KR20150004756A - 본드 검사기 및 복수의 검사 공구들을 포함하는 본드 검사기용 카트리지 - Google Patents

본드 검사기 및 복수의 검사 공구들을 포함하는 본드 검사기용 카트리지 Download PDF

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이안 크리스토퍼 메이예스
다비드 릴리
마틴 버그
로버트 브라이언 디어즈
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노드슨 코포레이션
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Abstract

본 발명은 본드 검사기에서 사용하기에 적합한 카트리지에 관한 것으로서, 상기 카트리지는: 복수의 상이한 검사 공구들과; 회전 기구로서, 상기 회전 기구에 장착되는 상기 복수의 상이한 검사 공구들 각각은 서로로부터 소정 각도로 이격되는, 상기 회전 기구와; 상기 회전 기구에 결속되며, 상기 회전 기구를 회전시키도록 구성되어 상기 복수의 상이한 검사 공구들 각각을 사용 위치로 및 그 사용 위치로부터 이동시키는 구동 유닛; 및 상기 본드 검사기의 위치 결정 조립체 상에서 대응하는 공기 인터페이스로부터의 압축 공기를 수용하기 위한 공기 인터페이스를 포함한다. 상기 본드 검사기는 상기 공구가 사용 위치에 있는지에 대한 피드백을 수용하고, 그에 대응하여, 압축 공기 공급을 상기 사용 중인 검사 공구에 맞게 온 또는 오프 절환시킨다. 상기 카트리지는 적합하게도 소정의 회전 위치들에 검사 공구들을 체결하는 개량된 제네바 기구를 포함한다. 상기 카트리지는 또한 적합하게도 동일한 검사 공구 연결 구역들을 갖는 검사 공구들을 위한 장착 플레이트를 포함하여, 어떠한 검사 공구도 어떠한 공구 연결 구역에 연결될 수 있게 한다. 단일 카트리지 내의 사용 위치로 선택적으로 이동될 수 있는 복수의 검사 공구들을 제공함으로써, 작업자는 상이한 검사 공구가 요구될 때 상이한 검사 공구 카트리지들을 탈착 및 재장착시킬 필요없이 공구들을 변경시킬 수 있게 된다. 이는 작업을 용이하게 할 뿐만 아니라 작업 시간을 절약시킨다. 본 발명은 또한 카트리지를 사용하기 위한 새로운 방법을 제공한다.

Description

본드 검사기 및 복수의 검사 공구들을 포함하는 본드 검사기용 카트리지{BOND TESTING MACHINE AND CARTRIDGE FOR A BOND TESTING MACHINE COMPRISING A PLURALITY OF TEST TOOLS}
본 발명은 반도체 장치 상에서 전기 본드의 강도를 검사하기 위한 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전기 본드 상의 전단 검사, 인장 검사 및 압축 검사와 같은 상이한 타입의 검사들을 수행할 수 있는 장치에 관한 것이다.
반도체 장치는 일반적으로 5mm x 5mm 정방형 내지 50mm x 50mm 정방형으로 매우 소형이며, 반도체 기판에 전기 도체들을 접착하기 위한 다양한 장소들을 포함한다. 각 본드들은 땜납 볼/범프 또는 구리 필러 또는 와이어로 구성된다.
적절한 특정의 접착 방법을 보장하기 위하여는, 본드들에 대한 접착 강도를 검사할 필요가 있다. 그와 같은 본드들의 매우 작은 크기로 인해,이와 같은 본드들의 접착 강도를 검사하기 위해 사용되는 공구들은 매우 작은 힘들과 편위들을 정확하게 측정할 수 있어야만 한다.
접착 강도를 검사하기 위해 사용되는 몇가지 상이한 타입의 본드 검사의 예가 존재한다. 예를 들어, 전단 검사는 본드의 측면에 전단력을 인가하고 본드를 기판으로부터 전단시킴으로써 본드의 전단력을 검사한다. 인장 검사는 본드를 기판으로부터 인장시킴으로써 본드의 인장력을 검사한다. 압축 검사에 있어서는, 힘 또는 부하가 본드 상으로 수직면에 직접 하향 인가된다.
일반적으로 이와 같은 검사들을 수행하는 기계들은 본드 검사 공구를 포함하며, 이는 전단 검사 공구, 인장 검사 공구 또는 압축 검사 공구일 수 있으며, 검사시에 본드에 대해 위치될 수 있고, 다음에 상기 본드 또는 상기 공구가 검사를 수행하기 위해 이동되며, 본드를 분리시키기 위해 요구되는 힘을 측정하는 단계를 포함한다. 각각의 본드 검사 공구는 힘 변환기 및 관련 전자 기기들과 함께 제공되는 로드셀(load cell)에 장착된다.
다양한 상이한 검사 공구들이 존재하는 반면, 검사 공구를 위치시키고 검사 동안 상기 검사 공구 또는 본드를 이동시키기 위해 사용되는 기계의 일부는 각각의 검사 공구에 대해 동일할 수 있다. 따라서, 검사 공구는 상기 기계의 나머지 부분으로부터 제거 가능하게 되도록 설계되어, 검사 공구는 상이한 타입의 검사 공구 또는 상이한 측정 범위에 적합한 검사 공구 또는 상이한 타입의 본드 또는 검사로 대체될 수 있다. 검사시에 단일 기판 상에 몇몇 상이한 검사 공구들을 사용하는 것이 바람직할 수 있으며, 그 경우 작업자는 검사 공구들을 빈번히 대체하도록 요구받을 수 있다.
작은 힘들을 정확하게 측정할 수 있게 하는 요구 조건은 각각의 검사 공구의 성능을 위한 특정 요구 조건을 야기한다. 전단 검사 공구들이 본드를 기판으로부터 전단시키기 위해 사용되며, 본드를 전단하기 위해 요구되는 힘이 기록된다. 힘 변환기가 상기 힘을 측정하기 위해 상기 전단 검사 공구에 결속된다. 전단 측정에 대한 반복성을 확보하기 위해, 상기 검사 공구의 팁은 반드시 상기 기판의 표면 위로의 미리 결정된 높이에서 상기 본드의 측면과 맞물린다. 그와 같은 거리는 본드가 일반적으로 돔 형상이므로 작지만 임계적이다. 상기 표면으로부터의 미리 결정된 공간은 상기 기판 상의 검사 공구로부터의 미끄럼 마찰을 제거하고 전단 부하가 상기 본드 인터페이스에 대한 정확한 위치에서 인가되는 것을 보장한다. 따라서, 실제로, 상기 검사 공구는 먼저 기판 표면과 접촉 이동되고, 다음에 미리 결정된 거리만큼, 일반적으로는 전단 검사가 수행되기 전에 0.05mm 이하만큼 후퇴한다.
일부 어려움들도 발생한다. 상기 장치 자체의 기구에 있어서 마찰 및 정지 마찰은 기판 표면과의 접촉을 감지하는데 어려움을 발생시킬 수 있다. 부정확한 표면 감지는 후퇴될 검사 공구에 의한 거리 및 및 전단되는 본드의 높이에 불가피한 영향을 제공할 것이다. 수반되는 거리는 매우 작아서, 기판의 압박 없이, 표면 접촉의 정확한 순간을 감지하기 위해 매우 주의를 요하게 된다. 상기 전단 검사 전에 또는 전단 검사 동안에 검사 높이에서 상기 검사 공구의 비-제어된 운동을 방지하기 위해 주의를 요해야만 한다. 그와 같은 운동은 검사 결과들의 정확성에 심각한 영향을 미칠 수 있으며, 상기 검사 높이에서 검사 공구의 상당한 운동이 인접한 본드 또는 와이어에 손상을 입힐 수 있다.
상기 기판의 표면을 감지할 때의 낮은 접촉력과 상기 검사 높이의 정확한 제어라는 2가지 목적 모두를 해결하는 것은 어렵다.
US 6,078,387호는 접촉이 감지될 때 검사 공구의 하향 구동을 즉시 정지시키도록 구성되는 기판과 검사 공구의 검사 헤드의 접촉을 감지하기 위한 장치를 공개하고 있다. 상기 검사 공구는 한쌍의 평행한 만곡부들의 자유 단부 상에 지지되며, 그들의 대향 단부들에서 베이스 플레이트에 고정되고 또한 상기 베이스 플레이트에 대해 상기 검사 헤드의 수직 운동을 일부 허용하도록 편향된다. 전단 검사 동안 검사 헤드의 수직 운동을 방지하기 위하여, 상기 검사 공구는 만곡부들에 의해 상기 베이스 플레이트에 대해 바이어스되는 스프링이다. 상기 검사 헤드는 상기 검사 헤드가 최초 접촉 감지를 위해 대체로 무마찰 방식으로 수직 이동하게 하는 에어-베어링(air-bearing)에 의해 상기 베이스 플레이트로부터 떨어져 이동될 수 있다. 따라서, 상기 검사 헤드가 먼저 상기 기판 표면과 접촉할 때, 상기 검사 헤드는 상기 만곡부 상의 기판 표면에 의해 역 압박된다. 상기 베이스 플레이트에 대한 검사 헤드의 이동이나 또는 상기 만곡부의 이동은 광 검출기에 의해 검출될 수 있으며, 이 때 상기 에어-베어링은 상기 베이스 플레이트에 대한 상기 만곡부의 스프링 바이어스에 의해 상기 검사 헤드를 상기 베이스 플레이트에 대해 확실히 고정시키기 위해 절환 오프된다. 일단 상기 검사 헤드가 상기 베이스 플레이트에 대해 고정되면, 상기 베이스 플레이트는 미리 결정된 양만큼 상승되어, 상기 검사 공구의 하단부와 소정의 "층형성 거리(step off distance)"의 기판 사이에 간극을 남긴다.
대안적 시스템에서는 평행한 만곡부 바이어스를 가지며, 이 경우 검사 공구는 최초 위치 결정되는 동안 베이스 플레이트에 대한 검사 헤드의 대체로 무마찰 이동을 허용하도록 상기 베이스 플레이트로부터 멀어지나, 이 때, 검사 절차 동안 상기 베이스 플레이트에 대해 상기 검사 공구 상에 작용하는 클램핑력을 생성하기 위해 압축 공기에 의해 구동되는 피스톤을 사용하여 상기 베이스 플레이트와 접촉하는 검사 공구를 압박한다. EP2363701A에 공개된 또 다른 대안으로서는 만곡부 바이어스를 구비하는 것으로서, 이 경우 검사 공구는 최초 위치 결정 동안 베이스 플레이트에 대한 검사 헤드의 대체로 무마찰 이동을 허용하도록 상기 베이스 플레이트로부터 멀어지나, 이 때, 압축 공기에 의해 구동되는 피스톤을 사용하여 상기 베이스 플레이트에 고정된 받침대에 대해 상기 검사 공구를 클램프한다. 상기 받침대는 전단 검사 동안 추가의 클램핑력을 제공하도록 위치되는 추가의 받침대에 의해 보완될 수 있다.
이 모든 대안들에 있어서, 만곡부의 사용은 기판을 손상시키는 일 없이 기판의 표면을 감지할 수 있는 능력을 제공한다. 이 때, 검사 공구는 공압적으로 작동되는 클램프에 의해 베이스 플레이트에 대한 운동으로부터 방지된다.
인장 및 압축 검사는 일반적으로 후크 또는 조(jaw) 공구들을 사용하며, 로드셀을 위한 상이한 구성을 필요로 한다. 그러나, 상기 공구들은 또한 한쌍의 평행한 만곡부를 구비할 수 있으며, 이들은 수직 방향으로 인가된 힘을 검출하기 위해 상기 만곡부들 상에 위치된 하나 이상의 스트레인 게이지(strain gauge)를 갖는다. 상기 만곡부들은 본드 상의 부하율(loading rate)을 제어하고 또한 기판과의 돌발적인 접촉으로 인한 손상을 최소화시키기 위해 매우 적응되어야 한다. 이와 같은 타입의 인장 검사 공구의 예가 US6301971B1호에 공개되어 있다.
상술된 기계들이 본드를 분리시키기 위해 필요로 하는 힘의 양호한 측정을 제안하는 반면, 상기 기계들은 사용상의 용이성에 대한 개선을 필요로 하고 있다. 특히, 상기 기계들은 상이한 검사 공구들 사이를 절환하면서 동시에 높은 정확성의 측정을 유지하기 위한 능력을 개선할 것을 필요로 한다. 이들은 또한 그와 같은 개선을 기존 기계들에 대해서도 가능하게 할 수 있기를 소망한다.
본 발명의 제 1 양태에 있어서는, 본드 검사기의 이동 조립체에 제거 가능하게 결속되도록 구성되는 카트리지가 제공되며, 상기 카트리지는:
복수의 상이한 검사 공구 조립체들과;
회전 기구로서, 상기 회전 기구에 장착되는 상기 복수의 상이한 검사 공구 조립체들 각각은 서로로부터 소정 각도로 이격되는, 상기 회전 기구와;
상기 회전 기구에 결속되며, 상기 회전 기구를 회전시키도록 구성되어 상기 복수의 상이한 검사 공구 조립체들 각각을 사용 위치로 및 그 사용 위치로부터 이동시키는 구동 유닛; 및
상기 본드 검사기의 이동 조립체 상에서 대응하는 공기 인터페이스로부터의 압축 공기를 수용하기 위한 공기 인터페이스를 포함한다.
단일 카트리지 내의 사용 위치로 선택적으로 이동될 수 있는 복수의 검사 공구 조립체들을 제공함으로써, 작업자는 상이한 검사 공구가 요구될 때마다 상이한 검사 공구 카트리지들을 탈착 및 재장착하는 일 없이 공구들을 교환할 수 있게 된다. 이는 작업의 용이성을 개선하고 작업자의 시간을 절약시켜준다. 상기 검사 공구 조립체들은 회전 기구에 의해 회전되어, 각각의 검사 공구가 사용 위치로 및 그 사용 위치로부터 이동될 수 있다. 상기 검사 공구 조립체들은 서로에 대해 고정될 수 있게 구성되어, 모든 검사 공구 조립체들이 동시에 회전되며, 기껏해야 오직 단일 검사 공구 조립체만이 언제든 사용 위치에 있게 된다.
상기 카트리지 내에 회전 기구 및 구동 유닛을 제공함으로써, 상호 교환 가능한 검사 공구 장치가 기존의 본드 검사기에 새로 장착되게 한다. 상기 공기 인터페이스는 고 정밀도의 위치 결정 및 측정을 위한, 특히 전단 검사 공구들을 위한 공압적 클램핑 기구들의 사용을 허용한다.
상기 카트리지는, 적합하게는 특정 장비에 대한 필요성 없이 수동으로 수행될 수 있는 단순 방식으로, 본드 검사기에 제거 가능하게 결속되도록 구성된다. 이는 상기 카트리지가 요구되는 다른 다중 공구 또는 단일 공구 카트리지들로 대체될 수 있게 한다.
여기에 사용된 바와 같은 "검사 공구 조립체"라는 용어는, 인장 검사, 압축 검사 또는 전단 검사와 같은, 특정 검사를 수행하도록 구성된 공구, 및 검사 동안 인가된 힘을 측정하기 위한 로드셀을 포함하는 조립체를 의미한다.
상기 회전 기구는 유익하게도 개선된 제네바(Geneva) 구동 기구를 포함한다. 제네바 기구는, 일반적으로 핀 및 슬롯 장치를 사용하여, 구동 휠의 연속 회전 운동을 피동 휠의 단속적 회전 운동으로 변환시키는 기구이다. 본원에서 사용되는 제네바 기구는 피동 휠을 소망 위치에 체결하는 방식으로 기존의 제네바 기구를 훨씬 개량시킨 것으로 확신한다. 상기 제네바 구동 기구는 복수의 사용 위치들 사이를 이동할 수 있는 피동 휠과 상기 피동 휠을 이동시키도록 구성된 구동 휠을 포함할 수 있다. 상기 제네바 구동 기구는 각각의 검사 공구 조립체들이 사용 위치로 정확하게 구동될 수 있게 하며, 실제로 회전 위치 결정 에러의 가능성들을 제거한다. 상기 피동 휠과 구동 휠은 상기 구동 휠이 정지할 때 상기 피동 휠이 사용 위치를 이탈하여 이동하는 것을 억제 또는 방지하기 위해 서로 결합되도록 구성될 수 있다. 상기 피동 휠은 유익하게도 적어도 하나의, 그리고 유익하게도 적어도 두개의 탄성 요소들을 포함할 수 있으며, 상기 탄성 요소들은 상기 구동 휠이 어느 하나의 방향으로 예기치 않게 회전하는 것을 방지하기 위해 상기 구동 휠과 마찰 결합한다. 각각의 탄성 요소는 만곡 스프링 또는 판 스프링을 포함할 수 있다.
상기 카트리지는 상기 구동 유닛에 연결된 제어 회로를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 제어 회로는 각각의 검사 공구 조립체가 사용 위치로 접근함에 따라 상기 회전 기구에서 구동 휠의 회전을 감속시키기 위해 상기 구동 유닛을 제어하도록 구성된다. 이와 같은 구동 휠의 감속은 검사 공구가 사용 위치로 이동함에 따른 상기 검사 공구의 진동을 감소시킨다. 이는 특히, 상기 구동 휠의 큰 회전 부분에 대해, 피동 휠이 회전하지 않으므로, 제네바 구동 기구가 사용된다는 장점을 갖는다. 이와 같이 구동 휠의 회전 부분은 가능한 한 신속하게 수행된다는 장점을 갖는다. 상기 구동 휠이 상기 피동 휠을 회전시키기 위해 상기 피동 휠에 있는 슬롯과 맞물릴 때, 상기 피동 휠의 회전 속도는 상기 검사 공구 조립체들 중 하나에 대한 사용 위치에 도달할 때까지 지속적으로 감소된다는 장점을 갖는다.
상기 카트리지는 상기 피동 휠의 배향 및 상기 검사 공구들의 배향을 검출하도록 구성되는 배향 검출기를 추가로 포함할 수 있다. 이는 상기 제어 회로로 하여금 검사 공구가 사용 위치에 있을 때(그리고 검사 공구가 사용 위치에 있을 때)를 설정하게 한다. 상기 배향 검출기는 상기 피동 휠에 장착되는 MEMS 가속도계를 포함할 수 있으며, 상기 피동 휠에 장착되는 회로 보드 상에 고정될 수 있다.
상기 카트리지는 상기 검사 공구 조립체들 중 하나 이상의 위치를 검출하도록 구성되는 위치 검출기를 추가로 포함할 수 있다. 상기 위치 검출기는 포토 인터럽터(photo-interrupter)를 포함할 수 있다
상기 복수의 상이한 검사 공구 조립체들은 어떠한 조합 형태의 검사 공구 조립체들도 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 카트리지는 전단 검사 공구 조립체 및 인장 검사 공구 조립체를 포함할 수 있다. 복수의 상이한 검사 공구 조립체들은 복수의 전단 검사 공구들을 포함할 수 있으며, 또한 피스톤 및 실린더를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 피스톤과 실린더는 각각의 전단 검사 공구 조립체에서 클램핑 기구를 작동시키도록 구성된다. 상기 클램핑 기구는 EP2363701 A에 공개된 타입의 기구일 수 있으며, 그의 내용들은 본원에 참고로 합체되었다. 대안적으로, 피스톤과 실린더는 상기 카트리지의 본드 검사기 외측에 제공될 수 있다. 하나 이상의 검사 공구 조립체들이 압축 공기를 사용하는 에어 베어링을 포함할 수 있다. 적합한 에어 베어링은 US6,078,387에 공개되어 있으며, 그의 내용들은 본원에 참고로 합체되었다.
상기 검사 공구 조립체들 각각은 유익하게도 카트리지 주 몸체에 제거 가능하게 장착된다. 상이한 검사 공구 조립체들은 특정 작업자 요구 조건을 충족시키기 위한 카트리지로 대체될 수 있다. 상기 카트리지 주 몸체는 2개의 동일한 검사 공구 연결 구역들을 갖는 장착 플레이트를 포함할 수 있으며, 2개의 상이한 검사 공구 조립체들이 상기 2개의 동일한 검사 공구 연결 구역들 중 어느 한쪽에 장착될 수 있다.
상기 카트리지는 적합하게도 하우징을 포함하며, 상기 하우징은 사용 위치에 있지 않는 각각의 검사 공구 조립체를 커버한다. 이는 사용 위치에 있지 않는 검사 공구 조립체들을 보호한다. 상기 카트리지는, 한 위치에서, 상기 하우징이 상기 모든 검사 공구 조립체들을 커버하도록 구성될 수 있다. 이는 상기 카트리지가 사용 중이지 않을 때 모든 검사 공구들을 보호하며, 상기 카트리지가 저장 및 이동되는 동안 특히 장점을 갖는다.
하나 이상의 검사 공구 조립체들은 하나 이상의 만곡부들에 의해 베이스 플레이트에 장착되는 검사 공구를 포함할 수 있다. 인장 또는 압축 검사 공구의 경우에, 상기 만곡부들은 힘 측정 변환기를 포함할 수 있다. 한 실시예에 있어서, 인장 또는 압축 검사 결과로서 상기 만곡부에서의 응력을 측정하기 위해 상기 만곡부들 상의 스트레인 게이지가 사용된다. 전단 검사 공구의 경우, 상기 검사 공구는 힘 측정 변환기를 포함할 수 있다. 전단 검사 공구 조립체에서의 만곡부들은 검사 중인 기판 상에 낮은 터치다운력(touch down force)을 확보하도록 제공된다.
상기 카트리지 주 몸체는 전력 및 데이터 접속부를 포함하는 상기 검사 공구용 장착 플레이트를 포함할 수 있다. 상기 전력 및 데이터 접속부는 가요성 전자 전도체를 통한 전기 접속을 유지하는 동안 상기 장착 플레이트를 회전시키게 하는 상기 가요성 전자 전도체에 접속될 수 있다.
상기 카트리지는 또한 상기 회전 구동 기구의 피동 휠이 상기 검사 공구들 중 하나의 사용 위치에 대응하는 체결 위치에 도달할 때를 감지하기 위해 제공되는 포토 인터럽터를 추가로 포함할 수 있다. 상기 포토 인터럽터에 의해 검출되는 플래그 피처(flag feature)가 제공될 수 있다.
상기 카트리지는 상기 공구가 사용 위치에 있는지에 대하여 상기 본드 검사기로 피드백을 전송하도록 구성되며, 그에 대응하여, 상기 본드 검사기가 압축 공기 공급을 사용 중인 검사 공구에 맞게 온 또는 오프 절환할 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 있어서는, 본드 검사기에 사용하기에 적합한 카트리지가 제공되며, 상기 카트리지는:
본드 검사기에 사용하기에 적합한 복수의 상이한 검사 공구 조립체들로서, 적어도 2개의 검사 공구 조립체들 각각은 베이스 플레이트에 이동 가능하게 장착되는 검사 공구, 및 상기 검사 공구를 상기 베이스 플레이트에 클램핑하도록 작동할 수 있거나 또는 상기 검사 공구를 상기 베이스 플레이트로부터 해제하도록 작동할 수 있는 공압 또는 수압 클램핑 기구를 포함하는, 상기 복수의 상이한 검사 공구 조립체들; 및
상기 검사 공구 조립체들에서 상기 클램핑 기구들 각각을 작동시키도록 구성된 피스톤 및 실린더를 포함한다.
본 발명의 제 3 양태에 있어서는, 본드 검사기에 사용하기에 적합한 카트리지가 제공되며, 상기 카트리지는:
복수의 상이한 검사 공구 조립체들;
제네바 구동 기구로서, 상기 복수의 상이한 검사 공구 조립체들 각각이 상기 제네바 기구에 장착되고 서로로부터 소정 각도로 이격되는, 상기 제네바 구동 기구; 및
상기 제네바 구동 기구에 결속되며, 상기 제네바 기구를 회전시키도록 구성되어 상기 복수의 상이한 검사 공구 조립체들 각각을 사용 위치로 및 그 사용 위치로부터 이동시키는 구동 유닛을 포함한다.
본 발명의 제 4 양태에 있어서는, 본드 검사 공구가 제공되며, 상기 본드 검사 공구는:
본 발명의 제 1 양태 내지 제 3 양태 중 어느 하나에 따른 카트리지와;
검사될 대상물들을 수용하도록 구성된 스테이지 테이블; 및
상기 스테이지 테이블에 결속된 이동 조립체를 포함하며,
상기 카트리지는 상기 이동 조립체에 장착되며, 상기 이동 조립체는 상기 카트리지를 상기 스테이지 테이블에 대해 위치 및 이동시키도록 작동될 수 있다.
적합하게도, 상기 카트리지는 상기 이동 조립체에 장착되어, 사용 중에, 상기 카트리지의 피동 휠이 수평 회전축 둘레를 회전하도록 구동된다. 이 때, 상기 검사 공구들 각각은 스테이지 테이블 상의 기판 위의 동일한 사용 위치로 회전될 수 있다. 유익하게도, 상기 카트리지는 상기 이동 조립체에 제거 가능하게 장착된다. 상기 이동 조립체는 상기 카트리지에 있는 하나 이상의 클램핑 기구들을 작동시키기 위해 상기 카트리지에 압축 공기를 제공하도록 구성된 압축 공기 공급부를 포함할 수 있다.
본 발명의 제 5 양태에 있어서는, 제네바 구동 기구가 제공되며, 상기 제네바 구동 기구는 복수의 사용 위치들 사이에서 이동 가능한 피동 휠, 및 상기 피동 휠을 이동시키도록 구성되는 구동 휠을 포함하며, 상기 피동 휠은 상기 구동휠과 마찰 결합하는 적어도 하나의 탄성 요소를 포함하며, 상기 구동 휠이 정지할 때 상기 피동 휠이 지정 위치(indexed position)로부터 벗어나서 이동하는 것을 억제하도록 구성된다.
유익하게도, 상기 피동 휠은 상기 구동 휠과 마찰 결합하는 적어도 2개의 탄성 요소들을 포함한다. 각각의 탄성 요소는 상기 피동 휠로부터 연장하는 유연 빔(compliant beam)을 포함할 수 있으며, 상기 유연 빔은 상기 구동 휠의 표면과 강제 접촉될 자유 단부에 구성된다. 상기 구동 휠 상의 탄성 아암에 의해 인가된 힘은 상기 구동 휠 상의 베어링 표면에 대항하여, 유익하게는 상기 구동 휠에 대해 방사상 방향으로 지향될 수 있다. 이와 같은 방식에 있어서는, 각각의 위치에서 제로 백레쉬(zero backlash)를 얻기 위해 상기 구동 휠에 대항하여 상기 피동 휠을 로딩시키는 것이 가능하며, 이는 상기 구동 휠이 정지했을 때 피동 휠이 상기 구동 휠에 대한 소정 위치에 체결될 수 있다는 사실을 의미한다.
상기 구동 휠은 복수의 지정 위치들 사이에서 상기 피동 휠을 이동시키기 위해 상기 피동 휠에 하나 이상의 슬롯들을 결합시키도록 구성된 결합 핀을 포함할 수 있다. 베어링 표면은 상기 결합 핀이 상기 피동 휠에 있는 슬롯과 결합될 때 상기 탄성 아암과 결합 해제되도록 구성될 수 있다.
비록 본 발명의 양태에 따른 상기 제네바 구동 기구가 여기서는 본드 검사기에 대한 참조로 설명되었다 할지라도, 그것은 명백하게도 다른 기능들을 수행하기 위한 다른 기계들에서 동일하게 사용될 수 있으며, 기존의 해법들이 백레쉬를 겪고 있는 경우 특히 유익할 수 있다.
본 발명의 제 6 양태에 있어서는, 본드 검사 시스템이 제공되며, 상기 본드 검사 시스템은:
복수의 상이한 검사 공구 조립체들과;
회전 기구로서, 상기 회전 기구에 장착되는 상기 복수의 상이한 검사 공구 조립체들 각각은 서로로부터 소정 각도로 이격되는, 상기 회전 기구와;
상기 회전 기구에 결속되며, 상기 회전 기구를 회전시키도록 구성되어 상기 복수의 상이한 검사 공구 조립체들 각각을 사용 위치로 및 그 사용 위치로부터 이동시키는 구동 유닛; 및
상기 검사 공구가 사용 위치에 있는지의 여부를 결정하기 위해 상기 검사 공구 조립체들 중 하나 이상의 배향을 검출하도록 구성되는 배향 검출기로서, 상기 검사 공구 조립체에 결속된 가속도계 또는 상기 회전 기구에 결속된 포토 인터럽터, 또는 상기 검사 공구 조립체에 결속된 가속도계와 상기 회전 기구에 결속된 포토 인터럽터의 혼합체인 상기 배향 검출기를 포함한다.
본 발명의 제 7 양태에 있어서는, 본드 검사 시스템 작동 방법으로서, 상기 시스템은 복수의 상이한 검사 공구 조립체들과; 회전 기구로서, 상기 회전 기구에 장착되는 상기 복수의 상이한 검사 공구 조립체들 각각은 서로로부터 소정 각도로 이격되는, 상기 회전 기구; 및 상기 회전 기구에 결속되며, 상기 회전 기구를 회전시키도록 구성되어 상기 복수의 상이한 검사 공구 조립체들 각각을 사용 위치로 및 그 사용 위치로부터 이동시키는 구동 유닛을 포함하는, 상기 본드 검사 시스템 작동 방법이 제공되며, 상기 방법은:
상기 복수의 검사 공구 조립체들을 이동시키기 위해 상기 회전 기구를 작동시키는 단계; 및
선택된 검사 공구 조립체가 센서로부터의 신호들에 기초한 사용 위치에 있는지를 결정하는 단계를 포함한다.
상기 센서는 상기 검사 공구 조립체에 결속된 가속도계 또는 상기 회전 기구에 결속된 포토 인터럽터일 수 있다.
상기 검사 공구 조립체들은 각각 상기 회전 기구 상의 검사 공구 마운트 상의 복수의 위치들에 장착될 수 있으며, 상기 방법은 상기 검사 공구 마운트에 결속되는 메모리 저장 장치 상에 저장된 정보에 기초하여 상기 검사 공구 마운트 상의 상기 검사 공구 조립체들 각각의 위치를 결정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 제 8 양태에 있어서는, 본드 검사 카트리지 작동 방법으로서, 상기 카트리지는 본드 검사기에서 사용하기에 적합한 복수의 상이한 검사 공구 조립체들과; 베이스 플레이트에 이동 가능하게 장착되는 검사 공구 및 상기 검사 공구를 상기 베이스 플레이트에 클램프하도록 작동 가능하거나 또는 상기 검사 공구를 상기 베이스 플레이트로부터 해제하도록 작동 가능한 공압 또는 수압 클램핑 기구를 각각 포함하는 적어도 2개의 검사 공구 조립체들; 및 상기 검사 공구 조립체들에서 상기 클램핑 기구들 각각을 작동시키도록 구성된 피스톤 및 실린더를 포함하는, 상기 본드 검사 카트리지 작동 방법이 제공되며, 상기 방법은:
상기 검사 공구 조립체들이 사용 위치에 있는지에 대한 피드백을 수신하는 단계; 및
상기 검사 공구 조립체를 상기 사용 위치에 일치시키도록 상기 피드백에 기초하여 상기 피스톤 및 실린더를 작동시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 9 양태에 있어서는, 본드 검사기 작동 방법이 제공되며, 상기 방법은:
제 1 검사 공구 및 제 2 검사 공구를 갖는 다중 공구 카트리지를, 상기 본드 검사기 상의 대응하는 인터페이스와 결합하는 상기 카트리지를 활주시킴으로써, 상기 본드 검사기에 장착시키는 단계로서, 그 결과 상기 카트리지의 압축 공기 인터페이스와 전자 인터페이스가 상기 본드 검사기 상의 대응하는 인터페이스와 맞물리게 되는, 상기 장착 단계와;
상기 본드 검사기에 의해 수행될 제 1 타입의 검사를 선택하는 단계와;
상기 카트리지 내의 검사 공구들의 위치를 저장하는 메모리 장치로부터의 정보를 판독함으로써 상기 카트리지 내의 검사 공구들의 위치를 결정하는 단계와;
상기 메모리 장치로부터 판독된 정보에 기초하여, 제 1 검사 공구를 상기 카트리지의 하우징 내의 비-사용 위치로부터 제 1 타입의 검사를 수행하기 위한 사용 위치로 회전시키는 단계와;
상기 제 1 검사 공구를 사용하여 상기 제 1 타입의 검사를 수행하는 단계와;
상기 본드 검사기를 사용하여 수행될 제 2 타입의 검사를 선택하는 단계와;
상기 메모리 장치로부터 판독된 정보에 기초하여, 상기 제 1 검사 공구를 사용 위치로부터 상기 하우징 내의 비-사용 위치로 회전시키는 반면, 상기 제 2 검사 공구를 상기 하우징 내의 비-사용 위치로부터 제 2 타입의 검사를 수행하기 위한 사용 위치로 회전시키는 단계; 및
상기 제 2 검사 공구를 사용하여 상기 제 2 타입의 검사를 수행하는 단계를 포함한다.
상기 제 1 및 제 2 검사 공구들이 상기 사용 위치에 있을 때를 결정하기 위해 포토 인터럽터 또는 가속도계로부터의 신호들이 사용될 수 있다.
상기 방법은 상기 카트리지를 상기 본드 검사기로부터 탈착시키는 단계, 및 단일 공구 카트리지를 상기 본드 검사기에 장착시켜 상기 단일 공구 카트리지를 사용하여 검사를 수행하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 한 양태와 관련하여 설명된 특징들은 본 발명의 다른 양태들에도 동일하게 적용될 수 있다. 특히, 본 발명의 제 1 양태와 관련하여 설명된 특징들은 본 발명의 제 2, 제 3 및 제 6 양태들에 적용될 수 있으며, 본 발명의 제 8 및 제 9 양태들과 관련하여 설명된 특징들은 본 발명의 제 7 양태에 적용될 수 있다는 사실은 명백하다.
본 발명의 실시예들은 이하, 첨부된 도면들을 참고로 하여, 오직 예시적인 방식으로 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 본드 검사기의 측면도.
도 2a는 본 발명에 따른 카트리지의 하부측 사시도.
도 2b는 도 2a에 따른 카트리지의 측면도.
도 2c는 비-사용 구성의, 도 2a에 따른 카트리지의 하부측면도.
도 3a는 외부 하우징이 제거된, 도 2a에 따른 카트리지의 정면 사시도.
도 3b는 도 3a에 따른 카트리지의 배면도.
도 4는 회전 기구를 나타내기 위한 검사 공구 조립체 절결부의 일부를 갖는, 도 3a에 따른 카트리지를 도시하는 도면.
도 5는 도 4에 따른 카트리지의 회전 기구를 설명하는 도면.
도 6은 검사 공구들이 제거된, 도 2a에 따른 카트리지를 도시하는 도면.
도 1은 본 발명에 따른 본드 검사기를 설명하는 도면이다. 상기 검사기는, 장치의 이동 조립체(14)에 장착된, 복수의 검사 공구 조립체들(100)(도 1에서는 그들 중 오직 하나만을 볼 수 있다)을 포함하는 카트리지(10)를 포함한다. 상기 검사 공구 조립체들(100) 아래에는, 검사될 샘플들이 장착될 수 있는, 전동 스테이지 테이블(12)이 위치된다. 상기 샘플들은 일반적으로 땜납 볼이 적층되고 와이어 본드들이 기판 상의 전자 요소들을 연결시키기 위해 형성되는 기판이다.
상기 카트리지(10)는 상기 이동 조립체(14)에 의해 상기 샘플과 수직 방향으로 이동할 수 있으며, 수직 방향은 이 후 Z-방향 또는 축 방향으로 언급된다. 이는 상기 검사 공구 조립체들이 상기 샘플에 대해 위치될 수 있게 하며, 인장 검사에 필요한 운동을 제공하거나 또는 전단 검사를 위해 공구를 위치시킨다. 상기 카트리지(10)를 지지하는 이동 조립체(14)는 볼 스크류 또는 리드 스크류 및 너트(도시되지 않음)에 장착되며, 서보 모터 또는 스텝 모터(도시되지 않음)와 같은 축상 구동 기구나 또는 종래 기술에서 널리 공지된 바와 같은 다른 적합한 제어 가능한 구동 장치들에 의해 구동될 수 있다. 예를 들면, 영국 버킹햄셔 아일리스버리 라반스 레인 인더스트리얼 에어리어 파라데이 로드 25에 소재한 데이지 프리시존 인터스트리즈 리미티드(Dage Precision Industries Ltd)로부터 이용할 수 있는 4000플러스 본드 테스터를 들 수 있다.
상기 스테이지 테이블(12)은 검사시 샘플의 평면과 평행하게 이동되며, 상기 평면은 이 후 X-Y 평면으로 언급된다. 이는 전단 검사 절차 동안 전단 검사 공구를 지나 검사 방향으로 검사 방향 축을 따라 볼 적층부가 이동되게 한다. 상기 스테이지 테이블(12)의 이동은 리드 스크류 및 너트, 볼 스크류 및 너트 또는 적합한 벨트 구동 기구를 통해 상기 테이블에 결속되는 적합한 서보 모터 또는 스테퍼 모터들을 사용하여 성취되며, 이는 또한 상술된 데이지 4000플러스 멀티퍼포즈 본드 테스터와 같은 종래 기술에서 널리 알려져 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 스테이지 테이블(12)의 이동을 제어하기 위한 조이스틱 제어부(16)와 키보드(15)가 구비된다. 검사 공구의 정확한 위치 결정을 돕기 위한, 디스플레이(17) 및 마이크로스코프(18)가 또한 도시되어 있다. 이와 같은 특징들도 또한 데이지 프리시존 인터스트리즈 리미티드로부터 이용할 수 있는 데이지 4000플러스 멀티퍼포즈 본드 테스터와 같은 종래 기술에서 널리 공지되어 있다.
도 2a는 상기 카트리지(10)의 하부측 사시도를 도시한다. 상기 카트리지는 3개의 검사 공구 조립체들을 보유하는 검사 공구 마운트(110)를 커버하는 외부 하우징(26)을 갖는다. 하나의 검사 공구 조립체(100)가 사용 위치에 도시되어 있으며, 상기 하우징(26) 밖으로 연장한다. 상세하게 설명되겠지만, 상기 검사 공구 조립체는 상기 검사 공구들을 비-사용 위치와 사용 위치 사이로 이동시키도록 상기 하우징(26) 내에서 회전시킬 수 있다.
도 2b는 도 2a에 따른 카트리지의 측면도이다. 도 2b로부터, 상기 카트리지가 상기 하우징(26)의 장착 부분(24)에 형성된 압축 공기 인터페이스(22) 및 전기 인터페이스(20)를 포함한다는 사실을 알 수 있다. 상기 하우징의 장착 부분(24)은 상기 기계의 이동 조립체(14)에 장착되도록 구성된다. 어떠한 적합한 장착 인터페이스도 사용될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 장착 부분(24)은 상기 본드 검사기 상의 대응하는 인터페이스와 미끄럼 결합하여, 상기 전자 인터페이스(20)와 압축 공기 인터페이스(22)가 상기 본드 검사기 상의 대응하는 인터페이스들과 맞물리도록 구성된다. 일단 상기 카트리지가 상기 본드 검사기와 완전히 결합하면, 상기 카트리지는 수동으로 조여지는 스크류(19)에 의해 정 위치에 클램프된다. 바람직하게도, 상기 카트리지는, 새로 장착된 본드 검사 공구 조립체로서, 미리 존재하는 본드 검사기들의 위치 결정 조립체들(이동 조립체로도 언급됨)에 장착될 수 있도록 구성된다.
도 2c는 비-사용 위치에서의, 도 2a에 따른 카트리지의 하부측면도이다. 상기 검사 공구 마운트(110)는 상기 하우징(26) 내에서 어떠한 검사 공구들(100)도 사용 위치에 있지 않는 저장 위치로 회전되며, 모든 검사 공구 조립체들은 상기 하우징(26)에 의해 커버된다. 이는 이동 및 저장되는 동안 유용하다.
도 3a는 외부 하우징이 제거된, 도 2a에 따른 카트리지의 전방 사시도이다. 상기 장착 부분(24)은 제네바 구동 기구 상에서 검사 공구 마운트를 지지한다. 3개의 개별 검사 공구 조립체들이 명료하게 도시되어 있다. 인장 공구 조립체(102), 제 1 전단 공구 조립체(104) 및 제 2 전단 공구 조립체(106)가 상기 장착 플레이트(112)에 각각 고정된다. 각각의 검사 공구 조립체는, 상기 검사 공구 마운트의 회전 축으로부터 방사상 외향으로 연장하는, 검사 공구(103, 105, 107)를 포함한다. 각각의 검사 공구는, 베이스 플레이트에 고정된, 한쌍의 만곡부들의 자유 단부 상에 지지된다. 상기 검사 공구들은 일반적으로 상기 만곡부들의 자유 단부들에 볼트 결합된다. 상기 만곡부들은 일반적으로 단일 편들로부터 기계가공되며, 상기 검사 공구들을 고정시키기 위해 볼트들이 관통할 수 있는 개구부들을 포함한다. 상기 만곡부들은 상기 베이스 플레이트에 대한 검사 헤드의 일부 수직 이동을 허용하기 위해 편향된다. 상기 인장 검사 공구 조립체는 US6301971에 공개된 타입의 조립체이다. 상기 전단 검사 공구 조립체는 US6078387 및 EP2363701에 공개된 타입의 조립체이다. 그러나, 어떠한 조합 형태의 검사 공구 조립체들도 상기 카트리지에 사용될 수 있다는 사실은 명백하다. 전자 회로(120)가 상기 검사 공구 마운트(110)에 고정된다. 상기 전자 회로(120)는 상기 검사 헤드들(103, 105, 107)로부터의 신호들을 수신 및 처리하고, 상기 전자 인터페이스(20)로 신호들을 출력하도록 구성된다. 상기 전자 회로는 또한 상기 마운트의 배향 및 상기 검사 공구들의 배향을 결정하기 위해 사용되는 MEMS 가속도계(122)를 포함한다. 이는 상기 제어 회로로 하여금 검사 공구가 사용 위치에 있을 때(그리고 검사 공구가 사용 위치에 있을 때)를 설정하게 한다. 이와 같은 정보는, 압축 공기의 공급이 적절히 제어될 수 있도록 그리고 측정 데이터가 적절히 해석될 수 있도록, 상기 전자 인터페이스(20)를 통해 상기 위치 결정 조립체 내의 제어 회로에 제공된다.
상기 카트리지의 장착 부분(24)으로부터 상기 검사 공구 마운트(110)로의 전력 및 데이터 접속은 중간 커넥터 보드(126)를 통해 가요성 전자 접속부들(124) 및 접속부(128)에 의해 제공된다. 도 3b는 도 3a에 따른 카트리지의 배면도이다. 도 3b에 도시된 회로 보드(120)는 상기 전자 인터페이스(20)에 접속된다. 접속부(128)는 한 단부에서 회로 보드(120)에 다른 단부에서 중간 커넥터 보드(126)에 고정된다. 가요성 접속부들(124)은 한 단부에서 상기 중간 커넥터 보드(126)에 다른 단부에서 회로 보드(122)에 고정된다. 접속부(128)는 상기 검사 공구들이 회전하기 위한 간극을 제공하도록 성형된다. 상기 가요성 접속부들(124)은 전기 접속이 유지되는 동안 상기 검사 공구 마운트(110)가 장착 부분(24)에 대해 회전하게 한다.
압축 공기 인터페이스(22)는 공기 입력 튜브(150)에 연결된다. 공기 입력 튜브(150)는 상기 검사 공구 마운트(110)의 회전 축 둘레의 회전식 연결구(rotary fitting; 152)에 연결된다. 전력은 장착 부분 회로 보드(121)를 통해 그리고 다음에 와이어들(125)을 통해 전자 인터페이스(20)로부터 모터(132)로 공급된다. 상기 검사 공구 조립체들용 회전 구동 기구는 제네바 구동 기구이다. 이에 대하여는 도 4 및 도 5에 가장 명료하게 설명되어 있다. 도 4는 도 3a에 따른 카트리지를 도시하고 있으며, 회전 기구를 나타내기 위해 검사 공구 마운트의 일부를 절취하였다. 도 5는 도 4에 따른 카트리지의 회전 기구를 설명하고 있으며, 여기서는 검사 공구 조립체들과 검사 공구 마운트가 완전히 제거된 상태를 갖는다.
도 5에 있어서, 상기 제네바 구동 기구는 웜 기어(134)(도 4에서 부분적으로 절취된 상태로 도시함)를 구동하는 모터(132)를 포함한다. 상기 웜 기어는 스퍼 기어(136)가 장착되는 웜 휠(138)과 결합한다. 스퍼 휠(136)은 제네바 구동 기구의 구동 휠(130)과 결합한다. 구동 휠(130)은 상기 제네바 구동 기구의 피동 휠(140)과 결합하도록 구성되는 핀(131)을 포함한다. 상기 피동 휠(140)은 복수의 동일하게 이격된 슬롯들(142)을 포함하며, 상기 핀(131)은 상기 슬롯들 내로 통과한다. 상기 핀(131)이 슬롯(142)으로 진입할 때, 상기 핀은 상기 피동 휠(140)과 결합하며, 구동 휠이 회전함에 따라, 상기 피동 휠이 회전한다. 90도의 회전 후에, 상기 핀(131)은 상기 슬롯(142)을 떠나고, 그 후, 상기 핀(131)이 다음 슬롯(142)으로 진입할 때까지, 상기 구동 휠의 회전으로 인한 피동 휠의 추가 회전은 더이상 발생하지 않는다. 각각 상기 구동 휠(130)의 전 회전(full turn)은 상기 피동 휠(140)의 1/4 회전을 야기한다. 상기 모터(132)는, 상기 핀(131)이 상기 피동 휠과 결합되지 않는 회전 기간 동안 상기 구동 휠이 상대적으로 신속하게 회전된 다음 상기 핀(131)이 상기 피동 휠과 결합되는 회전 기간 동안 느려지도록, 제어된다. 상기 피동 휠의 느린 회전은 상기 피동 휠에 부착된 검사 공구들의 진동을 감소시킨다는 장점을 가지며, 이는 측정의 정확성에 영향을 미칠 수 있다. 상기 모터의 제어는 상기 장착 부분 회로 보드(121)에 의해 제공되며, 또한 가속도계(122)와 포토 인터럽터(123)로부터 배향 데이터를 수신한다,
본 실시예에 있어서는, 상기 피동 휠에 대한 4개의 별개의 체결 위치들을 제공하기 위해 상기 피동 휠에는 4개의 슬롯들(142)이 제공된다. 이는 3개의 사용 위치들, 즉 각각의 검사 공구에 대해 하나씩, 그리고 모든 검사 공구들이 상기 하우징(26) 내에 보유되는 저장 위치를 제공한다. 그러나, 어떠한 수의 슬롯들이 선택될 수도 있다는 사실은 명백하다. 마찬가지로, 하나 이상의 핀(131)이 상기 구동 휠(130) 상에 제공될 수 있으며, 따라서 상기 피동 휠은 상기 구동 휠의 각각의 전 회전에 대한 복수의 횟수만큼 새로운 위치로 이동된다.
상기 핀(131)이 슬롯(142)에 결합되지 않고 상기 구동 휠이 정지되어 있을 때 상기 피동 휠의 어떠한 이동도 방지하거나 또는 최소화하기 위해, 상기 피동 휠은, 상기 구동 휠(130) 상의 베어링면(135)과 결합하도록 성형된, 복수의 아치형 탄성 빔들(144)을 포함한다. 상기 탄성 빔들(144)과 베어링면(135)은 상기 핀(131)이 슬롯(142)과 결합될 때까지 상기 피동 휠의 이동을 방지하도록 성형된다. 특히, 상기 베어링면은 약 270도 회전으로 연장한다. 상기 탄성 빔은 상기 베어링면(135)과 확고히 마찰 결합하도록 가요성을 가짐으로써, 상기 피동 휠을 정위치에 체결하며, 또한 상기 피동 휠을 불안정하게 하는 어떠한 간극들도 제거한다. 특히, 상기 탄성 빔들(144)은 그들의 자유 단부들에서 상기 베어링면과 결합하도록 구성되며, 상기 베어링면과 상기 탄성 아암들의 고정 단부들 사이에는 간극이 존재한다. 상기 구동 휠과 상기 피동 휠의 회전 축들의 위치를 주의 깊게 설정함으로써, 상기 피동 휠의 각 위치에서 제로 백레쉬(zero backlash)를 얻기 위해 상기 피동 휠을 사전 로딩시키는 것이 가능해진다. 이는 상기 구동 휠에 부착된 검사 공구들이 사용 위치로 지정될 때 동일한 소정의 위치에 항상 위치될 수 있게 한다.
도 3b에 도시된 포토 인터럽터(123)는 상기 회전 구동 기구의 피동 휠이 체결 위치에 도달할 때를 감지하기 위해 제공된다. 상기 포토 인터럽터에 의해 검출된 플래그 피처는 상기 구동 휠의 배면 상에 제공된다. 상기 플래그 피처는 상기 구동 휠에 대해 180도 연장하는 릿지(133)이며, 이는 상기 구동 휠과 접촉하는 2개의 탄성 빔들의 결합에 대응한다. 상기 포토 인터럽터(123)는 상기 릿지가 광 빔을 방해하도록 배열된다. 가속도계(122)로부터의 정보와 함께, 상기 포토 인터럽터로부터의 정보는 검사 절차가 시작될 수 있는지를 결정하기 위해 사용된다.
카트리지가 장착되는 기계 내보다는 상기 카트리지 내에 회전 기구를 제공함으로써, 동일한 기계가 회전을 필요로 하지 않는 단일 공구 카트리지 및 다중 공구 카트리지를 사용될 수 있게 되어, 특히 다중 공구 카트리지를 필요로 하지 않는 소비자들에 대해 낮은 기계 비용을 유지할 수 있게 된다. 또한, 상기 카트리지 내의 회전 기구를 하우징함으로써 상기 기계와 카트리지 사이의 인터페이스를 단순화한다. 오직 전자 인터페이스 및 압축 공기 인터페이스만을 필요로 한다.
도 4는 검사 공구 마운트의 일부가 절삭된, 도 3a에 따른 카트리지를 도시한다. 상기 마운트(110)는 단순히 제네바 구동 기구의 피동 휠에 조여진다는 사실을 알 수 있다. 상기 압축 공기는 상기 회전 장착부(152)를 통해 공기 베어링 기구를 갖는 검사 공구 조립체들을 위한 연결 튜브(156) 및 공압 클램핑 기구를 갖는 검사 공구 조립체들을 위한 피스톤(154) 모두로 전달된다.
전단 검사 공구 조립체(106)는 EP2363701A에 공개된 타입의 클램핑 기구를 갖는다. 피스톤 및 실린더(154)는 전단 검사 동안 상기 베이스 플레이트에 대해 고정 위치에 상기 검사 공구(107)를 보유하기 위해 상기 검사 공구 조립체(106)에서 크램핑 레버를 작동시키기 위해 제공된다. 2차 레버(158)가 제공되며, 피스톤(154)에 의해 인가된 힘을 확대시키고, 클램프 위치에서의 행정을 감소시킨다. 상기 2차 레버는 상기 클램프 레버 상에 작용하는 제 1 단부와 피스톤(154)에 의해 작용되는 제 2 단부를 갖는다. 상기 2차 레버는 어느 한 단부에서 베이스 플레이트에 부착된 핀(159)에 대해 피벗된다. 상기 핀은 제 1 단부보다는 2차 레버의 제 2 단부에 더 근접하여 위치되며, 상기 레버의 제 2 단부는 상기 제 1 단부보다는 짧은 통로를 통해 이동한다. 이는 상기 검사 공구(107) 상의 클램핑 레버의 기존 운동을 형성하기 위해 상기 피스톤(154)이 요구하는 행정의 길이를 감소시킨다. 상기 피스톤과 실린더(154)는 상이한 검사 공구 조립체들에서의 복수의 클램프들을 작동시키기 위해 사용될 수 있다.
피스톤과 실린더를 위한, 그리고 전단 검사 공구 조립체(104)에서의 공기 베어링을 위한 공기는 상기 본드 검사기의 위치 결정 조립체로부터 제어 및 절환된다. 상이한 타입의 클램핑 장치들은 상이한 제어를 필요로 한다. US6,078,387A에 공개된 타입의 공기 베어링 타입 조립체들은 클램프를 해제하기 위해 공기 온(ON), 클램프를 위해 공기 오프(OFF)를 사용한다. EP2363701A에 공개된 타입의 클램프 타입 조립체들은 클램프를 위해 공기 온, 상기 클램프를 해제하기 위해 공기 오프를 사용한다. 상기 본드 검사기는, 사용 위치에 있는 공구에 대해, 상기 검사 공구 마운트로부터, 특히 가속도계(122)로부터의 피드백을 수용한다. 따라서, 상기 위치 결정 조립체에서의 제어기는 상기 공기 공급을 사용 중인 검사 공구에 맞게 온 또는 오프 절환할 수 있다.
도 6은 검사 공구 조립체들이 제거된, 도 2a에 따른 카트리지를 도시한다. 도 6으로부터 볼 수 있는 바와 같이, 상기 검사 공구 조립체들은 기계적 체결부(114)를 사용하여 상기 장착 플레이트(110)에 단순히 볼트 결합된다. 각각의 검사 공구와 장착 플레이트 사이의 전기 접속부들이 인터페이스들(116)을 통해 형성된다. 각각의 변환기 조립체가 공통 위치에 접속부들을 갖는다.
공통 커넥터 위치들은 검사 공구 조립체들이 교환되게 한다. 각각의 검사 공구 조립체는 또한 공통 장착 고정 구멍들과 위치 다월(location dowel)을 공유한다. 따라서, 상기 장착 플레이트(110)는 3개의 동일한 검사 공구 연결 구역들(A, B, C)과 하나의 전자 회로 구역(120)으로 둘러싸인 중앙 허브로 구성된다. 연결 구역(A)으로부터 개시하여 도 6의 반 시계 방향으로 이동함으로써, 공구 연결 구역들 각각은 서로에 대해 90° 회전한다. 각각은 전기 인터페이스(116), 기계적 체결 소자(114), 고정 구멍들(115) 및 동일 위치들에 위치되는 위치 다월들(117)을 갖는다. 이는 어떠한 검사 공구들도 상기 공구 연결 구역에 장착될 수 있음을 의미한다. 카트리지들은 특정 소비자 욕구를 충족시키도록 검사 공구 조립체들의 특정 조합들로 조립될 수 있다. 상기 카트리지의 조립 및 구성 동안에, 일반적으로 생산 시설에서, 상기 카트리지의 회로 보드(120) 상의 비휘발성 메모리 장치는 교정치와 함께 상기 장착 플레이트(110) 상의 각 타입의 공구들로 프로그램된다. 상기 메모리 장치 내의 메모리 위치들은 상기 장착 플레이트(110) 상의 각각의 장착 위치에 대해 할당되어, 상기 각각의 검사 공구의 위치는 상기 메모리 위치에 따라 결정될 수 있다.
상술된 바와 같은 상기 카트리지의 구조를 가짐으로써, 다음과 같이 작동한다: 상기 카트리지는 상기 본드 검사기 상의 대응하는 인터페이스와 결합하는 장착 부분(24)을 슬라이딩함으로써 상기 본드 검사기에 장착되어, 상기 전자 인터페이스(20)와 압축 공기 인터페이스(22)는 상기 본드 검사기 상의 대응하는 인터페이스들과 맞물린다. 일단 상기 카트리지가 상기 본드 검사기와 완전히 결합되면, 상기 카트리지는 수동으로 조여지는 스크류(19)에 의해 정위치에 클램프된다. 먼저, 모든 3개의 검사 공구들은 상기 카트리지의 외부 하우징(26) 내의 "파크(parked)" 위치, 즉 비-사용 위치에 있게 된다. 사용자가 검사를 개시하기 원하면, 검사될 대상물들은 먼저 상기 스테이지 테이블(12)에 위치 및 고정된다. 다음에, 사용자는 키보드(15)와 디스플레이 스크린(17)을 사용하여 수행되도록 검사 타입들을 선택한다. 상기 장착 플레이트 상의 검사 공구들의 위치는 상기 카트리지 상의 메모리 장치를 판독하는 본드 검사기에 의해 결정된다. 다음에 요구되는 검사 공구가 사용 위치로 회전하고, 진동을 감소시키기 위해 사용 위치로 접근함에 따라 감속된다. 예를 들어, 인장 검사에 대해, 제네바 기구가 작동하여 상기 장착 플레이트(110)를 회전시켜, 상기 인장 검사 공구(103)를 사용 위치로 회전시킨다. 상기 포토 인터럽터(123) 및 상기 가속도계(122) 모두로부터의 신호들은 상기 인장 검사 공구가 사용 위치에 있을 때를 확인하기 위해 사용된다. 다음에, 상기 인장 검사가 수행될 수 있다. 조이스틱 제어부들(16)을 사용하여, 상기 스테이지 테이블은 검사될 특정 본드가 상기 검사 공구의 아래에 위치하도록 이동된다. 다음에, 상기 인장 검사는 이동 조립체(14)를 사용하여 수행된다. 상기 만곡부 상의 스트레인 게이지가 상기 본드를 하부 기판으로부터 분리시키기 위해 요구되는 힘을 측정하기 위해 사용된다.
만약 이어서 전단 검사가 수행될 경우, 사용자는 키보드(15) 및 디스플레이 스크린(17)을 사용하여 수행되도록 전단 검사 타입을 선택한다. 다음에, 요구된 전단 검사 공구가 상기 장착 플레이트(110)에 의해 사용 위치로 회전된다. 상기 포토 인터럽터(123)와 상기 가속도계(122)로부터의 신호들은 상기 전단 검사 공구가 사용 위치에 있을 때를 결정하기 위해 사용된다. 사용자는 상기 스테이지 테이블을 이동시키고 전단 검사 공구 하에서 검사될 본드를 정확히 위치시키기 위해 상기 조이스틱 제어부들을 사용할 수 있다. 이어서 전단 검사가 실행된다. 이동 조립체(14)는 기판과 공구의 접촉을 감지하기 위해 만곡부들을 사용하여 상기 공구를 수직으로 위치시킨다. 다음에, 상기 검사 공구는 US6,078,387A 및 EP2363701A에 공개된 바와 같은 공기 베어링 또는 공압 클램프를 사용하여 상기 베이스 플레이트에 체결된다. 상기 본드 검사기는 상기 메모리 장치에 저장된 데이터로부터 어떤 타입의 클램핑 장치가 상기 검사 공구 상에 있는지를 인지하고, 공기 인터페이스에 대한 압축 공기의 공급을 적절하게 온 또는 오프시킨다. 다음에, 이동 조립체가 상기 기판 위로의 미리 결정된 거리에 상기 검사 공구의 팁을 정확히 위치시킨다. 다음에, 상기 스테이지 테이블이 상기 기판으로부터 본드의 전단을 수행하기 위해 상기 전단 검사 공구에 대해 이동된다. 상기 검사 공구 상의 스트레인 게이지들은 상기 본드가 하부 기판으로부터 전단됨에 따라 상기 공구 상에 인가되는 힘을 측정한다.
만약 상기 카트리지 내에 있지 않은 상이한 검사 공구가 요구될 때, 상기 카트리지는 상기 본드 검사기로부터 분리될 수 있으며, 달리 요구된 공구 또는 공구들을 갖는 다른 카트리지가 그 위치에 장착된다. 상기 카트리지를 분리시키기 위해, 스크류(19)가 해제되고, 카트리지는 상기 본드 검사기의 이동 조립체 상의 공기 인터페이스 및 전기 인터페이스와의 결합이 미끄럼 해제된다. 다음에, 새로운 카트리지가 동일한 방식으로 상기 이동 조립체에 장착될 수 있다. 상기 새로운 카트리지는 상술된 바와 같이 제네바 기구를 갖는 다중 공구 카트리지일 수 있거나 또는 회전 기구가 없는 단일 공구 카트리지일 수 있다. 상기 새로운 카트리지는 상기 본드 검사기의 이동 조립체 상의 공기 인터페이스 및 전기 인터페이스와 동일한 방식으로 인터페이스할 수 있으며, 또한 상기 카트리지 상의 공구 또는 공구들 타입 및 관련된 교정 데이터를 저장하는 메모리 장치를 갖는다.
이와 같은 장치에 의하면, 필요할 때 카트리들을 매우 간단하게 상호 교환할 수 있으나, 상기 카트리지를 변경하는 일 없이 상이한 검사들이 수행되도록 복수의 공구들을 구비한 카트리지들이 사용될 수 있다.

Claims (28)

  1. 본드 검사기의 이동 조립체에 제거 가능하게 결속되도록 구성되는 카트리지로서,
    복수의 상이한 검사 공구 조립체들과;
    회전 기구로서, 상기 회전 기구에 장착되는 상기 복수의 상이한 검사 공구 조립체들 각각은 서로로부터 소정 각도로 이격되는, 상기 회전 기구와;
    상기 회전 기구에 결속되며, 상기 회전 기구를 회전시키도록 구성되어 상기 복수의 상이한 검사 공구 조립체들 각각을 사용 위치로 및 그 사용 위치로부터 이동시키는 구동 유닛; 및
    상기 본드 검사기의 이동 조립체 상에서 대응하는 공기 인터페이스로부터의 압축 공기를 수용하기 위한 공기 인터페이스를 포함하는 카트리지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 회전 기구는 구동 휠 및 피동 휠을 갖는 제네바(Geneva) 구동 기구를 포함하며, 상기 구동 휠의 일정한 회전은 상기 피동 휠의 단속적인 회전을 야기시키는 카트리지.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 피동 휠은 복수의 사용 위치들 사이에서 이동 가능하며, 상기 구동 휠은 상기 피동 휠을 이동시키도록 구성되며, 적어도 하나의 탄성 요소가 상기 피동 휠과 상기 구동 휠 사이에서 마찰 결합되고, 상기 탄성 요소는 상기 구동 휠이 정지할 때 상기 피동 휠이 상기 복수의 사용 위치들 중 하나로부터 벗어나서 이동하는 것을 억제하도록 구성되는 카트리지.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 유닛에 연결된 제어 회로를 추가로 포함하며, 상기 제어 회로는 각각의 검사 공구가 사용 위치로 접근함에 따라 상기 회전 기구에서 구동 휠의 회전을 감속시키기 위해 상기 구동 유닛을 제어하도록 구성되는 카트리지.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검사 공구 조립체들 중 하나 이상의 배향을 검출하도록 구성되는 배향 검출기를 추가로 포함하는 카트리지.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 배향 검출기는 MEMS 가속도계를 포함하는 카트리지.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검사 공구 조립체들 중 하나 이상의 위치를 검출하도록 구성되는 위치 검출기를 추가로 포함하는 카트리지.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 상이한 검사 공구 조립체들은 전단 검사 공구 조립체 및 인장 검사 공구 조립체를 포함하는 카트리지.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검사 공구 조립체들 중 적어도 하나는 압축 공기를 사용하는 에어 베어링을 포함하는 카트리지.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검사 공구 조립체들 각각은 카트리지 주 몸체에 제거 가능하게 장착되는 카트리지.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 카트리지 주 몸체는 2개의 동일한 검사 공구 연결 구역들을 갖는 장착 플레이트를 포함하며, 2개의 상이한 검사 공구 조립체들이 상기 2개의 동일한 검사 공구 연결 구역들 중 어느 한쪽에 장착될 수 있는 카트리지.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 하우징을 추가로 포함하며, 상기 하우징은 사용 위치에 있지 않는 각각의 검사 공구 조립체를 커버하는 카트리지.
  13. 제 11 항에 있어서, 한 위치에서, 상기 하우징은 상기 모든 검사 공구 조립체들을 커버하도록 구성되는 카트리지.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카트리지 주 몸체는 전력 및 데이터 접속부를 포함하는 상기 검사 공구용 장착 플레이트를 포함하며, 상기 접속부는 가요성 전자 전도체를 통한 전기 접속을 유지하는 동안 상기 장착 플레이트를 회전시키게 하는 상기 가요성 전자 전도체에 접속되는 카트리지.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 구동 기구의 피동 휠이 체결 위치에 도달할 때를 감지하기 위해 제공되는 포토 인터럽터(photo-interrupter)를 추가로 포함하는 카트리지.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 포토 인터럽터에 의해 검출되는 플래그 피처(flag feature)가 제공되는 카트리지.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공구가 사용 위치에 있는지에 대한 피드백을 전송하도록 구성되며, 그에 대응하여, 상기 본드 검사기가 압축 공기 공급을 사용 중인 검사 공구에 맞게 온 또는 오프 절환할 수 있는 카트리지.
  18. 본드 검사기에 사용하기에 적합한 카트리지로서,
    복수의 상이한 검사 공구들과;
    제네바 기구로서, 상기 복수의 상이한 검사 공구들 각각이 상기 제네바 기구에 장착되고 서로로부터 소정 각도로 이격되는, 상기 제네바 기구; 및
    상기 제네바 기구에 결속되며, 상기 제네바 기구를 회전시키도록 구성되어 상기 복수의 상이한 검사 공구들 각각을 사용 위치로 및 그 사용 위치로부터 이동시키는 구동 유닛을 포함하는 카트리지.
  19. 본드 검사 공구로서,
    제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 카트리지와;
    검사될 대상물들을 수용하도록 구성된 스테이지 테이블; 및
    상기 스테이지 테이블에 결속된 이동 조립체를 포함하며,
    상기 카트리지는 상기 이동 조립체에 장착되며, 상기 이동 조립체는 상기 카트리지를 상기 스테이지 테이블에 대해 위치 및 이동시키도록 작동될 수 있는 본드 검사 공구.
  20. 제네바 구동 기구로서,
    복수의 사용 위치들 사이에서 이동 가능한 피동 휠, 및 상기 피동 휠을 이동시키도록 구성되는 구동 휠을 포함하며, 상기 피동 휠은 상기 구동휠과 마찰 결합하는 적어도 하나의 탄성 요소를 포함하며, 상기 구동 휠이 정지할 때 상기 피동 휠이 지정 위치(indexed position)로부터 벗어나서 이동하는 것을 억제하도록 구성되는 제네바 구동 기구.
  21. 본드 검사 시스템으로서,
    복수의 상이한 검사 공구 조립체들과;
    회전 기구로서, 상기 회전 기구에 장착되는 상기 복수의 상이한 검사 공구 조립체들 각각은 서로로부터 소정 각도로 이격되는, 상기 회전 기구와;
    상기 회전 기구에 결속되며, 상기 회전 기구를 회전시키도록 구성되어 상기 복수의 상이한 검사 공구 조립체들 각각을 사용 위치로 및 그 사용 위치로부터 이동시키는 구동 유닛; 및
    상기 검사 공구가 사용 위치에 있는지의 여부를 결정하기 위해 상기 검사 공구 조립체들 중 하나 이상의 배향을 검출하도록 구성되는 배향 검출기로서, 상기 검사 공구 조립체에 결속된 가속도계 또는 상기 회전 기구에 결속된 포토 인터럽터, 또는 상기 검사 공구 조립체에 결속된 가속도계와 상기 회전 기구에 결속된 포토 인터럽터의 혼합체인 상기 배향 검출기를 포함하는 본드 검사 시스템.
  22. 본드 검사 시스템 작동 방법으로서, 상기 시스템은 복수의 상이한 검사 공구 조립체들과; 회전 기구로서, 상기 회전 기구에 장착되는 상기 복수의 상이한 검사 공구 조립체들 각각은 서로로부터 소정 각도로 이격되는, 상기 회전 기구; 및 상기 회전 기구에 결속되며, 상기 회전 기구를 회전시키도록 구성되어 상기 복수의 상이한 검사 공구 조립체들 각각을 사용 위치로 및 그 사용 위치로부터 이동시키는 구동 유닛을 포함하는, 상기 본드 검사 시스템 작동 방법에 있어서,
    상기 복수의 검사 공구 조립체들을 이동시키기 위해 상기 회전 기구를 작동시키는 단계; 및
    선택된 검사 공구 조립체가 센서로부터의 신호들에 기초한 사용 위치에 있는지를 결정하는 단계를 포함하는 본드 검사 시스템 작동 방법.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 검사 공구 조립체들은 각각 상기 회전 기구 상의 검사 공구 마운트 상의 복수의 위치들에 장착될 수 있으며, 상기 검사 공구 마운트에 결속되는 메모리 저장 장치 상에 저장된 정보에 기초하여 상기 검사 공구 마운트 상의 상기 검사 공구 조립체들 각각의 위치를 결정하는 단계를 포함하는 본드 검사 시스템 작동 방법.
  24. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서, 상기 센서는 상기 검사 공구 조립체에 결속된 가속도계 또는 상기 회전 기구에 결속된 포토 인터럽터인 본드 검사 시스템 작동 방법.
  25. 본드 검사 카트리지 작동 방법으로서, 상기 카트리지는 본드 검사기에서 사용하기에 적합한 복수의 상이한 검사 공구 조립체들과; 베이스 플레이트에 이동 가능하게 장착되는 검사 공구 및 상기 검사 공구를 상기 베이스 플레이트에 클램프하도록 작동 가능하거나 또는 상기 검사 공구를 상기 베이스 플레이트로부터 해제하도록 작동 가능한 공압 또는 수압 클램핑 기구를 각각 포함하는 적어도 2개의 검사 공구 조립체들; 및 상기 검사 공구 조립체들에서 상기 클램핑 기구들 각각을 작동시키도록 구성된 피스톤 및 실린더를 포함하는, 상기 본드 검사 카트리지 작동 방법에 있어서,
    상기 검사 공구 조립체들이 사용 위치에 있는지에 대한 피드백을 수신하는 단계; 및
    상기 검사 공구 조립체를 상기 사용 위치에 일치시키도록 상기 피드백에 기초하여 상기 피스톤 및 실린더를 작동시키는 단계를 포함하는 본드 검사 카트리지 작동 방법.
  26. 본드 검사기 작동 방법으로서,
    제 1 검사 공구 및 제 2 검사 공구를 갖는 다중 공구 카트리지를, 상기 본드 검사기 상의 대응하는 인터페이스와 결합하는 상기 카트리지를 활주시킴으로써, 상기 본드 검사기에 장착시키는 단계로서, 그 결과 상기 카트리지의 압축 공기 인터페이스와 전자 인터페이스가 상기 본드 검사기 상의 대응하는 인터페이스들과 맞물리게 되는, 상기 장착 단계와;
    상기 본드 검사기에 의해 수행될 제 1 타입의 검사를 선택하는 단계와;
    상기 카트리지 내의 검사 공구들의 위치를 저장하는 메모리 장치로부터의 정보를 판독함으로써 상기 카트리지 내의 검사 공구들의 위치를 결정하는 단계와;
    상기 메모리 장치로부터 판독된 정보에 기초하여, 제 1 검사 공구를 상기 카트리지의 하우징 내의 비-사용 위치로부터 제 1 타입의 검사를 수행하기 위한 사용 위치로 회전시키는 단계와;
    상기 제 1 검사 공구를 사용하여 상기 제 1 타입의 검사를 수행하는 단계와;
    상기 본드 검사기를 사용하여 수행될 제 2 타입의 검사를 선택하는 단계와;
    상기 메모리 장치로부터 판독된 정보에 기초하여, 상기 제 1 검사 공구를 사용 위치로부터 상기 하우징 내의 비-사용 위치로 회전시키는 반면, 상기 제 2 검사 공구를 상기 하우징 내의 비-사용 위치로부터 제 2 타입의 검사를 수행하기 위한 사용 위치로 회전시키는 단계; 및
    상기 제 2 검사 공구를 사용하여 상기 제 2 타입의 검사를 수행하는 단계를 포함하는 본드 검사기 작동 방법.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 검사 공구들이 상기 사용 위치에 있을 때를 결정하기 위해 포토 인터럽터 또는 가속도계로부터의 신호들이 사용되는 본드 검사기 작동 방법.
  28. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서, 상기 카트리지를 상기 본드 검사기로부터 탈착시키는 단계, 및 단일 공구 카트리지를 상기 본드 검사기에 장착시켜 상기 단일 공구 카트리지를 사용하여 검사를 수행하는 단계를 추가로 포함하는 본드 검사기 작동 방법.
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