KR20230040858A - A defect device automatic inspection apparatus using an ultrasonic probe and an inspection method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초음파 프로브를 이용한 불량 소자 자동 검사 장치 및 이를 이용한 검사방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 초음파프로브 어레이를 활용하여 패키징이 완료된 피검체를 훼손하지 않으면서 내부에 결함이 존재하는지 여부를 검사하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an automatic inspection device for defective devices using an ultrasonic probe and an inspection method using the same. More specifically, it relates to a system and method for inspecting whether or not a defect exists inside a packaged object without damaging it using an ultrasonic probe array.
초음파(ultrasonic wave) 영역의 주파수를 갖는 신호를 활용하여 검사 대상의 내부 이미지를 취득하는 기술이 신체 내부의 장기나 임신 중의 태아를 대상으로 하는 의료 분야나 제조 결과물을 변형시키지 않으면서 내부의 결함을 검출하는 비파괴검사(NDT) 분야 등에서 다양하게 활용되고 있다. A technology that acquires an internal image of an examination target by using a signal having a frequency in the ultrasonic wave range can detect internal defects without deforming the medical field or manufacturing results targeting internal organs or fetuses during pregnancy. It is widely used in the field of non-destructive testing (NDT).
복잡한 회로 패턴을 형성하고 있는 반도체 소자에 대해서도 초음파검사 방식의 불량 검출이 수행될 수 있다. 종래에는 완성품 반도체 소자들 중 일부만을 선별하여 불량 비율을 산출하는 등의 용도로 초음파검사가 수행될 수 있었다. 다만, 근래에 발전하고 있는 자율주행 기술과 관련하여, 소자 불량으로 인한 차량 사고 발생을 방지하기 위해 점차 자율주행 차량용 반도체에 대한 불량 검사의 기준이 강화되고 있다. Defect detection by ultrasonic inspection may also be performed on a semiconductor device having a complicated circuit pattern. Conventionally, ultrasonic inspection may be performed for purposes such as selecting only some of finished semiconductor devices and calculating a defect rate. However, in relation to autonomous driving technology that has recently been developed, standards for defect inspection of semiconductors for autonomous vehicles are gradually being strengthened in order to prevent vehicle accidents due to defective devices.
종래기술로는 한국공개특허 제10-2014-0001138호인 '초음파검사장치 및 초음파검사방법'이 개시된다. 상기 종래기술은 홀더 및 높이조정수단을 통해, 렌즈와 워크('피검체'를 의미함)의 표면과의 거리를 조정 가능하게 형성함으로써, 안정적 검사 화상을 획득할 수 있는 구조를 개시한다. As a prior art, Korea Patent Publication No. 10-2014-0001138 'ultrasonic inspection device and ultrasound inspection method' is disclosed. The prior art discloses a structure capable of acquiring stable inspection images by forming an adjustable distance between a lens and a surface of a workpiece (meaning 'object under examination') through a holder and a height adjusting means.
다만, 상기 종래기술은 다수의 피검체를 동시에 검사하는 구조를 개시하지 못하는 바, 전수 검사가 필요한 분야에서는 작업 속도가 현저하게 낮을 수밖에 없는 문제가 발생한다. However, since the prior art does not disclose a structure for simultaneously inspecting a plurality of objects, a problem in which a work speed is inevitably low occurs in a field requiring total inspection.
따라서, 자율주행 등 매우 높은 수준의 제조 품질이 요구되는 분야에서, 반도체 소자의 잠재적인 불량 요소들을 미리 검출해낼 수 있도록 높은 검사 정밀도를 가지면서, 선별 검사가 아닌 반도체 소자들에 대한 전수 검사를 실시할 수 있도록 검사 소요 시간을 줄일 수 있는 개선된 초음파검사 장치의 개발이 요구될 수 있다.Therefore, in areas where a very high level of manufacturing quality is required, such as autonomous driving, 100% inspection of semiconductor devices, rather than selective inspection, is performed with high inspection precision so that potential defective elements of semiconductor devices can be detected in advance. It may be required to develop an improved ultrasonic inspection device that can reduce the time required for inspection.
본 발명에 의해 해결하고자 하는 기술적 과제는, 높은 검사 정밀도 및 빠른 검사 속도를 동시에 구비하는 초음파검사 시스템 및 이를 이용한 방법를 제안하고자 한다. 특히, 다수의 피검체를 동시에 검사하기 위해 최적화된 구조를 제안하고자 한다. The technical problem to be solved by the present invention is to propose an ultrasonic inspection system having high inspection precision and high inspection speed at the same time and a method using the same. In particular, an optimized structure for simultaneously examining a plurality of subjects is proposed.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 초음파스캐닝을 통해, 피검체의 결함을 탐지하는 초음파검사 시스템으로서, 적어도 하나의 피검체가 미리 설정된 배열상태로 적재되며, 상기 피검체를 이동시키는 로딩부가 구비된 로더매거진(loader magazine) 모듈; 전단 측에 위치된 상기 로딩부에 의해, 피검체를 제공받고, 상기 피검체를 제1 방향으로 이송시키는 컨베이어모듈; 상기 컨베이어모듈 상에 위치된 피검체를 대상으로 초음파스캐닝을 수행하며, 상기 피검체의 배열에 대응되도록 형성된 초음파프로브 어레이를 포함하는 초음파스캐닝모듈; 상기 제1 방향을 기준으로, 상기 컨베이어모듈의 후단에 배치되는 언로딩부를 통해, 상기 컨베이어모듈 상의 피검체를 미리 설정된 배열상태로 적재시키는 언로더매거진(unloader magazine) 모듈; 을 포함하고, 상기 컨베이어모듈은, 상기 제1 방향으로 연장되며, 상기 제1 방향으로 피검체를 이동시키는 이송부; 및 상기 이송부 상에 배치되며, 피검체가 안착된 상태로 상기 제1 방향으로 이송시키는 셔틀지그; 를 포함하며, 상기 셔틀지그는, 상기 피검체를 M*N 행렬의 배열상태로 안착시키도록 형성되며(M 및 N은 자연수), 상기 초음파프로브 어레이는, 초음파프로브가 상기 M행과 대응되는 병렬 구조로 배열되는 초음파검사 시스템을 제공한다. One embodiment of the present invention for solving the above problems is an ultrasonic inspection system for detecting defects in a subject through ultrasonic scanning, wherein at least one subject is loaded in a preset arrangement, and the subject is loaded in a preset arrangement. Loader magazine module provided with a loading unit for moving the; a conveyor module for receiving a test object and transporting the test object in a first direction by the loading unit located at the front end; an ultrasound scanning module that performs ultrasound scanning on a subject positioned on the conveyor module and includes an ultrasound probe array formed to correspond to the arrangement of the subject; An unloader magazine module for loading the test object on the conveyor module in a preset arrangement state through an unloading unit disposed at a rear end of the conveyor module in the first direction; The conveyor module includes: a transfer unit extending in the first direction and moving the object under test in the first direction; and a shuttle jig disposed on the transport unit and transporting the test object in the first direction in a seated state. The shuttle jig is formed to seat the subject in an M*N matrix arrangement (M and N are natural numbers), and the ultrasound probe array includes parallel ultrasound probes corresponding to the M rows. An ultrasonic inspection system arranged in a structure is provided.
또한, 상기 초음파프로브 어레이는, 상기 M이 2인, 듀얼(dual) 초음파프로브로 형성될 수 있다. In addition, the ultrasonic probe array may be formed of dual ultrasonic probes in which M is 2.
또한, 상기 초음파스캐닝모듈은, 상기 피검체의 상면을 초음파스캐닝하는 제1 초음파프로브 어레이; 및 상기 피검체의 하면을 초음파스캐닝하는 제2 초음파프로브 어레이; 를 포함하며, 상기 제1 방향을 기준으로, 상기 제1 및 제2 초음파프로브 어레이 사이에는, 상기 제1 초음파프로브 어레이에 의해 초음파스캐닝이 완료된 피검체를 미리 설정된 방식으로 플리핑(flipping)하는 반전모듈; 을 더 포함하고, 상기 제2 초음파프로브 어레이는, 상기 반전모듈에 의해, 상하가 반전된 상태의 피검체를 제공받도록 형성될 수 있다. In addition, the ultrasound scanning module may include a first ultrasound probe array configured to ultrasound scan an upper surface of the object under examination; and a second ultrasound probe array for ultrasound scanning the lower surface of the subject. And, based on the first direction, between the first and second ultrasound probe arrays, inversion of flipping the object for which ultrasound scanning has been completed by the first ultrasound probe array in a preset manner module; Further, the second ultrasonic probe array may be formed to receive the object under examination in a vertically inverted state by the inversion module.
또한, 상기 반전모듈은, 상기 이송부(112)의 외측에 배치되며, 피검체의 상하가 반전되도록 플리핑시키는 플리핑부; 및 상기 컨베이어모듈 상측에 구비되며, 상기 셔틀지그 상의 피검체를 상기 플리핑부로 이동시키고, 상기 플리핑부에 의해 상하가 반전된 피검체를 상기 셔틀지그 상의 원위치로 이동시키는 픽업부; 를 포함할 수 있다. In addition, the inversion module may include a flipping unit disposed outside the
또한, 상기 플리핑부 및 픽업부는, 상기 제1 방향으로 연장 형성되되, 상기 1*N 행렬과 대응되는 형태로 구성되며, 상기 픽업부는, 상기 M행에 대응되는 횟수만큼 상기 피검체를 상기 셔틀지그 및 플리핑부 사이에서 왕복 이동시키고, 상기 왕복 이동방향은 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향일 수 있다. In addition, the flipping part and the pickup part are formed to extend in the first direction and are configured in a form corresponding to the 1 * N matrix, and the pickup part moves the subject by the number of times corresponding to the M row. It reciprocates between the jig and the flipping unit, and the reciprocating direction may be a second direction perpendicular to the first direction.
또한, 상기 초음파검사 시스템은, 상기 셔틀지그 상의 피검체의 정위치 여부를 판단하는 정렬확인모듈; 을 더 포함하며, 상기 정렬확인모듈은, 상기 셔틀지그 하측에 구비된 인덱스센서 및 상기 셔틀지그 각각에 미리 설정된 위치에 형성된 탐지홀을 통해, 상기 셔틀지그 상의 피검체의 정위치 여부를 확인하는 제1 정렬부; 를 포함하고, 상기 제1 정렬부는, 상기 컨베이어모듈에 의한, 상기 셔틀지그의 이송속도 제어를 기반으로 할 수 있다. In addition, the ultrasonic inspection system may include an alignment check module for determining whether the subject is in the right position on the shuttle jig; The alignment confirmation module further includes an index sensor provided below the shuttle jig and a detection hole formed at a preset position in each of the shuttle jig to check whether the object under test is in the correct position on the shuttle jig. 1 alignment unit; Including, the first alignment unit, by the conveyor module, may be based on the transfer speed control of the shuttle jig.
또한, 상기 정렬확인모듈은, 상기 셔틀지그 각각에 미리 설정된 레퍼런스마크를 인식하도록 구성된 감지카메라를 이용하여, 상기 셔틀지그 상의 피검체의 정위치 여부를 확인하는 제2 정렬부; 를 더 포함하며, 상기 초음파스캐닝모듈은, 상기 제1 방향을 기준으로, 상기 제2 정렬부 후단에 배치될 수 있다. In addition, the alignment checking module may include a second aligning unit that checks whether an object under test is positioned on the shuttle jig by using a detection camera configured to recognize reference marks previously set on each of the shuttle jigs; The ultrasonic scanning module may be disposed at a rear end of the second aligning unit based on the first direction.
또한, 상기 정렬확인모듈은, 상기 초음파프로브 어레이에 의해 생성된 이미지정보를 기반으로, 상기 셔틀지그 각각에 미리 설정된 레퍼런스마크를 보정하도록 형성된 제3 정렬부; 를 더 포함할 수 있다. In addition, the alignment check module may include a third alignment unit configured to correct reference marks preset in each of the shuttle jigs based on image information generated by the ultrasonic probe array; may further include.
한편, 본 발명은 전술한 초음파검사 시스템을 이용하는 방법으로서, (a1) 셔틀지그 하측에 구비된 인덱스센서 및 상기 셔틀지그 각각에 미리 설정된 위치에 형성된 탐지홀을 이용하되, 상기 셔틀지그의 이송속도 제어를 기반으로 피검체의 정위치 여부를 판단하는 제1 정렬단계; (a2) 상기 셔틀지그 각각에 미리 설정된 레퍼런스마크를 인식하도록 구성된 감지카메라를 이용하여, 피검체의 정위치 여부를 확인하는 제2 정렬단계; 및 (a3) 초음파프로브 어레이에 의해 생성된 이미지정보를 기반으로, 상기 셔틀지그 각각에 미리 설정된 레퍼런스마크를 보정하도록 형성된 제3 정렬단계; 를 포함하는, 방법을 제공한다. On the other hand, the present invention is a method using the above-described ultrasonic inspection system, (a1) using an index sensor provided at the lower side of the shuttle jig and a detection hole formed at a preset position in each of the shuttle jig, but controlling the transfer speed of the shuttle jig A first alignment step of determining whether or not the subject is in the right position based on; (a2) a second aligning step of checking whether the subject is in the right position by using a detection camera configured to recognize a preset reference mark on each of the shuttle jigs; and (a3) a third aligning step configured to calibrate preset reference marks on each of the shuttle jigs based on image information generated by the ultrasonic probe array. Including, it provides a method.
또한, 상기 (a2) 단계 이후 및 상기 (a3) 단계 이전에는, (a21) 상기 (a2) 단계에서의 결과를 기반으로, 상기 초음파프로브 어레이의 높이를 조절하는 단계; (a22) 상기 초음파스캐닝모듈 중 제1 초음파프로브 어레이를 통해, 상기 피검체의 상면에 초음파스캐닝이 수행되는 단계; (a23) 상기 피검체에 미리 설정된 방식으로 1차건조가 수행되는 단계; (a24) 반전모듈을 통해, 상기 피검체의 상하가 반전되는 단계; (a25) 상기 초음파스캐닝모듈 중 제2 초음파프로브 어레이를 통해, 상기 피검체의 하면에 초음파스캐닝이 수행되는 단계; 및 (a26) 상기 피검체에 미리 설정된 방식으로 2차건조가 수행되는 단계; 를 포함하며, 상기 (a21) 단계 내지 (a26) 단계는, 상기 피검체를 상기 제1 방향으로 이송시키는 컨베이어모듈을 통해, 순차적으로 수행될 수 있다. In addition, after the step (a2) and before the step (a3), (a21) adjusting the height of the ultrasonic probe array based on the result of the step (a2); (a22) performing ultrasound scanning on an upper surface of the object through a first ultrasound probe array of the ultrasound scanning module; (a23) performing primary drying on the test subject in a preset manner; (a24) inverting the top and bottom of the object through an inversion module; (a25) performing ultrasonic scanning on the lower surface of the object through a second ultrasonic probe array of the ultrasonic scanning module; and (a26) performing secondary drying on the test subject in a preset manner; Steps (a21) to (a26) may be sequentially performed through a conveyor module that transports the object in the first direction.
본 발명의 효과는 다음과 같다. The effects of the present invention are as follows.
종래에 초음파검사를 위해 활용되던 단일 초음파 프로브 대신, 복수의 프로브 요소들로 구성되는 특정한 구조의 초음파프로브 어레이가 활용될 수 있으므로, 종래의 선 기반 검사가 아닌 어레이 구조에 의한 면 기반 검사가 수행될 수 있어 초음파검사의 정확도 및 검사 속도가 향상될 수 있다. Since an ultrasound probe array having a specific structure composed of a plurality of probe elements can be used instead of a single ultrasound probe conventionally used for ultrasound inspection, a surface-based inspection by an array structure rather than a conventional line-based inspection can be performed. Therefore, the accuracy and speed of ultrasound examination can be improved.
특히, 세부 회로패턴의 돌출 형상으로 인한 초음파 산란의 영향을 줄이기 위해 불량 검사용 초음파신호를 조사하는 방향을 특정하는 경우, 세부 회로패턴 근방에 존재하는 잠재 결함을 검출하는 것도 가능해질 수 있다.In particular, when a direction in which an ultrasonic signal for defect inspection is irradiated is specified in order to reduce the influence of ultrasonic scattering due to a protruding shape of the detailed circuit pattern, it may be possible to detect a latent defect existing in the vicinity of the detailed circuit pattern.
도 1은 본 발명에 따른 초음파검사 시스템의 전체 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 초음파검사 시스템의 개략적인 전체 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 초음파검사 시스템의 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 초음파검사 시스템의 컨베이어모듈을 개략적으로 도시된 사시도로서, 정렬확인모듈을 함께 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 초음파검사 시스템의 초음파스캐닝모듈을 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 초음파검사 시스템의 반전모듈을 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 초음파검사 시스템의 건조모듈 중 핫챔버부를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 초음파검사 시스템의 초음파프로브를 개략적으로 도시하는 모식도이다.
도 9는 초음파프로브 어레이를 활용하여 피검체의 경계면패턴 이미지를 생성하는 방식을 설명하기 위한 참고도이다.
도 10은 본 발명에 따른 셔틀지그 상의 피검체의 정위치 여부를 판단하는 방법의 순서도이다.
도 11은 본 발명에 따른 초음파검사 시스템의 전체 공정의 모식도이다.
도 12는 도 11의 모식도를 설명하기 위한 순서도이다.
도 13은 본 발명에 따른 초음파검사 시스템을 이용하여 피검체를 검사한 결과데이터를 도시한다. 1 is an overall conceptual diagram of an ultrasonic inspection system according to the present invention.
2 is a schematic overall perspective view of an ultrasound inspection system according to the present invention.
3 is a plan view of an ultrasonic inspection system according to the present invention.
4 is a schematic perspective view of a conveyor module of an ultrasonic inspection system according to the present invention, showing an alignment check module together.
5 is a schematic perspective view of an ultrasonic scanning module of an ultrasonic inspection system according to the present invention.
6 is a schematic perspective view of an inversion module of an ultrasonic inspection system according to the present invention.
7 is a perspective view schematically illustrating a hot chamber part of a drying module of an ultrasonic inspection system according to the present invention.
8 is a schematic diagram schematically showing an ultrasonic probe of an ultrasonic inspection system according to the present invention.
9 is a reference diagram for explaining a method of generating an image of an interface pattern of a subject using an ultrasonic probe array.
10 is a flow chart of a method for determining whether an object under examination is in a correct position on a shuttle jig according to the present invention.
11 is a schematic diagram of the entire process of the ultrasonic inspection system according to the present invention.
FIG. 12 is a flowchart for explaining the schematic diagram of FIG. 11 .
13 shows result data obtained by examining a subject using the ultrasonic inspection system according to the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들이 상세하게 설명될 것이다. 이하에서의 설명은 실시예들을 구체화하기 위한 것일 뿐, 본 발명에 따른 권리범위를 제한하거나 한정하기 위한 것은 아니다. 본 발명에 관한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 상세한 설명 및 실시예들로부터 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명에 따른 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following description is only for specifying the embodiments, and is not intended to limit or limit the scope of rights according to the present invention. What a person skilled in the art can easily infer from the detailed description and examples of the present invention should be construed as belonging to the scope of the present invention.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에 관한 기술 분야에서 널리 사용되는 일반적인 용어로 기재되었으나, 본 발명에서 사용되는 용어의 의미는 해당 분야에 종사하는 기술자의 의도, 새로운 기술의 출현, 심사기준 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 일부 용어는 출원인에 의해 임의로 선정될 수 있고, 이 경우 임의로 선정되는 용어의 의미가 상세하게 설명될 것이다. 본 발명에서 사용되는 용어는 단지 사전적 의미만이 아닌, 명세서의 전반적인 맥락을 반영하는 의미로 해석되어야 한다.The terms used in the present invention have been described as general terms widely used in the technical field related to the present invention, but the meanings of the terms used in the present invention are the intentions of technicians working in the field, the emergence of new technologies, examination standards or precedents. etc. may vary. Some terms may be arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meanings of the arbitrarily selected terms will be described in detail. Terms used in the present invention should be interpreted as meanings reflecting the overall context of the specification, not just dictionary meanings.
본 발명에서 사용되는 '구성된다' 또는 '포함한다'와 같은 용어는 명세서에 기재되는 구성 요소들 또는 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 일부 구성 요소들 또는 단계들은 포함되지 않는 경우, 및 추가적인 구성 요소들 또는 단계들이 더 포함되는 경우 또한 해당 용어로부터 의도되는 것으로 해석되어야 한다. Terms such as 'consisting' or 'comprising' used in the present invention should not be construed as necessarily including all of the components or steps described in the specification, and if some components or steps are not included, and when additional components or steps are further included, it should also be construed as intended from the term.
후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자 및 설계자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may vary according to intentions or customs of users, operators, and designers. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
본원에서 사용되는 '피검체'는 검사의 대상이 되는 반도체소자를 포함하되, 초음파 조사를 이용하여 검사를 수행할 수 있는 모든 객체를 포함하며, 워크로 불리기도 한다. 본원에서는 피검체가 면 형상인 것을 전제로 설명하나, 피검체의 형태는 이에 제한되지 않는다. As used herein, 'subject' includes a semiconductor device to be inspected, includes all objects that can be inspected using ultrasonic irradiation, and is also referred to as a work. In the present application, description is made on the premise that the object under test is planar, but the shape of the object under test is not limited thereto.
또한, 본원에서 사용되는 '제1 방향'은 컨베이어모듈(레일 및 벨트)의 연장방향을 의미한다. 즉, 컨베이어모듈의 연장방향은 피검체의 이송방향을 의미하는 것으로 본원에서 사용된다. 또한, '제2 방향'은 컨베이어모듈의 폭방향을 의미한다. 수평방향을 기준으로, 제1 방향 및 제2 방향은 상호 수직한 방향을 의미한다. Also, 'first direction' as used herein refers to an extension direction of conveyor modules (rails and belts). That is, the extending direction of the conveyor module is used herein to mean the conveying direction of the subject. Also, 'second direction' means the width direction of the conveyor module. Based on the horizontal direction, the first direction and the second direction mean directions perpendicular to each other.
본원에서 사용되는 '행렬'이라는 용어에서, 설명의 편의상 제1 방향은 '열'을 의미하고, 제2 방향은 '행'을 의미하도록 사용된다. In the term 'matrix' used herein, for convenience of explanation, the first direction means 'column' and the second direction means 'row'.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들이 상세하게 설명될 것이다. 본 발명에 관한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있는 사항들에 대해서는 자세한 설명이 생략된다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. A detailed description of matters widely known to those skilled in the art will be omitted.
초음파검사 시스템의 전체 구성Overall composition of the ultrasonic inspection system
도 1은 본 발명에 따른 초음파검사 시스템의 전체 개념도이며, 도 2는 본 발명에 따른 초음파검사 시스템의 개략적인 전체 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 초음파검사 시스템의 평면도이다. 1 is an overall conceptual view of an ultrasonic inspection system according to the present invention, FIG. 2 is a schematic overall perspective view of the ultrasonic inspection system according to the present invention, and FIG. 3 is a plan view of the ultrasonic inspection system according to the present invention.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명에 따른 초음파검사 시스템은 크게 로더매거진(loader magazine) 모듈(101), 컨베이어모듈(110), 초음파스캐닝모듈(120), 반전모듈(130) 및 언로더매거진(unloader magazine) 모듈(102)을 포함한다. 1 to 3, the ultrasonic inspection system according to the present invention includes a
로더매거진 모듈(101)은 적어도 하나의 피검체가 미리 설정된 배열상태인 매거진상태로 적재되며, 피검체를 이동시키는 로딩부(111)가 구비된다. 구체적으로, 로딩부(111)는 초음파검사 시스템 내에서 피검체를 운반할 수 있다. 로딩부(111)은 초음파검사 시스템의 전단 측에 매거진 형태로 적재되어 있는 피검체를 컨베이어모듈(110)로 이동시킬 수 있다. The
여기서, 컨베이어모듈(110)은 '초음파검사 스테이지'의 기능을 수행하는 바, 피검체는 초음파검사를 위해 로딩부(111)에 의해 컨베이어모듈(110) 상의 셔틀지그(113)로 이동된다. 이 때, 로딩부(111)는 피검체를 DMC 각인 및 바코드 검사를 위한 위치로 운반할 수도 있다. 도시된 예시에서와 같이, 로딩부(111)는 푸쉬앤풀(push and full) 방식의 구조로 구성될 수 있고, 매거진은 소정의 단위로 컨베이어모듈(110)의 전단 측에 위치될 수 있다. Here, the
도 2에서는 매거진이 5행으로 구성되며, 로딩부(111)는 피검체가 적층된 매거진을 미리 설정된 가이드부를 통해 이송한 후, 컨베이어모듈(110) 상에 안착하도록 구성된다. 일 예시로, 본 발명에 따른 초음파검사 시스템의 로딩부(111)는 단위 피검체의 이동시 8초가 소요되며, 셔틀지그(113)가 8개의 피검체를 안착시킬 수 있는 구조라고 전제할 경우, 셔틀지그(113) 상에 피검체를 안착시킴에 있어서, 총 64초라는 짧은 시간이 소요된다. In FIG. 2 , the magazine is composed of 5 rows, and the
로딩부(111)는 로봇 암(robot arm)의 형태로 구현될 수 있고, 또는 소자 운반 기능을 갖는 다른 형태의 기계 구조로 구현될 수 있는 바, 도면에 도시된 형태로 제한되지는 않음을 미리 명시한다. The
컨베이어모듈(110)은 상기의 로딩부(111)를 통해 피검체를 제공받고, 피검체를 제1 방향으로 이송하는 기능을 수행한다. The
컨베이어모듈(110)은 이송부(112), 셔틀지그(113) 및 구동부(114)로 구성된다. 이송부(112)는 셔틀지그(113)를 이동 가능하도록 지지하고, 셔틀지그(113)의 이동을 가이드하는 기능을 수행한다. 이를 위해, 이송부(112)는 제1 방향으로 연장되며, 이송부(112)는 구동부(114)와 연결되어 구동부(114)로부터 동력을 제공받도록 구성된다. 구동부(114)의 동작에 의해, 이송부(112)는 연속적으로 제1 방향으로 이동하되, 미리 설정된 개별 구간마다 정지하여, 초음파검사를 수행하도록 구성된다. The
상기 구간과 관련하여, 본 발명에 따른 컨베이어모듈(110)은 크게 다음의 5개 구간(또는 영역)으로 구분된다. Regarding the above section, the
'제1 구간'은 로더매거진 모듈(101)이 동작되는 구간이다. The 'first period' is a period in which the
'제2 구간'은 제1 초음파프로브 어레이(121)에 의해 초음파스캐닝이 수행되는 구간이다. The 'second period' is a period in which ultrasound scanning is performed by the first
'제3 구간'은 반전모듈(130)에 의해, 피검체가 플리핑되는 구간이다. The 'third period' is a period in which the subject is flipped by the
'제4 구간'은 제2 초음파프로브 어레이(122)에 의해 초음파스캐닝이 수행되는 구간이다. The 'fourth period' is a period in which ultrasound scanning is performed by the second
'제5 구간'은 언로더매거진 모듈(101)이 동작되는 구간이다. The 'fifth period' is a period in which the
여기서, 제1 내지 제5 구간은, 제1 방향을 따라, 순차적으로 형성되며, 프로세서(160)는 구동부(114)와 연동되어 미리 설정된 조건에 따라, 구동부(114)의 동작을 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 제2 구간에서 제1 초음파프로브 어레이(121)에 의해 초음파스캐닝이 수행되는 중에는 구동부(114)가 동작하지 않음으로써, 이송부(112)의 정지상태를 유지시킨다. 제1 초음파프로브 어레이(121)에 의해, 피검체 상면에 대해 초음파검사가 완료되며, 이미지정보의 획득이 완료된 이후, 프로세서(160)는 구동부(114)에 동작신호를 전송하도록 구성된다. Here, the first to fifth sections are sequentially formed along the first direction, and the
셔틀지그(113)는 이송부(112) 상에 결합되며, 피검체가 안정적으로 안착할 수 있는 공간을 제공한다. 즉, 피검체는 셔틀지그(113) 상에 안착된 상태로, 제1 방향으로 이동하도록 구성된다. 이 때, 셔틀지그(113)는 피검체를 M*N 행렬의 배열상태로 안착시키도록 형성된다(M 및 N은 자연수). 도 2 내지 4에서는 M=2, N=4인 일 예시적 구조가 도시된다. 즉, 1단위의 셔틀지그(113)는 총 8개의 피검체를 동시에 이송할 수 있다. The
셔틀지그(113)는 상기와 같이, 복수의 피검체를 동시에 이송시키는 바, 구동부(114)는 셔틀지그(113)의 배열형태를 기반으로 동작된다. 연속적으로 이동시키는 것이 아니라, 1열씩 초음파검사(또는 스캐닝)가 수행되도록 불연속적으로 셔틀지그를 이동시킨다. 즉, 스캐닝 단위만큼 제1 방향으로 이동시킬 수 있다. As described above, the
초음파스캐닝모듈(120)은 컨베이어모듈(110) 상에서 이동하는 셔틀지그(113)에 장착된 피검체를 대상으로 초음파스캐닝을 수행하는 구성이다. The ultrasonic scanning module 120 is a component that performs ultrasonic scanning on an object mounted on the
초음파스캐닝모듈(120)은 초음파프로브 어레이(121, 122)를 포함한다. 초음파프로브 어레이(121, 122)는 피검체에 초음파 영역의 주파수를 갖는 검사 신호를 조사할 수 있고, 그에 따라 피검체의 층별 경계면에서 반사되는 에코 신호를 측정할 수 있다. 초음파프로브 어레이(121, 122)는 단일의 프로브로 구성되는 것이 아닌, 복수의 프로브 요소(124d)들로 구성될 수 있으며, 그로 인해 '선 기반'의 스캐닝이 아닌 '면 기반'의 스캐닝을 수행할 수 있다. The ultrasonic scanning module 120 includes
초음파스캐닝 과정에서 초음파신호 및 에코 신호는 초음파 전달용 매질을 통해 전달될 수 있다. 예를 들면, 물과 같은 초음파 전달용 매질을 통해 초음파신호 및 에코 신호가 전달되는 경우에는 공기를 통해 전달되는 경우 대비 고주파수 영역에서의 감쇠가 감소할 수 있으므로, 보다 원활한 결함 검사가 수행될 수 있다. 예시된 물 이외에도, 신호 감쇠를 방지할 수 있는 다른 적절한 종류의 물질이 초음파 전달용 매질로 활용될 수 있다. In the ultrasonic scanning process, ultrasonic signals and echo signals may be transmitted through an ultrasonic transmission medium. For example, when an ultrasonic signal and an echo signal are transmitted through an ultrasonic transmission medium such as water, the attenuation in the high frequency region may be reduced compared to the case where the ultrasonic signal and the echo signal are transmitted through air, so that a more smooth defect inspection can be performed. . In addition to the exemplified water, other appropriate types of materials capable of preventing signal attenuation may be used as a medium for transmitting ultrasound.
초음파프로브 어레이(121, 122)의 형태는 셔틀지그(113)의 형태와 대응되도록 형성됨으로써, 초음파검사 효율을 극대화시킬 수 있다. 전술한 셔틀지그(113)의 배열상태와 동일하게 초음파프로브 어레이(121, 122)를 구성할 수도 있으나, 초음파프로브가 고가인 점을 고려할 때, 초음파프로브 어레이(121, 122)는 초음파프로브(121a, 122a)를 상기의 M행과 대응되는 병렬 구조로 배열시키는 것이 바람직하다. The shape of the
도 5를 참조하면, 초음파프로브 어레이(121, 122)는, 상기 M=2인, 듀얼(dual) 초음파프로브로 형성되는 바, 동시에 2단위의 피검체의 초음파스캐닝을 수행할 수 있다. 이 때, 구동부(114)는 초음파스캐닝 간격에 대응되는 거리만큼 셔틀지그(113)를 이동시키도록 구성된다. 물론, 초음파프로브 어레이(121, 122)는 고정된 상태에서, 구동부(114)에 의해 셔틀지그(113)가 제1 방향으로 이동하면서 초음파스캐닝이 수행되는 구조로 형성될 수도 있으나, 이와는 반대로, 초음파프로브 어레이(121, 122)가 별도의 구동장치와 결합되어 초음파프로브 어레이(121, 122)가 제1 방향 또는 제1 방향의 반대방향으로 이동하면서 초음파스캐닝을 수행할 수도 있다. 이는 설계자의 선택에 따라, 최적으로 설계될 수 있다. Referring to FIG. 5 , the
한편, 피검체의 반도체기판은 기판 상면에 형성되는 상면 반도체패턴 및 기판 하면에 형성되는 하면 반도체패턴을 가질 수 있다. 예시적으로, 반도체 패키징 설계에 따라, 상, 하면 패턴들 중 실질적인 세부 회로 패턴은 어느 한 면에 형성될 수 있고, 다른 한 면에는 방열 구조 등 부수적인 패턴이 형성될 수 있다. Meanwhile, the semiconductor substrate of the object under test may have an upper surface semiconductor pattern formed on an upper surface of the substrate and a lower surface semiconductor pattern formed on a lower surface of the substrate. Illustratively, according to the semiconductor packaging design, substantial detailed circuit patterns among the upper and lower surfaces may be formed on one surface, and an additional pattern such as a heat dissipation structure may be formed on the other surface.
이러한 점을 고려할 때, 초음파스캐닝모듈(120)은 다양한 방식으로 설계될 수 있다. 가령, 초음파스캐닝모듈(120)은 상하 동시측정방식으로 설계될 수 있고, 그 결과로, 상면 반도체패턴에 대한 상면이미지 및 하면 반도체패턴에 대한 하면이미지가 생성될 수 있다. Considering this point, the ultrasonic scanning module 120 may be designed in various ways. For example, the ultrasonic scanning module 120 may be designed in a simultaneous up-and-down measurement method, and as a result, a top image of the top semiconductor pattern and a bottom image of the bottom semiconductor pattern may be generated.
다만, 상하 동시측정방식에서 초음파프로브 어레이 및 추가 초음파프로브 어레이에 의해 상면과 하면에 대한 초음파스캐닝이 동시에 수행되는 경우, 세부 회로 패턴의 3차원 구조로 인한 초음파 산란에 의한 영향으로 전반적으로 흐린 이미지가 획득되는 문제가 있는 바, 상하 동시측정방식보다는 상하 별도측정방식으로 설계되는 것이 더욱 바람직하다. 이하에서는 '상하 별도측정방식'을 전제로 설명한다. However, when ultrasonic scanning of the upper and lower surfaces is simultaneously performed by an ultrasonic probe array and an additional ultrasonic probe array in the vertical simultaneous measurement method, the overall image is blurred due to the effect of ultrasonic scattering due to the three-dimensional structure of the detailed circuit pattern. Since there is a problem in obtaining, it is more preferable to design the top and bottom separate measurement method rather than the top and bottom simultaneous measurement method. Hereinafter, the description will be made on the premise of the 'upper and lower separate measurement method'.
'상하 별도측정방식'은, 전술한 상하 동시측정방식의 경우와는 달리, 상면 반도체패턴에 대한 초음파스캐닝이 수행되어 상면이미지가 생성된 이후에, 하면 반도체패턴에 대한 초음파스캐닝이 수행되어 하면이미지가 생성되는 방식이다. Unlike the case of the above-mentioned simultaneous up and down measurement method, the 'upper and lower separate measurement method' performs ultrasonic scanning on the upper surface semiconductor pattern to generate an upper surface image, and then ultrasonic scanning is performed on the lower surface semiconductor pattern. is the way it is created.
상하 별도측정방식과 관련하여, 초음파스캐닝 과정에서, 초음파프로브 어레이(121, 122)에 의해 상면에 대한 초음파스캐닝이 수행된 이후, 하면에 불량 검사용 초음파신호를 조사하도록 추가로 구비되는 추가 초음파프로브 어레이에 의해 하면에 대한 추가 초음파스캐닝이 수행될 수 있다. In relation to the top and bottom separate measurement method, in the ultrasonic scanning process, after the ultrasonic scanning of the upper surface is performed by the
본 발명은 상하 별도측정방식에 최적화된 초음파스캐닝모듈(120) 및 반전모듈(130) 구조를 제공한다. The present invention provides structures of the ultrasonic scanning module 120 and the
초음파스캐닝모듈(120)은 피검체의 상면을 초음파스캐닝하는 제1 초음파프로브 어레이(121) 및 상기 피검체의 하면을 초음파스캐닝하는 제2 초음파프로브 어레이(122)로 구성된다. 여기서, '상면' 및 '하면'은 초음파스캐닝모듈(120)로 진입하기 전의 피검체의 상태를 기준으로 정의한 것이며, '일면' 및 '타면'으로 구분하여도 무방하다. The ultrasound scanning module 120 is composed of a first
제1 초음파프로브 어레이(121)에 대해 자세히 설명한다. The first
도 8의 (a) 및 (b)에는 초음파프로브 어레이의 예시적인 구조가 도시되며, (c)에는 초음파프로브 어레이의 동작 방식이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 초음파프로브 어레이는 어레이구조를 갖기 때문에 단일 프로브 구조 대비 높은 정밀도 및 스캔 속도를 가질 수 있다. 8 (a) and (b) show an exemplary structure of the ultrasonic probe array, and (c) shows an operating method of the ultrasonic probe array. As shown, since the ultrasonic probe array has an array structure, it may have higher precision and scan speed compared to a single probe structure.
초음파프로브 어레이(121, 122)는 일정한 피치(pitch)를 두고 일렬로 배열되는 복수의 프로브 요소(121d)들을 포함할 수 있고, 복수의 프로브 요소(121d)들 각각의 크기 및 복수의 프로브 요소(121d)들이 갖는 일정한 피치의 크기는 상기 피검체의 1매당 스캐닝 소요 시간에 따라 결정될 수 있다.The
복수의 프로브 요소(121d)들은 진동자(oscillator)의 형태로 구성되어 위상맞춤 어레이 초음파(Phased array ultrasonics) 등의 방식으로 불량 검사용 초음파신호를 생성할 수 있다. 복수의 프로브 요소(121d)들의 배열 간격을 나타내는 피치, 및 각 프로브 요소(121d)의 크기에 따라 스캐닝 속도가 달라질 수 있다. 다른 요소들이 동일할 때 피치가 커질수록 스캐닝 속도는 빨라지는 대신 스캐닝 해상도가 감소할 수 있다. The plurality of
자율주행 차량용 전력 모듈 소자 등의 경우에서와 같이 다량의 소자들에 대한 전수 검사가 필요한 경우에는, 소자 1매당 소요 시간, 즉 스캐닝 속도에 대한 요구 사항이 설정되는 경우가 있을 수 있다. 이 때 요구 스캐닝 속도를 충족시키기 위해 프로브 요소들 간의 피치, 또는 각 프로브 요소의 크기와 같은 초음파프로브 어레이의 세부 사양이 변경될 수 있다. When a total inspection of a large number of devices is required, as in the case of power module devices for autonomous vehicles, there may be cases in which requirements for the time required for each device, that is, the scanning speed, are set. At this time, detailed specifications of the ultrasonic probe array, such as a pitch between probe elements or a size of each probe element, may be changed to meet the required scanning speed.
도 8의 (c)를 참조하면, 초음파프로브 어레이(121, 122)는 피검체에 대한 초음파스캐닝을 수행할 수 있다. 일정한 크기, 예를 들면 190 mm * 140 mm의 크기를 갖는 소자에 대해 스캔 간격마다 하나의 라인씩 면 방식의 스캐닝이 수행될 수 있다. Referring to (c) of FIG. 8, the
도 9는 초음파프로브 어레이를 활용하여 피검체의 경계면패턴 이미지를 생성하는 방식을 설명하기 위한 참고도이다. 9 is a reference diagram for explaining a method of generating an image of an interface pattern of a subject using an ultrasonic probe array.
도 9를 참조하면, 초음파프로브 어레이를 활용하여 피검체의 경계면패턴 이미지를 생성하는 방식과 관련하여 초음파스캐닝 과정(210) 및 에코생성 과정(220)이 도시되어 있다. Referring to FIG. 9 , an
초음파스캐닝 과정(210)과 관련하여, 초음파프로브 어레이(121, 122)의 피검체에 대한 초음파 스캐닝은 초음파 전달용 매질을 통해 수행될 수 있다. 구체적으로, 불량검사용 초음파신호는 고주파수 영역에서 발생하는 불량검사용 초음파신호의 감쇠를 방지하기 위해 초음파프로브 어레이 및 피검체 사이에 충전되는 초음파 전달용 매질을 통해 상면 반도체 패턴에 조사될 수 있고, 초음파 전달용 매질은 액체일 수 있으며, 상기 액체는 물이나 기타 초음파 전달이 용이한 성질의 혼합물일 수 있다.In relation to the
초음파프로브 어레이(121, 122)에 의한 불량검사용 초음파신호는 매질을 통해 피검체로 조사되어 물질간 경계면에서 반사될 수 있다. 예시로서, 피검체는 상면 반도체 패턴, 반도체 기판 및 하면 반도체 패턴의 3층 구조를 가질 수 있고, 층간 경계면 또는 매질-소자 경계면에서 초음파 신호 반사가 발생할 수 있다.Ultrasonic signals for defect inspection by the
에코생성 과정(220)에서와 같이, 반사된 초음파 신호, 즉 초음파 에코신호는 경계면 물질의 성질을 반영할 수 있다. 도시된 바와 같이 경계면의 종류마다 상이한 특성의 초음파 에코신호가 발생할 수 있고, 특히 피검체의 내부에 결함이 존재하는 경우에는, 해당 결함의 경계에서 그에 대응되는 초음파 에코신호가 발생할 수 있다. As in the
따라서, 프로세서(160)는 피검체로부터의 초음파 에코신호를 분석함으로써 경계면패턴에 이상이 없는지, 또는 크랙이나 박리 등과 같은 내부 결함이 존재하지는 않는지를 나타내는 경계면패턴 이미지를 생성할 수 있다. Accordingly, the
반전모듈(130)은 제1 방향을 기준으로, 제1 및 제2 초음파프로브 어레이(121, 122) 사이에 위치된다. 제1 초음파프로브 어레이(121)에 의해 초음파스캐닝이 완료된 피검체들은 반전모듈(130)에 의해 상하가 반전되며, 반전된 상태로 제2 초음파프로브 어레이(122)에 제공된다. 이러한 일련의 과정에 의해, 상하 별도측정방식을 효과적으로 적용할 수 있다. The
도 6을 참조하여 설명하면, 반전모듈(130)은 제1 초음파프로브 어레이(121)에 의해 1차 초음파스캐닝(상면 스캐닝을 의미함)이 완료된 피검체를 플리핑(flipping)하도록 구성된다. 전술한 바와 같이, 피검체는 셔틀지그(113) 상에 탑재된 상태로 이동하는 바, 1단위의 셔틀지그(113)에 대한 초음파스캐닝이 모두 완료되어 셔틀지그(113)가 제3 구간으로 진입이 완료된 경우, 반전모듈(130)이 동작한다. Referring to FIG. 6 , the
구체적으로, 반전모듈(130)은 플리핑부(131) 및 픽업부(132)로 구성된다. Specifically, the
플리핑부(131)는 이송부(112)의 외측에 배치되며, 피검체의 상하가 반전되도록 플리핑시키도록 구성된다. 픽업부(132)로부터 제2 방향으로 이동된 피검체를 지지하는 지지체(131a) 및 회전체(131b)를 포함한다. 다만, 도 6에 도시된 구조는 플리핑부(131)의 일 예시적 구조이며, 피검체를 안정적으로 회전시킬 수 있는 구조라면, 어떠한 구조라도 채용 가능하다. The flipping
지지체(131a)는 셔틀지그(113)와 대응되는 형태로 형성되며, 2*4의 피검체를 수용한 상태에서, 피검체의 상, 하면을 반전시키도록 구성된다. 회전체(131b)는 회전축을 포함하며, 픽업 효율 및 픽업부(132)의 동선을 최소화시키기 위해, 제1 방향과 나란한 방향으로 배치된다. The
픽업부(132)는 컨베이어모듈(110) 상측에 구비되며, 셔틀지그(113) 상의 피검체를 플리핑부(131)로 이동시키고, 플리핑부(131)에 의해 상하가 반전된 피검체를 셔틀지그(113) 상의 원위치로 이동시키는 역할을 수행한다. 즉, 픽업부(132)는 셔틀지그(113) 상의 피검체를 소정의 방식으로 결합시킨 후, 상방을 향해 들어올리며, 제2 방향으로 이동하여 상기의 플리핑부(131)의 지지체(131a) 상으로 피검체를 이동시킨다. 픽업부(132)는 셔틀지그(113)의 1행에 탑재된 피검체들을 인출하도록 구성될 수 있다. 2*4의 피검체를 수용하는 셔틀지그(113)의 경우에는, 1행의 피검체들을 인출한 후, 2행의 피검체들을 인출하는 과정이 필요하다. The pick-up
반전모듈(130)의 일 예시적 동작을 설명한다. 먼저, 픽업부(132)가 셔틀지그(113)의 1행에 위치된 4열(4개를 의미함)의 피검체들을 인출한 후, 플리핑부(131)의 지지체(131a) 상으로 이동시킨다(제2 방향으로의 이동을 의미함). 그 다음, 픽업부(132)는 다시 컨베이어모듈(110) 상측으로 이동하여 셔틀지그(113)의 2행에 위치된 4열의 피검체들을 인출한 후, 지지체(131a) 상으로 이동시킨다. 이 때, 2행에 위치된 4열의 피검체들은 이미 지지체(131a)로 이동된 1행과 나란한 위치로 이동시킬 수 있다. An exemplary operation of the
그 다음, 지지체(131a) 상에 배열된 1행의 피검체들을 반전시킨 후, 2행의 피검체들을 반전시킴으로써, 모든 피검체들의 상, 하면을 반전시킨다. 마지막으로, 픽업부(132)는 지지체(131a)에 2*4로 배열된 피검체들을 다시 셔틀지그(113) 상으로 이동시킴으로써, 제2 초음파프로브 어레이(122)에 진입할 준비를 완료한다. Next, the first row of objects arranged on the
제2 초음파프로브 어레이(122)는 상, 하면이 반전된 피검체에 대해 다시 초음파스캐닝을 수행함으로써, 상하 별도측정방식을 완료할 수 있다. 제2 초음파프로브 어레이(122)에서 수행되는 과정은 전술한 제1 초음파프로브 어레이(121)와 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다. The second
제2 초음파프로브 어레이(122)에 의해 초음파스캐닝이 완료된 셔틀지그(113)는, 이송부(112)에 의해 제5 구간으로 진입한다. 제5 구간은 이송부(112)의 후단을 의미하며, 언로더매거진 모듈(101)의 언로딩부(115)에 의해 상면 및 하면의 초음파스캐닝이 완료된 피검체를 미리 설정된 배열상태로 다시 적재시킨다. 이 때, 매거진 형태로 적재시킬 수 있다. The
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 초음파스캐닝모듈(120)은 워터폴(water fall) 방식으로 초음파 전달용 매질을 공급하는 바, 이러한 초음파 전달용 매질의 건조가 필요하다. 이를 위해, 제1 및 제2 초음파프로브 어레이(122) 후단에는 각각 에어나이프(air knife) 방식으로 피검체에 공기를 분사하는 에어건조부(151, 152)가 구비된다. Referring to FIG. 5 , the ultrasound scanning module 120 according to the present invention supplies a medium for transmitting ultrasound in a waterfall manner, and thus, the medium for transmitting ultrasound needs to be dried. To this end,
이 때, 에어건조부(151, 152)는, 컨베이어모듈(110) 상에 구비되며, 피검체의 인접한 상측에 위치되며, 하방을 향해 소정의 경사를 갖도록 형성되고, 공기가 경사를 따라 하방을 향해 분사되도록 구성된다. 에어건조부(151, 152)를 통해, 에어를 블로잉함으로써, 피검체에 잔류하는 초음파 전달용 매질을 건조시킬 수 있다. At this time, the
한편, 제5 구간에서는 추가적인 건조과정이 수행된다. 컨베이어모듈(110)의 외측에는 핫챔버부(153)가 구비되며, 언로딩부(115)에 의해 셔틀지그에 위치된 피검체가 바로 매거진 형태로 적재되는 것이 아니라, 핫챔버부(153)에서 건조과정이 수행된 이후, 매거진 형태로 적재되도록 구성될 수 있다. Meanwhile, in the fifth section, an additional drying process is performed. A
여기서, 언로딩부(115)는 로봇 암 형태로 구성될 수 있으며, 중공을 형성하며, 커버(153c)를 통해 밀폐 구조를 형성하는 핫챔버부(153) 내측에는 안착지그(153c)가 구비된다. 언로딩부(115)는 셔틀지그(113)의 피검체를 안착지그(153c) 상으로 이동시킨 후, 핫챔버부(153)가 동작되어 건조가 수행된다. 안착지그(153c)의 배열형태 역시, 셔틀지그(113)와 마찬가지로, 피검체를 M*N 행렬의 배열상태로 안착시키는 형태로 구성되는 것이 바람직하다. Here, the
초음파검사 시스템의 정렬확인모듈Alignment confirmation module of ultrasonic inspection system
본 발명에 따른 초음파검사 시스템은 정렬확인모듈(140)을 포함한다. 정렬확인모듈(140)은 제1 내지 제3 정렬부(141, 142, 143)로 구성된다. 도 4를 참조하여 설명한다. The ultrasonic inspection system according to the present invention includes an
제1 정렬부(141)는 셔틀지그(113) 하측에 구비된 인덱스센서(141a) 및 셔틀지그(113) 각각에 미리 설정된 위치에 형성된 탐지홀(113a)을 통해, 셔틀지그(113) 상의 피검체의 정위치 여부를 확인하도록 구성된다. 구동부(114)의 2단계 속도제어를 통해 인덱스위치를 유지할 수 있다. 여기서, 구동부(114)는 서보모터로 구성되어 인덱스무빙을 제어할 수 있다. 이에 따라, 셔틀지그(113)를 소정의 거리만큼만 이동시킬 수 있다. The
인덱스센서(141a)는 제1 방향으로, 상호 이격되도록 한 쌍으로 형성될 수 있고, 한 쌍의 인덱스센서(141a) 사이의 거리는 피검체 사이의 거리와 대응되도록 구성될 수 있다. The
제2 정렬부(142)는 셔틀지그(113) 각각에 미리 설정된 레퍼런스마크(reference mark)를 인식하도록 구성된 감지카메라(142a)를 이용하여, 셔틀지그(113) 상의 피검체의 정위치 여부를 확인하도록 구성된다. 도 4에는 2*4 행렬의 셔틀지그(113)가 도시되는 바, 총 8개의 피검체가 탑재될 수 있는 구조이다. 8개의 공간 각각에, 피검체의 형태와 대응되는 레퍼런스마크를 미리 표시한 후, 피검체가 셔틀지그(113) 상에 탑재된 상태에서, 감지카메라(142a)를 이용하여 레퍼런스마크를 인식한다. 미리 표시된 레퍼런스마크로부터 피검체가 벗어난 경우, 피검체는 정위치가 아닌 것으로 판단하여, 위치를 재정렬할 수 있다. The second aligning
제2 정렬부(142)는 셔틀지그(113)가 초음파스캐닝모듈(120)에 진입하기 전인, 제1 초음파프로브 어레이(121) 이전에 구비되는 것이 바람직하며, 초음파스캐닝의 정확도를 극대화시킬 수 있다. The
제3 정렬부(143)는 초음파프로브 어레이(121, 122)에 의해 생성된 이미지정보를 기반으로, 셔틀지그(113) 각각에 미리 설정된 레퍼런스마크를 보정하도록 형성된다. 초음파프로브 어레이(121, 122)로부터 취득된 정보는 프로세서(160)로 전송되어, 이미지정보가 생성되는데, 상기 이미지정보에는 레퍼런스마크가 함께 확인이 되기 때문에, 레퍼런스마크 자체의 위치가 정위치로 표시되었는지 확인하는 것이다. 만약, 레퍼런스마크의 위치가 정위치가 아닐 경우, 셔틀지그(113) 상에 표시된 레퍼런스마크의 위치를 보정할 수 있다. The third aligning
상기의 제1 내지 제3 정렬부(141, 142, 143)는 순차적으로 수행되는 것이 바람직하다. 도 10을 참조하면, 제1 내지 제3 정렬부(141, 142, 143)를 이용하여, 셔틀지그 상의 피검체의 정위치 여부를 판단하는 방법의 순서도가 도시된다. Preferably, the first to
상기 방법은 단계(S110) 내지 단계(S130)을 포함한다. The method includes steps S110 to S130.
단계(S110)은 셔틀지그(113) 하측에 구비된 인덱스센서(141a) 및 상기 셔틀지그(113) 각각에 미리 설정된 위치에 형성된 탐지홀(113a)을 이용하되, 상기 셔틀지그(113)의 이송속도 제어를 기반으로 피검체의 정위치 여부를 판단하는 제1 정렬단계이다. Step S110 uses the
단계(S120)은 상기 셔틀지그(113) 각각에 미리 설정된 레퍼런스마크를 인식하도록 구성된 감지카메라(142a)를 이용하여, 피검체의 정위치 여부를 확인하는 제2 정렬단계이다. Step S120 is a second alignment step of checking whether the subject is in the right position by using the
단계(S130)은 초음파프로브 어레이(121, 122)에 의해 생성된 이미지정보를 기반으로, 상기 셔틀지그(113) 각각에 미리 설정된 레퍼런스마크를 보정하도록 형성된 제3 정렬단계이다. Step S130 is a third alignment step formed to correct reference marks preset on each of the shuttle jigs 113 based on the image information generated by the
도 11 및 12를 참조하여, 본 발명에 따른 초음파검사 시스템의 얼라이먼트 전체 과정을 설명한다. Referring to FIGS. 11 and 12, the entire alignment process of the ultrasonic inspection system according to the present invention will be described.
구동부(114)는 인덱스무빙을 제어하는 서보모터(141b) 및 로터리엔코더(rotary encoder)(141c)를 포함한다. 구동부(114)는 컨베이어벨트 형태의 이송부(112)와 연결되며, 구동부(114)의 타측에는 구동부(114)의 텐션을 제어하는 텐션조절부(105)가 구비된다. The
*구동부(114) 및 텐션조절부(105) 사이에는 벨트텐션유지부(ROSTA)(104)가 위치되며, 상하방향으로 롤러를 이동시킴으로써, 이송부(112)의 텐션을 조절한다. * A belt tension maintaining unit (ROSTA) 104 is positioned between the driving
구동부(114)가 위치된 측을 전단이라 하고, 텐션조절부(105)가 위치된 측을 후단이라고 한다. 전단 측에는 제1 정렬부(141)가 구비되며, 제1 정렬부(141)의 후단에는 제2 정렬부(142)가 구비된다. 제2 정렬부(142)에 의해 피검체의 정위치가 확인된 경우, 셔틀지그(113)는 초음파스캐닝모듈(120)로 진입하도록 구성된다. 이 때, 초음파스캐닝모듈(120)에서는 초음파프로브 어레이(121, 122) 및 피검체 사이의 높이를 확인한 후, 피검체들 각각의 높이를 제어 가능하도록 구성된다. The side where the
마지막으로, 프로세서(160)에서는 초음파스캐닝모듈(120)에 의해 생성된 이미지정보를 기반으로, 셔틀지그(113)에 표시된 레퍼런스마크를 보정하도록 구성되며, 이를 제3 정렬부(143)라 한다. Finally, the
도 12를 참조하여, 전술한 제2 정렬단계(S120) 및 제3 정렬단계(S130) 사이에 수행되는 과정을 설명한다. Referring to FIG. 12, a process performed between the above-described second aligning step (S120) and third aligning step (S130) will be described.
상기 과정은 단계(S121) 내지 단계(S126)를 포함한다. The process includes steps S121 to S126.
단계(S121)는 상기 단계(S120)에서의 결과를 기반으로, 상기 초음파프로브 어레이의 높이를 조절하는 단계이다. 초음파스캐닝모듈(120)에서는 초음파프로브 어레이(121, 122) 및 피검체 사이의 높이를 확인한 후, 피검체들 각각의 높이를 조절하는 것을 의미한다. Step S121 is a step of adjusting the height of the ultrasonic probe array based on the result of step S120. In the ultrasound scanning module 120, it means that after checking the height between the
단계(S122)는 초음파스캐닝모듈(120) 중 제1 초음파프로브 어레이(121)를 통해, 피검체의 상면에 초음파스캐닝이 수행되는 단계이다. In step S122, ultrasonic scanning is performed on the upper surface of the subject through the first
단계(S123)는 피검체에 미리 설정된 방식으로 1차건조가 수행되는 단계로서, 본 발명의 일 예시적 구조에서는 에어건조부(151, 152)를 통해 수행된다. Step S123 is a step in which primary drying is performed on the test subject in a preset manner, and is performed through the
단계(S124)는 반전모듈(130)을 통해, 피검체의 상하가 반전되는 단계이다. Step S124 is a step of inverting the top and bottom of the subject through the
단계(S125)는 초음파스캐닝모듈(120) 중 제2 초음파프로브 어레이(122)를 통해, 상기 피검체의 하면에 초음파스캐닝이 수행되는 단계이다. In step S125, ultrasonic scanning is performed on the lower surface of the subject through the second
단계(S126)는 피검체에 미리 설정된 방식으로 2차건조가 수행되는 단계로서, 전술한 에어건조부(151, 152)에 의해 피검체가 건조된다. Step S126 is a step in which secondary drying is performed on the inspected object in a preset manner, and the inspected object is dried by the
한편, 본 발명에 따른 초음파검사 시스템은 프로세서(160)를 포함한다. 프로세서(160)는 초음파검사 시스템의 구성들을 제어함과 동시에, 초음파스캐닝모듈(120)로부터 전송된 정보를 기반으로 이미지정보를 생성하는 연산처리를 수행한다. Meanwhile, the ultrasound examination system according to the present invention includes a
프로세서(160)는 피검체로부터 반사되는 에코신호를 활용하여 피검체의 내부 이미지를 생성할 수 있다. 프로세서(160)는 연산 처리 기능을 갖는 CPU, GPU, AP, 또는 그 조합의 형태 등으로 구현될 수 있고, 필요에 따라 DRAM, 플래시 메모리, SSD, 기타 다양한 형태의 메모리와 함께 구비될 수 있다.The
도 13을 참조하면, 피검체의 내부 이미지, 즉 경계면패턴 이미지가 생성되면, 이를 통해 피검체가 어떤 종류의 제조 결함들을 갖는지가 판정될 수 있다. 예를 들면, 경계면패턴 이미지로부터 DBC(direct bonded copper) 크랙, 솔더 보이드, EMC(epoxy mold compound) 박리, 스페이서 비틀림, DMC 보이드 및 세라믹 패턴 박리 등과 같은 제조 결함들이 존재하는지 여부가 판정될 수 있다. Referring to FIG. 13 , when an internal image of the object under examination, that is, an interface pattern image is generated, it is possible to determine what kind of manufacturing defects the object under test has. For example, it can be determined whether manufacturing defects such as direct bonded copper (DBC) cracks, solder voids, EMC (epoxy mold compound) peeling, spacer distortion, DMC voids, and ceramic pattern peeling exist from the interface pattern image.
구체적으로, 도 13의 (a)는 DBC 크랙이 발생된 상태를 도시하고, (b)는 솔더 보이드(solder void)가 발생된 상태를 도시하며, (c)는 EMC 박리가 발생된 상태를 도시하고, (d)는 스페이서가 틀어진 상태를 확인할 수 있다. Specifically, (a) of FIG. 13 shows a state in which DBC cracks have occurred, (b) shows a state in which solder voids have occurred, and (c) shows a state in which EMC peeling has occurred. And, (d) can confirm the twisted state of the spacer.
본 발명에서 상기 실시형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 하고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다. The above embodiment in the present invention is an example, and the present invention is not limited thereto. Anything that has substantially the same configuration as the technical concept described in the claims of the present invention and achieves the same effect is included in the technical scope of the present invention.
101: 로더매거진 모듈
102: 언로더매거진 모듈
110: 컨베이어모듈
120: 초음파스태닝모듈
130: 반전모듈
140: 정렬확인모듈
160: 프로세서101: loader magazine module
102: unloader magazine module
110: conveyor module
120: ultrasonic scanning module
130: inversion module
140: alignment confirmation module
160: processor
Claims (10)
상기 피검체를 제1 방향으로 이송시키는 컨베이어모듈;
상기 컨베이어모듈 상에 위치된 피검체를 대상으로 초음파스캐닝을 수행하는초음파스캐닝모듈;
상기 컨베이어모듈은,
상기 제1 방향으로 연장되며, 상기 제1 방향으로 피검체를 이동시키는 이송부; 및
상기 이송부 상에 배치되며, 피검체가 M*N 행렬(M 및 N은 자연수)의 배열상태로 안착된 상태에서 상기 제1 방향으로 이송시키는 셔틀지그; 를 포함하며,
상기 초음파프로브 어레이는,
초음파프로브가 상기 M행과 대응되는 병렬 구조로 배열된,
초음파검사 장치. An ultrasonic inspection device that detects defects in an object through ultrasonic scanning,
a conveyor module for transporting the object under test in a first direction;
an ultrasonic scanning module performing ultrasonic scanning on an object positioned on the conveyor module;
The conveyor module,
a transfer unit extending in the first direction and moving the object under examination in the first direction; and
a shuttle jig disposed on the transfer unit and transporting the object in the first direction while the subject is seated in an M*N matrix arrangement (M and N are natural numbers); Including,
The ultrasonic probe array,
Ultrasonic probes are arranged in a parallel structure corresponding to the M row,
ultrasound examination device.
상기 초음파프로브 어레이는,
상기 M이 2인, 듀얼(dual) 초음파프로브로 형성된,
초음파검사 장치. The method of claim 1,
The ultrasonic probe array,
Formed as a dual ultrasound probe, where M is 2,
ultrasound examination device.
상기 초음파검사 장치는,
상기 셔틀지그 상의 피검체의 정위치 여부를 판단하는 정렬확인모듈; 을 더 포함하며,
상기 정렬확인모듈은,
상기 셔틀지그 하측에 구비된 인덱스센서 및 상기 셔틀지그 각각에 미리 설정된 위치에 형성된 탐지홀을 통해, 상기 셔틀지그 상의 피검체의 정위치 여부를 확인하는 제1 정렬부; 를 포함하고,
상기 제1 정렬부는,
상기 컨베이어모듈에 의한, 상기 셔틀지그의 이송속도 제어를 기반으로 하는,
초음파검사 장치. The method of claim 1,
The ultrasonic inspection device,
an alignment check module for determining whether the subject is in the right position on the shuttle jig; Including more,
The alignment confirmation module,
a first aligning unit that checks whether an object under test is positioned on the shuttle jig through an index sensor provided below the shuttle jig and a detection hole formed at a preset position in each of the shuttle jig; including,
The first alignment part,
Based on the control of the transfer speed of the shuttle jig by the conveyor module,
ultrasound examination device.
상기 정렬확인모듈은,
상기 셔틀지그 각각에 미리 설정된 레퍼런스마크를 인식하도록 구성된 감지카메라를 이용하여, 상기 셔틀지그 상의 피검체의 정위치 여부를 확인하는 제2 정렬부; 를 더 포함하며,
상기 초음파스캐닝모듈은,
상기 제1 방향을 기준으로, 상기 제2 정렬부 후단에 배치되는,
초음파검사 장치. The method of claim 3,
The alignment confirmation module,
a second aligning unit that checks whether an object under test is positioned on the shuttle jig by using a detection camera configured to recognize a preset reference mark on each shuttle jig; Including more,
The ultrasonic scanning module,
Based on the first direction, disposed at the rear end of the second alignment unit,
ultrasound examination device.
상기 정렬확인모듈은,
상기 초음파프로브 어레이에 의해 생성된 이미지정보를 기반으로, 상기 셔틀지그 각각에 미리 설정된 레퍼런스마크를 보정하도록 형성된 제3 정렬부; 를 더 포함하는,
초음파검사 장치. The method of claim 4,
The alignment confirmation module,
a third aligning unit configured to calibrate preset reference marks on each of the shuttle jigs based on image information generated by the ultrasonic probe array; Including more,
ultrasound examination device.
상기 제1 정렬부의 인덱스센서는, 제1 방향으로, 피검체 사이의 거리만큼 상호 이격되도록 한 쌍으로 형성되며,
상기 제1 정렬부, 제2 정렬부 및 제3 정렬부는, 제1 방향을 기준으로 순차적으로 배치되는,
초음파검사 장치.The method of claim 5,
The index sensors of the first alignment unit are formed as a pair so as to be spaced apart from each other by the distance between the inspected objects in a first direction,
The first aligning part, the second aligning part, and the third aligning part are sequentially arranged based on the first direction,
ultrasound examination device.
상기 초음파스캐닝모듈은,
상기 피검체의 배열에 대응하도록 형성되는 초음파프로브 어레이를 포함하는
초음파검사 장치.The method of claim 1,
The ultrasonic scanning module,
Including an ultrasonic probe array formed to correspond to the arrangement of the subject
ultrasound examination device.
(a1) 셔틀지그 하측에 구비된 인덱스센서 및 상기 셔틀지그 각각에 미리 설정된 위치에 형성된 탐지홀을 이용하되, 상기 셔틀지그의 이송속도 제어를 기반으로 피검체의 정위치 여부를 판단하는 제1 정렬단계;
(a2) 상기 셔틀지그 각각에 미리 설정된 레퍼런스마크를 인식하도록 구성된 감지카메라를 이용하여, 피검체의 정위치 여부를 확인하는 제2 정렬단계; 및
(a3) 초음파프로브 어레이에 의해 생성된 이미지정보를 기반으로, 상기 셔틀지그 각각에 미리 설정된 레퍼런스마크를 보정하도록 형성된 제3 정렬단계; 를 포함하는,
방법. A method using the ultrasonic inspection apparatus according to claim 1,
(a1) A first alignment that determines whether the subject is in the correct position based on the transfer speed control of the shuttle jig using an index sensor provided at the lower side of the shuttle jig and a detection hole formed at a preset position in each of the shuttle jig step;
(a2) a second aligning step of checking whether the subject is in the right position by using a detection camera configured to recognize a preset reference mark on each of the shuttle jigs; and
(a3) a third alignment step configured to correct reference marks preset in each of the shuttle jigs based on image information generated by the ultrasonic probe array; including,
method.
상기 (a2) 단계 이후 및 상기 (a3) 단계 이전에는,
(a21) 상기 (a2) 단계에서의 결과를 기반으로, 상기 초음파프로브 어레이의 높이를 조절하는 단계;
(a22) 상기 초음파스캐닝모듈 중 제1 초음파프로브 어레이를 통해, 상기 피검체의 상면에 초음파스캐닝이 수행되는 단계;
(a23) 상기 피검체에 미리 설정된 방식으로 1차건조가 수행되는 단계;
(a24) 반전모듈을 통해, 상기 피검체의 상하가 반전되는 단계;
(a25) 상기 초음파스캐닝모듈 중 제2 초음파프로브 어레이를 통해, 상기 피검체의 하면에 초음파스캐닝이 수행되는 단계; 및
(a26) 상기 피검체에 미리 설정된 방식으로 2차건조가 수행되는 단계; 를 포함하며,
상기 (a21) 단계 내지 (a26) 단계는,
상기 피검체를 상기 제1 방향으로 이송시키는 컨베이어모듈을 통해, 순차적으로 수행되는,
방법. The method of claim 8,
After the step (a2) and before the step (a3),
(a21) adjusting the height of the ultrasonic probe array based on the result of step (a2);
(a22) performing ultrasound scanning on an upper surface of the object through a first ultrasound probe array of the ultrasound scanning module;
(a23) performing primary drying on the test subject in a preset manner;
(a24) inverting the top and bottom of the object through an inversion module;
(a25) performing ultrasonic scanning on the lower surface of the object through a second ultrasonic probe array of the ultrasonic scanning module; and
(a26) performing secondary drying on the test subject in a preset manner; Including,
In the steps (a21) to (a26),
Sequentially performed through a conveyor module that transports the subject in the first direction,
method.
상기 (a23) 단계의 1차건조 또는 상기 (a26) 단계의 2차건조는 제1 초음파프로브 어레이 및 제2 초음파프로브 어레이 후단에 각각 구비되는 에어건조부에 의해 수행되는,
방법.The method of claim 9,
The primary drying of the step (a23) or the secondary drying of the step (a26) is performed by an air drying unit provided at the rear of the first ultrasonic probe array and the second ultrasonic probe array, respectively.
method.
Priority Applications (1)
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