 온도에서 금속면 사이의 모세관 현상에 의해서 솔더가 전체적으로 퍼지게 해서 접합하는 접합방식으로 좋은 솔더링을 위해서는 젖음성이 좋고 확산이 잘되어 접합성이 좋아야 한다 이 두 성질이 좋다면 "솔더링이 좋다"라고 말하며 또한 새로운 합금에 대한 신뢰성을 솔더링성에 포함하는 경우도 있기 때문에 솔더의 젖음(wetting), 젖음성(wettability)이 매우 중요하다 할 수 있겠다.

금속면에 접촉된 용융솔더가 흐르면서 퍼져나가는 현상을 젖음이라고 하고 용융된 솔더가 퍼지면서 금속면에 잘 용해되는 것이 필요한데 이를 확산이라 한다. 이때 계면에서는 금속 결합이 생기는데 이때 생성되는 합금층이 금속끼리의 접합 품질을 좌우하게 되는데, 일반적인 솔더의 젖음성 평가방법에서는 메니스코그래프(표면장력법, 웨팅밸런스법), 글로뷸, 회전 침적법 등이 있다.

본 발명은 다양한 환경 즉, 온도, 환경기체, 하중, 접촉재료에 따라 솔더볼의 모양이 어떻게 변하는지 솔더볼의 접촉각과 높이와 장축길이 등을 실측하는 솔더볼 검사장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 솔더볼 검사장치는 대상에 빛을 조사하는 광원부와, 상기 대상의 영상을 검출하는 영상검출부와, 검출된 상기 영상의 정보를 처리하는 이미지프로세서 및 상기 광원부와 상기 영상검출부 사이에 장착되어 시료를 거치시키며 검사하는 시료실 및 상기 시료실을 구동시키는 시료실구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 영상검출부는 이미지센서와 렌즈어셈블리가 포함된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이미지프로세서는 컴퓨터에서 영상분석대상의 접촉각, 높이, 장축길이를 실측하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 시료실은 시료를 환경과 완전히 또는 부분적으로 격리시키는 격실로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 시료실은 내부를 가열하는 가열장치와, 내부의 온도를 측정하는 온도측정장치가 내장된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 시료실은 내부로 특정 기체를 유입시키는 기체유입구와, 외부로 기체를 유출시키는 기체유출구를 포함하며, 상기 기체유량을 조절하는 유량밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 시료실은 내부벽을 통과해 빛과 영상정보가 전달되도록 하는 광창을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 시료실은 하부에 시료실구동부가 연결되어 시료를 원하는대로 병진 또는 회전시켜 원하는 위치와 각도로 위치시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 시료실은 내부 상부벽에 장착되어 시료에 원하는 힘 또는 압력을 가하는 로드셀과, 상기 로드셀의 하부에 연결된 다이를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 시료실은 내부 하부벽에 장착된 기판과, 상기 다이와 상기 기판의 사이에 솔더볼을 위치시켜 상기 시료실의 온도, 환경기체, 하중 또는 접촉재료에 따라 상기 솔더볼의 모양을 검사하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 솔더볼 검사장치는 광원부, 이미지센서, 렌즈어셈블리, 시료실 및 시료실구동부를 구비함으로써 온도, 환경기체, 하중, 접촉재료에 따라 솔더볼의 모양이 어떻게 변하는지 검사하기가 용이하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔더볼 검사장치의 전체도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔더볼 검사장치의 부분확대도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔더볼 검사장치의 제어부와 이미지 프로세서이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔더볼 검사장치의 전체도이며. 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔더볼 검사장치의 부분확대도이며 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔더볼 검사장치의 제어부와 이미지 프로세서이다.

본 발명은 온도, 환경기체, 하중, 접촉재료에 따라 솔더볼의 모양이 어떻게 변하는지 즉, 솔더볼의 접촉각 θ, 높이 H, 장축길이 L 등을 실측할 수 있는 장치에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔더볼 검사장치는 광원부(110), 이미지센서(120), 렌즈어셈블리(130), 시료실(140), 시료실구동부(150)로 이루어져 있다.

광원부(110)는 대상에 빛을 조사하는 부분이다. 즉, 광원부(110)는 빛을 방출하는 광원과 방출된 빛을 시료실(140)에 모아주는 집속렌즈로 구성되어 있으며 장치를 안정하게 바닥면에 놓기위한 기저부(111)에 연결고정되며 빛의 광량을 원하는 대로 조절할 수 있는 제어부에 연결되어 있다

이미지센서(120)는 대상의 영상을 검출하고 획득할 수 있는 부분으로, 이미지를 검출하고 획득 수 있으며, 대상관찰의 확대 및 축소가 가능하도록 렌즈어셈블리(130)와 연결되어 있다.

이미지센서로는 CCD, CMOS 카메라 등으로 줌 망원경 렌즈와 조합하여 관찰하고자 하는 대상의 확대 및 축소가 가능하게 되고, 기저부(111)와 연결 고정되어 있다.

렌즈어셈블리(130)는 이미지센서(120)에 연결되어 있으며 검출된 영상정보를 처리하기 위한 것이다.

이미지센서(120)와 렌즈어셈블리(130)는 대상의 영상을 검출할 수 있는 부분이므로, 영상검출부라고 통칭한다.

상기 영상검출부에서 검출된 영상정보를 처리하기 위하여, 영상검출부는 이미지 프로세서에 연결되어 있다.

이미지프로세서는 영상검출부의 이미지센서(CCD, CMOS)를 통해 솔더볼의 모양을 얻은 후 아날로그 영상데이터를 디지털 영상데이터로 전환한다.

그 후 컴퓨터 모니터를 통해 출력되어 컴퓨터 모니터에 출력된 영상데이터를 영상 분석을 위한 제어부를 통해 접촉각, 높이, 장축길이 등을 구한다.

시료실(140)은 광원부(110)와 영상검출부의 사이에 광경로(optical pate)에 위치하고 시료를 거치시키며 시료 환경의 온도와 기체 분위기를 조절하며 제어된 힘을 시료에 인가할 수 있다.

시료실(140)은 시료를 환경과 완전히 혹은 부분적으로 격리시키는 격실을 갖추고, 격실 내부를 가열하는 가열장치와 격실 내부의 온도를 측정하는 온도 측정장치를 갖추고 있다.

가열장치로는 주로 전열선, 세라믹 히터, 복사램프 등이 사용가능하며, 온도측정장치로는 백금저항 온도계, 열전쌍, 적외선 온도계 등 다양한 종류가 제한없이 사용가능하다.

격실로 특정기체를 유입시키는 기체 유입구(141)와 격실 외부로 기체가 유출되는 기체 유출구(142)를 갖추고 이를 유량밸브(143)를 통해 기체 유입구와 유출구로 유입 또는 유출되는 기체유량을 조절가능하게 된다.

빛과 영상정보가 격실벽을 통과해 전달되도록하는 광창(145)은 유리, 폴리카보네이트, 사파이어 등 투명한 재료가 사용되고, 시료실(140) 내부에 위치한 시료에 원하는 힘 또는 압력을 가하는 로드셀(146)로 구성되어 있다.

또한, 시료실구동부(150)와 연결되어 바닥면에 안정하게 놓기 위해 기저부(111)에 고정되어 있고 온도, 하중, 유량 등을 원하는 대로 조절할 수 있게 하는 제어부에 연결되게 된다.

시료실구동부(150)는 시료실(140)을 원하는 대로 움직이도록 시료실(140)의 하부에 장착된다.

또한, 시료실구동부(150)는 시료실(140)에 연결되어 시료실(140)을 원하는 대로 병진 또는 회전운동시키며 원하는 위치와 각도로 조절가능하며, 제어부와 이미지 프로세서는 원격제어와 데이터처리 및 도시를 위해 컴퓨터와 디스플레이 장치들로 구성되어 있다.

도 2는 시료실(140)를 확대하여 나타낸 것으로, 시료실(140)의 내부에 장착된 다이(147)에 솔더볼(160)을 장착시켜 솔더볼(160)을 검사하는 것을 나타낸다.

도 2에 도시된 바와 같이, 시료실(140)의 내부의 하부에는 기판(147)이 장착되고, 기판(147)의 상부에는 솔더볼(160)이 안착된다.

솔더볼(160)의 상부는 로드셀(146)에 연결된 다이(148)가 눌러지면서 솔더볼(160)을 검사한다. 다이(148)는 실리콘다이인 것이 바람직하다.

즉, 로드셀(146)에 다이(148)를 부착하여 온도, 환경기체종류 및 유량을 원하는 대로 조절한 상태에서 로드셀(146)을 움직여 다이(148) 표면에 솔더볼(160)을 접촉시키되 하중은 0이 되도록 한다.

온도, 환경기체종류 및 유량을 원하는 대로 변화시키거나 유지한 채로 로드셀(146)을 통해 솔더볼에 원하는 크기의 일정하중을 인가한다.

또는, 원하는 대로 하중을 변화시켜 온도, 환경기체종류 및 유량, 하중, 시간 등에 따른 솔더볼(160)의 모양과 모양변화를 영상 검출부(미도시)로 검출하고 이미지 프로세서로 처리한 후 컴퓨터에서 영상분석 알고리즘을 통해 접촉각(θ), 높이(H), 장축길이(L) 등을 구한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔더볼 검사장치(100)의 제어부와 이미지프로세서를 나타낸 것으로, 제어부와 이미지프로세서는 원격제어와 데이터 처리 및 도시를 위해 컴퓨터와 디스플레이 장치들로 구성되어 있으며(S110), 원격제어부에서는 온도, 하중, 유량 등을 원하는 대로 조절할 수 있는 소프트웨어가 컴퓨터에 설치되어 있다(S120).

또한, 소프트웨어를 구동하여 사용자가 원하는 파라미터를 직접 설정하여 조정이 가능하다(S130).

이미지프로세서는 온도, 환경기체, 하중 접촉재료에 따라 변형된 솔더볼의 모양을 영상검출부의 이미지센서(CCD, CMOS 카메라)를 통해 얻은 후 렌즈어셈블리에 아날로그 영상데이터를 디지털 영상데이터로 전환하게 되고, 컴퓨터 모니터를 통해 출력된다.

또한, 컴퓨터 모니터에 출력된 영상데이터는 영상 분석알고리즘을 통해 접촉각(θ), 높이(H), 장축길이(L) 등을 구할 수 있다.

영상분석 알고리즘을 통해 얻어진 데이터(접촉각(θ), 높이(H), 장축길이(L) )는 시간에 따른 온도, 힘에 의한 관계를 그래프로 나타낼 수 있으며, 컴퓨터 모니터에 출력이 가능하고, 동시에 저장 및 프린트 등을 통해 인쇄가 가능하다.

도 3에 도시된 바와 같이 제어부 및 이미지프로세서를 통하여 시간에 따른 솔더볼(160)의 온도관계 또는 힘의 관계 그래프를 도출해낼 수 있다.

상기와 같은 특징을 가지는 본 발명에 따른 솔더볼 검사장치(100)는 광원부(110), 이미지센서(120), 렌즈어셈블리(130), 시료실(140) 및 시료실구동부(150)를 구비함으로써 온도, 환경기체, 하중, 접촉재료에 따라 솔더볼(160)의 모양이 어떻게 변하는지 검사하기가 용이하다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 솔더볼 검사장치는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

100: 솔더볼 검사장치 110: 광원부
120: 이미지센서 130: 렌즈어셈블리
140: 시료실 141: 기체유입구
142: 기체유출구 143: 유량밸브
145: 광창 146: 로드셀
150: 시료실구동부 160: 솔더볼

Claims (10)

1. 대상에 빛을 조사하는 광원부;
   상기 대상의 영상을 검출하는 영상검출부;
   검출된 상기 영상의 정보를 처리하는 이미지프로세서; 및
   상기 광원부와 상기 영상검출부 사이에 장착되어 시료를 거치시키며 검사하는 시료실; 및
   상기 시료실을 구동시키는 시료실구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 검사장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 영상검출부는 이미지센서와 렌즈어셈블리가 포함된 것을 특징으로 하는 솔더볼 검사장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 이미지프로세서는 컴퓨터에서 영상분석대상의 접촉각, 높이, 장축길이를 실측하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 검사장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 시료실은 시료를 환경과 완전히 또는 부분적으로 격리시키는 격실로 이루어진 것을 특징으로 하는 솔더볼 검사장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 시료실은 내부를 가열하는 가열장치와, 내부의 온도를 측정하는 온도측정장치가 내장된 것을 특징으로 하는 솔더볼 검사장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 시료실은 내부로 특정 기체를 유입시키는 기체유입구와, 외부로 기체를 유출시키는 기체유출구를 포함하며, 상기 기체유량을 조절하는 유량밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 검사장치.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 시료실은 내부벽을 통과해 빛과 영상정보가 전달되도록 하는 광창을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 검사장치.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 시료실은 하부에 시료실구동부가 연결되어 시료를 원하는대로 병진 또는 회전시켜 원하는 위치와 각도로 위치시키는 것을 특징으로 하는 솔더볼 검사장치.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 시료실은 내부 상부벽에 장착되어 시료에 원하는 힘 또는 압력을 가하는 로드셀과, 상기 로드셀의 하부에 연결된 다이를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 검사장치.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 시료실은 내부 하부벽에 장착된 기판과, 상기 다이와 상기 기판의 사이에 솔더볼을 위치시켜 상기 시료실의 온도, 환경기체, 하중 또는 접촉재료에 따라 상기 솔더볼의 모양을 검사하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 검사장치.
    

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