KR20230144924A - 패키징된 칩의 접촉 높이를 결정하는 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 패키징된 칩(10)의 접촉 높이를 얻는 시스템 및 방법을 제공한다. 특히, 패키징된 칩(10)의 접촉 높이를 결정하기 위한 시스템은 직접광을 방출하기 위한 제1 광원, 구조화된 광을 방출하기 위한 제2 광원, 패키징된 칩(10)의 제1 세트의 이미지(51) 및 패키징된 칩(10)의 제2 세트의 이미지(52)를 캡처하기 위해 패키징된 칩(10)을 향하는 2개 이상의 카메라(41, 42, 43), 및 패키징된 칩(10)의 접촉 높이를 결정하기 위해 카메라(41, 42, 43)에 의해 캡처된 제1 세트의 이미지(51) 및 제2 세트의 이미지(52)를 처리하는 적어도 하나의 프로세서(61)를 포함한다. 카메라(41, 42, 43)는 첫 번째 광원이 패키징된 칩(10)을 향해 직접 빛을 방출할 때 첫 번째 이미지 세트(51)를 캡처하고 두 번째 광원이 패키지된 칩(10)을 향해 구조화된 빛 방출할 때 두 번째 이미지 세트(52)를 캡처한다..
Description
본 발명은 칩 접점의 검사에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 패키징된 칩, 특히 BGA(Ball Grid Array) 패키지 및 LGA(Land Grid Array) 패키징된 칩의 접점 높이를 측정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
패키징된 칩(packaged chip)은 기판 패키지 내에 몰딩된 칩 형태의 집적 회로를 갖고, 집적 회로로의 전기 흐름을 허용하는 하나 이상의 노출된 패드를 갖는 반도체 디바이스를 지칭한다. 패키징된 칩은 사용용도를 고려하여 다양한 형태의 패키징 기술을 기반으로 제작될 수 있다.
특히, 패키징된 칩은 BGA(Ball Grid Array) 패키지 또는 LGA(Land Grid Array) 패키지 내에 몰딩된 칩 형태의 집적 회로를 갖는 일종의 반도체 장치를 의미할 수 있다. 이러한 유형의 패키징된 칩은 다수의 솔더 볼 또는 솔더 패드를 사용하여 회로 기판에 표면 실장되도록 설계되었다. 솔더 볼 또는 솔더 패드는 이러한 유형의 패키징된 칩의 노출된 패드에 표면 실장 전에 부착되어야 한다. 이와 같이 이러한 유형의 패키징된 칩의 경우 솔더 볼 또는 솔더 패드가 접점으로 간주될 수 있다. 이것으로, 솔더 볼 또는 솔더 패드가 부착된 이러한 유형의 패키징된 칩은 회로 기판의 패드에 배치될 수 있고 리플로 솔더링 작업을 통해 거기에 솔더링될 수 있다.
솔더 볼 또는 솔더 패드가 이러한 유형의 패키징된 칩에 부착되기 위해, 이러한 유형의 패키징된 칩은 솔더 볼 또는 솔더 패드가 노출된 패드에 접착되도록 낮은 열에 노출된다. 그러나 이 과정에서 모든 솔더 볼 또는 솔더 패드가 이러한 유형의 패키징된 칩에 제대로 접착되지 않을 수 있기 때문에 솔더 볼 또는 솔더 패드의 높이가 다를 수 있다. 이로 인해, 이러한 유형의 패키징된 칩 전체에 걸쳐 전체적인 불균일성이 발생할 수 있다. 이와 같이, 이러한 유형의 패키징된 칩은 리플로우 솔더링 작업 중에 인쇄 회로 기판에 완전히 부착되지 않을 수 있다. 따라서 패키징된 칩의 접점 높이를 측정할 수 있는 시스템 및 방법은 최종 조립된 회로 기판의 고장률을 최소화하는 데 중요하다.
패키징된 칩의 접점 높이를 측정하는 시스템 및 방법과 관련하여 종래 기술에 비해 몇 가지 개시된 기술이 있다. 그 중 WO2010011124A는 x, y 및 z 차원에서 스케일링 인자를 이용하는 전자 부품의 접촉 요소의 위치를 측정하기 위한 방법 및 수단을 개시한다. 스케일링 계수는 교정 절차 중에 결정된다. 이 종래 기술에서, 제1 이미지 포인트와 제2 이미지 포인트 사이의 변위를 획득하여 높이 차이를 측정하는 프로세스의 일부로, 캘리브레이션 작업은 접촉 요소의 각 포인트에 대해 제1 카메라에 기록된 이미지 포인트를 제2 및 제3 카메라에 기록된 대응하는 이미지 포인트에 맵핑한다.
또 다른 공개된 기술은 US20100177192A1로서, 구조광을 측정 대상물에 조사하는 조사 장치, 광 패턴에 의해 조사된 측정 대상물로부터 반사광을 영상화하여 이미지 데이터를 얻는 촬상 장치, 상기 촬상소자에 의해 촬상된 화상 데이터에 기초하여 측정 대상물의 각종 좌표 위치에서의 높이를 측정하는 화상 처리 장치 및 왜곡 보정을 행하는 보정 연산 장치를 포함한다. 특히, 이 공개 기술은 접점 높이를 측정하기 위해 4개의 상이한 패턴 조명을 사용한다는 점을 명시한다.
그러나 직사광과 구조광을 모두 사용하여 패키지 장치의 접점 높이를 정확하게 계산하는 것은 전술한 선행 기술에 해결책이 개시되지 않았다. 따라서 특히 BGA(Ball Grid Array) 패키지 및 LGA(Land Grid Array) 패키지의 칩에 대해 패키징된 칩의 접점 높이를 측정하기 위한 시스템 및 방법을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 하나의 단일 패턴광을 사용하는 것이 검사 시간을 단축하기 위해 바람직하다.
본 발명의 주된 목적은 패키징된 칩의 접점 높이를 측정하기 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 패키징된 칩의 접점 높이를 측정하기 위해 직사광(direct light)과 구조광(structured light)을 사용한다. 특히, 직사광은 패키징된 칩의 접점과 획득할 제1 기준점 사이의 높이를 허용해야 하며, 구조광은 패키징된 칩의 패키지 표면에 있는 포인트와 획득할 두 번째 기준점 사이의 높이를 허용해야 한다. 이러한 높이 사이의 절대 차이는 패키징된 칩의 접점 높이 측정을 허용한다.
본 발명의 결과, 패키징된 칩의 접점 높이의 측정은 접점 높이를 측정하기 위해 하나 이상의 기준점을 기준으로 패키징된 칩 상의 둘 이상의 별개의 포인트의 높이가 얻어질 수 있기 때문에 정확도가 향상된다. 또한, 본 발명은 검사 프로세스에서 동일 평면성 테스트에 잠재적으로 사용될 수 있다.
패키징된 칩의 접점 높이를 측정하는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하는 본 발명은, 직사광을 방출하는 제1광원, 구조광을 방출하는 제2 광원, 패키징된 칩의 제1 이미지 세트 그리고 패키징된 칩의 제2 이미지 세트를 캡처하기 위하여 패키징된 칩을 향하는 2개 이상의 카메라, 및 패키징된 칩의 접점 높이를 측정하기 위해 카메라에 의해 캡처된 제1 이미지 세트 및 제2 이미지 세트를 처리하는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 카메라는 제1 광원이 패키징된 칩을 향해 직사광을 방출할 때 제1 이미지 세트를 캡처하고, 제2 광원이 패키징된 칩을 향해 구조광을 방출할 때 제2 이미지 세트를 캡처한다.
바람직하게는, 프로세서가 제1 이미지 세트로부터 패키징된 칩의 하나 이상의 접점의 위치를 도출하기 위한 접점 결정 모듈, 패키징된 칩의 접점의 위치와 제1 기준점 사이의 제2 상대 측정값에 기초하여 제1 높이를 도출하기 위한 제1 높이 측정 모듈, 제2 이미지 세트로부터 패키징된 칩의 패키지 표면을 따라 하나 이상의 포인트를 도출하기 위한 패키지 표면 결정 모듈, 패키징된 칩의 패키지 표면을 따른 포인트와 제2 기준점 사이의 제2 상대 측정값에 기초하여 제2 높이를 도출하기 위한 제2 높이 측정 모듈, 및 제1 높이와 제2 높이 사이의 절대 차이에 기초하여 패키징된 칩의 접점 높이를 계산하기 위한 접점 높이 측정 모듈을 포함하는 하나 이상의 모듈을 작동시킨다.
바람직하게는, 프로세서에 의해 작동되는 패키지 표면 결정 모듈이, 제2 이미지 세트의 각 이미지를 하나 이상의 서브-이미지로 분할하기 위한 이미지 분할 서브-모듈, 각 서브-이미지 내에 존재하는 밝은 프린지 부분 및 어두운 프린지 부분을 결정하기 위한 프린지 결정 서브-모듈, 및 서브-이미지의 각각의 어두운 프린지 부분의 중심 내에 위치할 하나 이상의 지정된 포인트를 할당하기 위한 포인트 지정 서브-모듈 중에서 하나 이상의 서브-모듈을 포함한다.
바람직하게는, 프로세서에 의해 작동되는 패키지 표면 결정 모듈은, 남아 있는 하위 이미지를 따라 세로 중심선에 위치하거나 가까이에 위치하거나 둘 다에 위치하는 포인트에 대해 하나 이상의 지정된 포인트를 필터링하기 위한 제1 포인트 필터 서브-모듈을 더 포함한다.
바람직하게는, 프로세서에 의해 작동되는 제2 높이 측정 모듈은, 패키징된 칩의 패키지 표면을 따라 남는 포인트에 대해 하나 이상의 지정된 포인트를 필터링하기 위한 제2 포인트 필터 서브-모듈을 포함하는 하나 이상의 서브-모듈을 포함한다.
바람직하게는, 카메라가, 패키징된 칩(10)에 대해 수직으로 배열된 제1 카메라, 및 제1 카메라에 대해 제1 각도로 그리고 패키징된 칩에 대해 제2 각도로 배열된 제2 카메라를 포함한다.
또한, 패키징된 칩의 접점 높이를 측정하는 방법을 제공하기 위한 본 발명은, 2개 이상의 카메라가 패키징된 칩을 향하도록 하는 단계, 제1 광원에 의해 직사광을 방출하는 단계, 제2 광원에 의해 구조광을 방출하는 단계, 카메라에 의해 패키징된 칩의 제1 이미지 세트와 패키징된 칩의 제2 이미지 세트를 캡처하는 단계, 및 패키징된 칩의 접점 높이를 측정하기 위하여, 적어도 하나의 프로세서에 의해, 카메라에 의해 캡처된 제1 이미지 세트 및 제2 이미지 세트를 처리하는 단계를 포함한다. 카메라에 의해 패키징된 칩의 제1 이미지 세트와 패키징된 칩의 제2 이미지 세트를 캡처하는 단계에서, 카메라는 제1 광원이 패키징된 칩을 향해 직사광을 방출할 때 제1 이미지 세트를 캡처하고, 제2 광원이 패키징된 칩을 향해 구조광을 방출할 때 제2 이미지 세트를 캡처한다.
바람직하게는, 패키징된 칩의 접점 높이를 측정하기 위하여, 적어도 하나의 프로세서에 의해, 카메라에 의해 캡처된 제1 이미지 세트 및 제2 이미지 세트를 처리하는 단계는, 프로세서에 의해 작동되는 접점 결정 모듈에 의해 제1 이미지 세트로부터 패키징된 칩의 하나 이상의 접촉의 위치를 도출하는 단계, 프로세서에 의해 작동되는 제1 높이 측정 모듈에 의해, 패키징된 칩의 접점의 위치와 제1 기준점 사이의 제1 상대 측정값에 기초하여 제1 높이를 유도하는 단계, 프로세서에 의해 작동되는 패키지 표면 결정 모듈에 의해 제2 이미지 세트로부터 패키징된 칩의 패키지 표면을 따라 하나 이상의 포인트를 유도하는 단계, 프로세서에 의해 작동되는 제2 높이 측정 모듈에 의해, 패키징된 칩의 패키지 표면을 따른 포인트들과 제2 기준 지점 사이의 제2 상대 측정값에 기초하여 제2 높이를 유도하는 단계, 및 프로세서에 의해 작동되는 접점 높이 측정 모듈에 의해, 제1 높이와 제2 높이 사이의 절대차에 기초하여 패키징된 칩의 접점 높이를 계산하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 프로세서에 의해 작동되는 패키지 표면 결정 모듈에 의해 제2 이미지 세트로부터 패키징된 칩의 패키지 표면을 따라 하나 이상의 포인트를 유도하는 단계는, 패키지 표면 결정 모듈의 이미지 분할 서브-모듈에 의해 제2 이미지 세트의 각 이미지를 하나 이상의 서브-이미지로 분할하는 단계, 상기 패키지 표면 판단 모듈의 프린지 판단 서브-모듈에 의해 각 서브-이미지 내에 존재하는 밝은 프린지 부분 및 어두운 프린지 부분을 결정하는 단계, 그리고 패키지 표면 결정 모듈의 포인트 지정 서브-모듈에 의해 서브-이미지의 각각의 어두운 프린지 부분의 중심 내에 위치할 하나 이상의 지정된 포인트를 할당하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 프로세서에 의해 작동되는 패키지 표면 결정 모듈에 의해 제2 이미지 세트로부터 패키징된 칩의 패키지 표면을 따라 하나 이상의 포인트를 유도하는 단계는, 패키지 표면 결정 모듈의 제1 포인트 필터 서브-모듈에 의해. 상기 서브-이미지를 따라 수직 중심선 상에 위치하거나, 근접하게 위치하거나, 또는 둘 다에 위치하는 포인트에 대해 하나 이상의 지정 포인트를 필터링하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 프로세서에 의해 작동되는 제2 높이 측정 모듈에 의해, 패키징된 칩의 패키지 표면을 따른 포인트들과 미리 결정된 기준 지점 사이의 제2 상대 측정값에 기초하여 제2 높이를 유도하는 단계는, 제2 높이 측정 모듈의 제2 포인트 필터 서브-모듈에 의해 패키징된 칩(10)의 패키지 표면(12)을 따라 남아 있는 포인트에 대해 하나 이상의 지정된 포인트를 필터링하는 단계를 더 포함한다.
당업자는 발명이 목적을 수행하고 언급된 목적과 이점뿐만이 아니라 그에 내재된 이점을 달성하기 위해 적합하다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 본 명세서에 기술된 실시예는 본 발명의 범위에 대한 제한으로 의도되지 않는다.
본 발명의 이해를 돕기 위해, 이하의 설명과 관련하여 고려될 때 그의 구성 및 작동 및 그의 많은 장점이 쉽게 이해되고 인식될 수 있는 바람직한 실시예가 첨부된 도면에 예시되어 있다.
도 1은 패키징된 칩의 접점 높이를 측정하기 위한 본 발명의 시스템을 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 평면도를 도시하는 도면이다.
도 3a는 본 발명의 제1 조명 유닛이 패키징된 칩을 향해 직사광을 방출하는 제1 광원으로 동작하는 구성을 도시한 도면이다.
도 3b는 본 발명의 제2 조명 유닛이 패키징된 칩을 향해 구조광을 방출하는 제2 광원으로 동작하는 구성을 도시한 도면이다.
도 4a는 패키징된 칩이 제1 광원으로부터 직사광을 수신함에 따라 제1 카메라에 의해 캡처된 이미지인, 제1 이미지 세트의 패키징된 칩의 제1 이미지를 도시한 도면이다.
도 4b는 패키징된 칩이 제1 광원으로부터 직사광을 수신함에 따라 제2 카메라에 의해 캡처된 이미지인, 제1 이미지 세트의 패키징된 칩의 제2 이미지를 도시한 도면이다.
도 4c는 패키징된 칩이 제1 광원으로부터 직사광을 수신함에 따라 제2 카메라에 의해 캡처된 이미지인, 제1 이미지 세트의 패키징된 칩의 제3 이미지를 도시한 도면이다.
도 5a는 패키징된 칩이 제2 광원으로부터 직사광을 수신함에 따라 제1 카메라에 의해 캡처된 이미지인, 제2 이미지 세트의 패키징된 칩의 제1 이미지를 도시한 도면이다.
도 5b는 패키징된 칩이 제2 광원으로부터 직사광을 수신함에 따라 제2 카메라에 의해 캡처된 이미지인, 제2 이미지 세트의 패키징된 칩의 제2 이미지를 도시한 도면이다.
도 5c는 패키징된 칩이 제2 광원으로부터 직사광을 수신함에 따라 제3 카메라에 의해 캡처된 이미지인, 제2 이미지 세트의 패키징된 칩의 제3 이미지를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 동작을 제어하고 관리하는 컴퓨터의 세부 블록도를 도시한 도면이다.
도 7은 패키징된 칩의 패키지 표면에 대한 포인트 지정 및 필터링을 예시하는 순서도이다.
도 8a는 제1 기준 좌표 공간에서 매핑된 포인트들을 나타낸 도면이다.
도 8b는 제2 기준 좌표 공간에서 매핑된 포인트들을 나타낸 도면이다.
도 9는 제1 기준 좌표 공간에 따른 인식에 관한 제1 카메라의 뷰, 제2 기준 좌표 공간에 따른 인식에 관한 제2 카메라의 뷰, 및 기준 캘리브레이터의 지점과 패키징된 칩의 포인트 사이의 상대 측정을 도시한 도면이다.
도 1은 패키징된 칩의 접점 높이를 측정하기 위한 본 발명의 시스템을 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 평면도를 도시하는 도면이다.
도 3a는 본 발명의 제1 조명 유닛이 패키징된 칩을 향해 직사광을 방출하는 제1 광원으로 동작하는 구성을 도시한 도면이다.
도 3b는 본 발명의 제2 조명 유닛이 패키징된 칩을 향해 구조광을 방출하는 제2 광원으로 동작하는 구성을 도시한 도면이다.
도 4a는 패키징된 칩이 제1 광원으로부터 직사광을 수신함에 따라 제1 카메라에 의해 캡처된 이미지인, 제1 이미지 세트의 패키징된 칩의 제1 이미지를 도시한 도면이다.
도 4b는 패키징된 칩이 제1 광원으로부터 직사광을 수신함에 따라 제2 카메라에 의해 캡처된 이미지인, 제1 이미지 세트의 패키징된 칩의 제2 이미지를 도시한 도면이다.
도 4c는 패키징된 칩이 제1 광원으로부터 직사광을 수신함에 따라 제2 카메라에 의해 캡처된 이미지인, 제1 이미지 세트의 패키징된 칩의 제3 이미지를 도시한 도면이다.
도 5a는 패키징된 칩이 제2 광원으로부터 직사광을 수신함에 따라 제1 카메라에 의해 캡처된 이미지인, 제2 이미지 세트의 패키징된 칩의 제1 이미지를 도시한 도면이다.
도 5b는 패키징된 칩이 제2 광원으로부터 직사광을 수신함에 따라 제2 카메라에 의해 캡처된 이미지인, 제2 이미지 세트의 패키징된 칩의 제2 이미지를 도시한 도면이다.
도 5c는 패키징된 칩이 제2 광원으로부터 직사광을 수신함에 따라 제3 카메라에 의해 캡처된 이미지인, 제2 이미지 세트의 패키징된 칩의 제3 이미지를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 동작을 제어하고 관리하는 컴퓨터의 세부 블록도를 도시한 도면이다.
도 7은 패키징된 칩의 패키지 표면에 대한 포인트 지정 및 필터링을 예시하는 순서도이다.
도 8a는 제1 기준 좌표 공간에서 매핑된 포인트들을 나타낸 도면이다.
도 8b는 제2 기준 좌표 공간에서 매핑된 포인트들을 나타낸 도면이다.
도 9는 제1 기준 좌표 공간에 따른 인식에 관한 제1 카메라의 뷰, 제2 기준 좌표 공간에 따른 인식에 관한 제2 카메라의 뷰, 및 기준 캘리브레이터의 지점과 패키징된 칩의 포인트 사이의 상대 측정을 도시한 도면이다.
본 발명은 패키징된 칩의 하나 이상의 접점 높이를 측정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 공통 요소를 갖는 다수의 상이한 실시예로 제시될 수 있다. 본 발명의 개념에 따르면, 패키징된 칩이 수용되는 홀더부, 서로 다른 각도에서 칩의 이미지를 캡처하기 위해 패키징된 칩을 향하는 하나 이상의 카메라, 제1광원 및 제2광원의 역할을 하는 조명 유닛, 및 패키징된 칩의 접점 높이가 결정되도록 카메라에 의해 캡처된 이미지를 처리하는 컴퓨터를 포함한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 실시예로서 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 패키징된 칩(10)의 하나 이상의 접점 높이(H)를 결정하기 위한 본 발명의 시스템을 도시한다. 바람직하게는, 패키징된 칩(10)은 기판 패키징 공정에서 유래한다. 가장 바람직하게는, 패키징된 칩(10)은 하나 이상의 솔더 볼이 부착된 패키징된 칩(10)과 함께 표면 실장 기술과 호환된다. 이들 솔더 볼은 패키징된 칩(10)의 접점들로 간주될 수 있다. 또는 이들 솔더 볼은 솔더 패드로 대체될 수 있다. 따라서 솔더 볼과 관련된 설명은 솔더 패드에도 적용된다.
대안적으로, 패키징된 칩(10)은 리드 프레임 패키징 프로세스로부터 생성될 수 있고, 따라서 그의 접점으로서 리드를 가진다. 패키징된 칩(10)은 또한 칩-스케일 패키징, 리드 패키징, 리드리스 패키징, 플립 칩-볼 그리드 어레이 패키징 등과 같은 다른 관련 패키징 프로세스로부터 유래할 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 이와 같이, 본 발명의 시스템 및 방법의 설명은 이러한 종류의 패키징된 칩에도 적용될 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 패키징된 칩(10)은 바람직하게는 홀더 유닛(20)에 의해 직립 방식으로 제자리에 유지되거나 지지된다. 하나 이상의 조명 유닛(31, 32)은 패키징된 칩(10)을 향해 빛을 방출한다. 렌즈가 패키징된 칩(10)을 향하고 있는 하나 이상의 카메라(41, 42, 43)는 다중 뷰에서 그것의 이미지를 캡처할 수 있다. 애플리케이션 소프트웨어(610)를 실행하는 적어도 프로세서(61) 및 메모리 유닛(52)을 갖는 컴퓨터(60)는 패키징된 칩(10)의 접점 높이(H)를 얻기 위해 이들 이미지를 처리할 수 있다.
도 1에 따르면, 패키징된 칩(10), 홀더 유닛(20), 조명 유닛(31, 32) 및 하나 이상의 카메라(41, 42, 43)와 같은 도시된 특정 구성 요소는 측면에서 인지되도록 그려졌다는 점에 유의해야 한다. 도 2는 도 1에 대한 보완적인 도면으로 간주될 수 있으며, 이는 패키징된 칩(10), 홀더 유닛(20), 조명 유닛(31, 32) 및 하나 이상의 카메라(41, 42, 43)의 평면도를 도시한 것이다. 이것으로, 패키징된 칩(10), 홀더 유닛(20), 조명 유닛(31, 32) 및 하나 이상의 카메라(41, 42, 43)의 배열이 설명될 수 있다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 홀더 유닛(20)은 패키징된 칩(10)을 제자리에 고정함에 따라 패키징된 칩(10)의 상부에 배치됨을 알 수 있다. 홀더 유닛(20)은 바람직하게 프리즘 방식으로 작동하는 기계 팔의 엔드 이펙터일 수 있다. 홀더 유닛(20)에는 진공 흡입을 통해 패키징된 칩(10)을 적소에 유지 또는 지지하는 픽업 팁이 더 장착된다.
도 1과 도 2에서 조명 유닛(31, 32)은 패키징된 칩(10) 아래에 배치됨을 알 수 있다. 바람직하게는, 조명 유닛(31, 32)은 광이 패키징된 칩(10)을 향해 방출되도록 하기 위해 실질적으로 패키징된 칩(10)의 바닥을 향하여 포인트된다.
도 1과 도 2에서, 카메라(41, 42, 43)는 그들의 렌즈가 패키징된 칩(10)을 향하도록 패키징된 칩(10) 아래에 배열된다는 것을 알 수 있다. 카메라(41, 42, 43)는 패키징된 칩(10)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 카메라는 제1 카메라(41), 제2 카메라(42) 및 제3 카메라(43)를 포함한다.
특히, 제1 카메라(41)는 패키징된 칩(10)에 대해 수직으로 구성되며, 그 렌즈는 90°의 앙각으로 카메라를 향하여 직접 향하게 된다. 이는 패키징된 칩(10)의 "2차원" 이미지를 포착할 수 있도록 하기 위함이다. 제2 카메라(42)는 중심점인 제1 카메라(41)에 대해 제1 각도를 이루도록 배치되고, 그 렌즈는 패키징된 칩(10)에 대해 제2 각도를 이루도록 배치될 수 있다. 이 두 번째 각도는 0이 아닌 앙각, 바람직하게는 45°이다. 제3카메라(43)는 중심점인 제1카메라(41)에 대해 제3각도를 이루고, 렌즈가 패키징된 칩(10)에 대해 제4각도를 이루도록 배치될 수 있다. 이 네 번째 각도는 0이 아닌 앙각, 바람직하게는 45°이다. 제2 카메라(42) 및 제3 카메라(43)의 배열은 그들 각각이 패키징된 칩(10)의 "3차원" 이미지를 캡처할 수 있도록 하기 위한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 카메라(41, 42, 43)는 일직선으로 배열되고 서로 등거리에 있다.
카메라(41, 42, 43)의 이미지 센서는 sCMOS(scientific Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 기술로 제작된 액티브 픽셀 센서일 수 있다. 대안적으로, 카메라(41, 42, 43)의 이미지 센서는 CCD(charge-coupled device) 센서 기술일 수 있다. 또한, 카메라(41, 42, 43)는 더 나은 이미지 포커싱을 위해 틸트-시프트 렌즈를 사용할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 패키징된 칩(10)의 접점 높이(H)를 측정하기 위해 2개의 카메라만이 필요할 수 있으며, 하나의 카메라는 패키징된 칩(10)의 "2차원" 이미지를 캡처하고 다른 카메라는 "3차원" 이미지를 캡처한다. 이와 같이, 제3 카메라(43) 또는 임의의 추가 카메라는 패키징된 칩(10)의 "3차원" 이미지를 더 얻기 위해 사용되는 보조 카메라로 간주될 수 있다. 제1 카메라(41) 및 제3 카메라(43)에 의해 촬영된 이미지에 기초하여 패키징된 칩(10)의 접점 높이(H)를 측정하는 것은 제1 카메라에 의해 촬영된 이미지에 기초하여 패키징된 칩(10)의 접점 높이(H)를 측정하는 동작과 동일하다. 따라서 본 발명은 제1카메라(41)와 제2카메라(42)만을 이용하여 설명될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 시스템의 공간적 제약을 극복하기 위해서 거울이 포함될 수 있다. 특히, 패키징된 칩(10)의 이미지가 카메라(42, 43)의 렌즈에 반사될 수 있도록 제2 카메라(42)와 제3 카메라(43) 사이에 하나 이상의 각진 거울이 배치된다. 거울을 사용하면, 제2 카메라(42)와 제3 카메라(43)가 제1 카메라(41)에 더 가깝게 모여서 카메라(41, 42, 43)가 차지하는 공간을 줄일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 컴퓨터(60)는 통상적인 산업용 컴퓨터일 수 있다. 컴퓨터(60)의 프로세서(61)는 홀더 유닛(20), 조명 유닛(31, 32) 및 카메라(41, 42, 43)와 인터페이스 되는 것이 바람직하다. 실행 중인 애플리케이션 소프트웨어(610)의 지시에 따라 소프트웨어 명령 또는 컴퓨터 논리 명령의 스케줄링 및 실행을 수행해야 한다. 바람직하게는, 종래의 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field-programmable gate array) 또는 이들의 조합일 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 메모리부(62)는 프로세서(61)와 인터페이스 되는 것이 바람직하다. 메모리부(62)는 애플리케이션 소프트웨어(610)와 관련된 프로그램 파일을 저장하거나, 애플리케이션 소프트웨어(610)의 실행 시간 동안 처리 데이터를 임시로 저장할 수 있다.
도 3a는 제1 조명 유닛(31)이 패키징된 칩(10)을 향해 직사광(31a)을 방출하는 제1 광원으로서 동작하는 본 발명 내의 예를 도시한다. 반면, 도 3b는 제2 조명 유닛(32)이 패키징된 칩(10)을 향해 구조광(32a)을 방출하는 제2 광원으로서 동작하는 본 발명 내의 다른 예를 도시한다. 본 발명의 맥락에서 직사광(31a)은 패키징된 칩(10)을 향해 방해받지 않고 비추는 일종의 빛을 의미할 것이다. 반면, 구조광(32a)은 패키징된 칩(10)에 밝은 프린지 부분과 어두운 프린지 부분이 교대로 패턴을 형성하도록 하나 이상의 슬릿을 갖는 물체에 의해 가려진 패키징된 칩(10)을 향해 비추는 일종의 빛을 의미한다. 제1 조명 유닛(31)의 실시예는 복수의 발광 다이오드를 포함할 수 있고, 제2 조명 유닛(32)의 실시예는 레이저 소자, 프로젝터 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 하나는 제1 광원으로 작용하고 다른 하나는 제2 광원으로 작용하는 2개의 개별 조명 유닛(31, 32)이 있는 것이 바람직하지만, 대안적으로, 이들 조명 유닛(31, 32) 모두가 제1 광원 및 제2 광원으로서 모두 작용할 수 있는 단일 조명 유닛으로 통합될 수 있다.
도 4a 내지 4c는 카메라(41, 42, 43)에 의해 캡처된 패키징된 칩(10)의 제1 이미지 세트(51)를 도시한다. 이 제1 이미지 세트(51)로부터 보이는 것은 접점(11) 및 패키징된 칩(10)의 패키지 표면(12)이다. 바람직하게는, 제1 이미지 세트(51)는 제1 조명 유닛(31)이 패키징된 칩(10)을 향해 직사광을 방출할 때 캡처된다.
특히, 도 4a는 제1 카메라(41)에 의해 캡처된 이미지인 제1 이미지 세트(51)의 패키징된 칩(10)의 제1 이미지(511)를 도시한다. 도 4b는 제2 카메라(42)에 의해 캡처된 이미지인 이 제1 이미지 세트(51)의 패키징된 칩(10)의 제2 이미지(512)를 도시한다. 도 4c는 제3 카메라(43)에 의해 캡처된 이미지인 제1 이미지 세트(51)의 패키징된 칩(10)의 제3 이미지(513)를 도시한다. 특히, 제2 카메라(42) 및 제3 카메라(43)의 배열로 인해, 상기 제2 이미지(512) 및 제3 이미지(513)는 패키징된 칩(10)의 투시도이다.
도 5a 내지 도 5c는 카메라(41, 42, 43)에 의해 캡처된 패키징된 칩(10)의 제2 이미지 세트(52)를 도시한다. 이에 따르면, 제1 이미지 세트(52)는 패키징된 칩(10)의 패키지 표면(12) 및 접점(11)을 포함한다. 바람직하게는, 제2 이미지 세트(52)는 제2 조명 유닛(32)이 패키징된 칩(10)을 향해 구조광을 방출할 때 캡처된다. 이와 같이, 이 제2 이미지 세트(52)에서 패키징된 칩(10)의 각각의 이미지는 번갈아 밝은 프린지 부분과 어두운 프린지 부분을 갖는다.
특히, 도 5a는 제1 카메라(41)에 의해 캡처된 이미지인 제2 이미지 세트(51)의 패키징된 칩(10)의 제1 이미지(521)를 도시한다. 도 5b는 제2 카메라(42)에 의해 캡처된 이미지인 제2 이미지 세트(52)의 패키징된 칩(10)의 제2 이미지(522)를 도시한다. 도 5c는 제3 카메라(43)에 의해 캡처된 이미지인 제1 이미지 세트(52)의 패키징된 칩(10)의 제3 이미지(513)를 도시한다. 특히, 제2 카메라(42) 및 제3 카메라(43)의 배열로 인해, 상기 제2 이미지(522) 및 제3 이미지(523)는 패키징된 칩(10)의 투시도이다.
도 6은 패키징된 칩(10)의 접점 높이(H)를 측정하기 위해 본 발명의 동작을 제어하고 관리하는 컴퓨터(60)의 세부 블록도를 도시한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 프로세서(61)는 하나 이상의 모듈을 동작시킨다고 말할 수 있다. 보다 구체적으로, 이들 모듈은 알고리즘을 계산하고 본 발명의 시스템의 동작과 관련된 제어 명령을 생성하기 위해 프로세서(61)에서 동작하거나 실행하는 애플리케이션 소프트웨어(610)의 소프트웨어 모듈이다. 이러한 모듈은 마스터 제어 모듈(611), 이미지 처리 모듈(612), 캘리브레이션 모듈(613), 접점 결정 모듈(614), 제1 높이 측정 모듈(615), 패키지 표면 결정 모듈(616), 제2 높이 측정 모듈(617) 및 접점 높이 측정 모듈(618)을 포함할 수 있다. 제시된 모듈은 소프트웨어 실시예일 필요는 없으며 프로세서(61)에 연결되는 하드웨어 실시예일 수 있다. 앞서 언급한 모듈에 대한 추가 지원을 제공하기 위해 보조 모듈이 포함될 수 있다.
도 6에 도시된 마스터 제어 모듈(611)은, 하나 이상의 제어 구성을 통해 홀더 유닛(20), 조명 유닛(31, 32) 및 카메라(41, 42, 43)의 동작을 바람직하게 관리할 수 있다.
제1 제어 구성 예에서, 마스터 제어 모듈(611)은 홀더 유닛(20)을 작동시켜 생산 배치로부터 패키징된 칩(10)을 픽업하고 그것을 도 1과 도 2의 위치로 가져올 수 있다. 패키징된 칩(10)의 이미지가 캡처된 후, 마스터 제어 모듈(611)은 홀더 유닛(20)을 작동시켜 패키징된 칩(10)으로부터 멀리 배치하고 생산 배치로부터 후속 칩을 픽업할 수 있다.
제2 제어 구성 예에서, 마스터 제어 모듈(611)은 조명 유닛(31, 32)을 제어하여 그들의 동작 사이를 전환할 수 있다. 이는 제1 조명 유닛(31)이 일 순간에 직사광(31a)을 방출하고, 제2 조명 유닛(32)이 다른 순간에 구조광(32a)을 방출하도록 하기 위함이다.
제3 제어 구성 예에서, 마스터 제어 모듈(611)은 패키징된 칩(10)의 이미지를 동시에 캡처하도록 카메라(41, 42, 43)를 제어할 수 있다.
제4 제어 구성 예에서, 각각의 조명 유닛(31, 32)이 일 순간의 패키징된 칩(10)을 향한 직사광(31a)의 방출과 일 순간의 패키징된 칩(10)을 향한 구조광(32a)의 방출을 위해 그들의 동작을 전환하는 과정에서 카메라(41, 42, 43)가 패키징된 칩(10)의 이미지를 즉시 촬영할 수 있도록, 마스터 제어 모듈(611)은 제2 제어 구성과 제3 제어 구성 사이의 타이밍을 제어할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 이미지 처리 모듈(612)은, 바람직하게는 카메라(41, 42, 43)에 의해 캡처된 이미지를 전처리하여 후속 모듈에 의해 처리되도록 준비되게 할 수 있다. 특히, 이미지 처리 모듈(612)은 기존의 이미지 선명화 및 이미지 노이즈 제거 알고리즘을 이미지에 수행한다. 이는 패키징된 칩(10)의 접점을 정의하는 에지 또는 이미지 상의 밝은 프린지 부분 및 어두운 프린지 부분이 식별되도록 할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 캘리브레이션 모듈(613)은, 바람직하게는 좌표계로 정의되는 하나 이상의 기준 좌표 공간을 설정하거나 출력하는 역할을 한다. 바람직하게는, 캘리브레이션 모듈(613)은 캘리브레이션 동작을 구현하며, 그 설명은 종래 기술인 WO 2010/011124 A1과 유사할 수 있다.
캘리브레이션 작업에 대한 요약 설명은 다음과 같다. 레티큘을 갖는 기준 캘리브레이터(도 6에 도시되지 않음)는 홀더 유닛(20)에 의해 유지되거나 지지된다. 제1 조명 유닛(31)은 기준 캘리브레이터를 향하여 직사광(31a)을 방출할 수 있다. 그 후, 카메라(41, 42, 43)는 캘리브레이션 기준 이미지 세트를 형성하는 기준 캘리브레이터의 이미지를 캡처할 수 있다. 이러한 캘리브레이션 기준 이미지는 이미지 처리 모듈(612)에 의해 사전 처리된 후 캘리브레이션 모듈(613)에 의해 처리되어 제1 기준 좌표 공간 및 제2 기준 좌표 공간을 생성한다. 이들 기준 좌표 공간으로부터, 기준 좌표 공간을 실세계 측정으로 스케일링하기 위한, 바람직하게는 단위가 없는, 스케일 팩터 f 가 유도될 수 있다. 또한, 기준 캘리브레이터의 좌표를 유도하여 기준 좌표 공간에 매핑할 수 있다. 이것으로 캘리브레이션 작업에 대한 설명을 마친다.
캘리브레이션 모듈(613)의 기준 좌표 공간 결정 서브-모듈(6131)은 제1 카메라(41)에 의해 촬영된 기준 캘리브레이터의 제1 이미지를 기반으로 데카르트 좌표계로 정의된 제1 기준 좌표 공간을 도출할 수 있다.
제2 카메라(42)에 의해 촬영된 기준 캘리브레이터의 제2 이미지에 기초하여, 캘리브레이션 모듈(613)의 기준 좌표 공간 결정 서브-모듈(6131)은 제1 좌표 공간의 투시 투영을 유도할 수 있고, 이는 이후, 아핀 변환 데카르트 좌표계 또는 투영 변환 데카르트 좌표계로 정의되는, 제2 기준 좌표 공간으로 지칭될 것이다. 이는 두 번째 이미지가 기준 캘리브레이터의 투시도이기 때문이다. 따라서 이 두 번째 기준 좌표 공간에는 깊이 정보가 포함된다.
(기준 캘리브레이터의 제3 이미지를 캡처하기 위한) 제3 카메라(43) 또는 추가 카메라를 포함하면 제2 기준 좌표 공간과 유사한 성격의 추가 기준 좌표 공간을 생성할 수 있지만, 대신에 제1 좌표 공간에 대해 다른 원근 투영을 사용한다. 단순화를 위해 두 번째 기준 좌표 공간만 사용하는 것으로 설명한다. 다만, 제3 카메라(43) 또는 추가 카메라를 포함하여 도출되는 추가 기준 좌표 공간에 대해서는 제2 기준 좌표 공간에 대한 설명이 적용될 수 있다.
제1 기준 좌표 공간 내의 고유점은 제2 기준 좌표 공간 내의 하나 이상의 고유점들에 대응할 수 있다. 또한, 상기 제2 기준 좌표 공간의 상기 하나 이상의 고유점들은 상기 제1 기준 좌표 공간 내의 상기 고유점으로부터 직교 투영된 것으로 간주될 수 있다.
이것으로, 확립된 기준 좌표 공간은, 기준 캘리브레이터의 좌표와 함께, 패키징된 칩(10)의 접점 높이(H)를 얻기 위해 나중에 다른 모듈에 의해 나중에 사용될 수 있도록 메모리 유닛(62)에 영구적으로 또는 일시적으로 저장될 수 있다. 그 좌표 및 치수가 시스템에 의해 알려지고 그것의 존재에 대한 임의의 보상이 통상적인 수단을 통해 행해지기 때문에, 패키징된 칩(10)의 접점 높이(H)를 측정할 때 기준 캘리브레이터가 반드시 존재할 필요는 없다는 점에 유의해야 한다.
도 6에 도시된 바와 같은 접점 결정 모듈(614)은 최댓값에 대응하는 패키징된 칩(10)의 접점(11)의 위치 포인트를 결정하는 역할을 하며, 바람직하게는 패키징된 칩(10)의 패키지 표면(12)으로부터 가장 멀리 있는 솔더 볼 상의 포인트를 결정한다. 접점 결정 모듈(614)은 바람직하게는 이미지 처리 모듈(612)로부터 전처리된 제1 이미지 세트(51)를 수신한다. 접점 결정 모듈(614)은 선행 기술 WO 2010/011124 등에서 설명된 것과 유사하게 동작할 수 있다. 대안적으로, 제2 카메라(42) 및 제3 카메라(43)에 의해 인식되는 접점(11)의 드리워진 그림자에 기초하여 이들 위치를 결정하는 알고리즘을 통해 이들 포인트를 도출하려고 시도할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같은 제1 높이 측정 모듈(615)은 패키징된 칩(10)의 접점(11)과 기준 캘리브레이터 사이의 높이 또는 높이들을 결정하는 역할을 한다. 이는 메모리 유닛(62)에 이전에 저장된 기준 캘리브레이터의 좌표 및 기준 좌표 공간에 대해 결정된 접점(11)의 위치 포인트와 함께 제1 이미지 세트(51)를 매핑함으로써 행해진다.
특히, 제1 높이 측정 모듈(615)은 접점(11)과 제2 기준 좌표 공간에서 기준 캘리브레이터의 제1 기준점 사이의 측정치인 제1 상대 측정치 를 유도할 것이다. 제1 상대 측정치 를 획득한 후, 제1 높이 측정 모듈(615)은 제1 상대 측정치 와 스케일 팩터 f 사이의 곱셈 연산을 수행하여 곱으로서 제1 높이 를 획득할 수 있다. 이 제1 높이 는 실제 측정에서 패키징된 칩(10)의 접점(11)과 기준 캘리브레이터의 제1 기준점 사이의 실제 높이에 해당한다.
도 6에 도시된 바와 같은 패키지 표면 결정 모듈(616)은 패키징된 칩(10)의 패키지 표면(12)을 따라 포인트를 결정하는 역할을 한다. 패키지 표면 결정 모듈(616)은 바람직하게는 이미지 처리 모듈(612)로부터 전처리된 제2 이미지 세트(52)를 수신한다. 패키지 표면 결정 모듈(616)이 하나 이상의 서브-모듈을 포함하는 것이 추가로 도시되어 있으며, 이는 이미지 분할 서브-모듈(6161), 프린지 결정 서브-모듈(6162), 포인트 지정 서브-모듈(6163) 및 제1 포인트 필터 서브-모듈(6164)을 포함한다.
특히, 패키지 표면 결정 모듈(616)의 이미지 분할 서브-모듈(6161)은 제2 이미지 세트(52)의 각 이미지를 하나 이상의 서브-이미지, 바람직하게는 고정 영역으로, 분할하는 역할을 한다.
특히, 패키지 표면 결정 모듈(616)의 프린지 결정 서브-모듈(6162)은 각각의 서브-이미지를 수신하고 그 안에 존재하는 어두운 프린지 부분을 결정할 수 있다. 이것은 예를 들어, 강조될 어두운 프린지 부분에 대한 각각의 서브-이미지 내에서 콘트라스트 레벨을 알고리즘적으로 조정함으로써 행해질 수 있다. 바람직하게는, 그렇게 한 후에 서브-이미지를 가로지르는 어두운 프린지 부분의 폭과 길이에 모호성이 없다.
특히, 패키지 표면 판단 모듈(616)의 포인트 지정 서브-모듈(6163)은 바람직하게는 서브-이미지 내의 각각의 어두운 프린지 부분의 중심 내에 위치할 하나 이상의 지정된 포인트를, 패키징된 칩(10)의 패키지 표면(12)이 위치할 수 있는 잠재적인 포인트로 그들을 표시하기 위해, 할당한다. 먼저, 각 어두운 프린지 부분에 대해 포인트 지정 서브-모듈(6163)은 세로 가장자리를 따라 위치한 픽셀이 감지되는지 결정한다. 그러면 포인트 지정 서브-모듈(6163)은 어두운 프린지 부분의 중심 픽셀 포인트를 결정하고 지정된 포인트를 할당한다. 어떤 의미에서, 상기 어두운 프린지 부분의 중심 픽셀 포인트는 상기 어두운 프린지 부분의 "무게 중심"이라고 한다.
특히, 패키지 표면 결정 모듈(616)의 제1 포인트 필터 서브-모듈(6164)은 바람직하게는 남아있는 하위 이미지의 수직 중심선을 따라 위치하거나 가장 근접한 지점에 대해 포인트 지정 서브-모듈(6163)에 의해 지정되는 하나 이상의 지정된 포인트를 필터링한다. 이를 행하기 위해, 제1 포인트 필터 서브-모듈(6164)은 서브-이미지 내의 패키지 표면(12)을 가로지르는 수직 중심선을 추정하기 위하여 서브-이미지의 에지를 알고리즘적으로 유도할 수 있다. 바람직하게는, 수직 중심선으로부터 2픽셀의 오차 마진 내에 있는 지정된 포인트가 남아 있도록 선택된다.
서브-이미지가 제2 이미지 세트(52) 내의 제2 이미지(522) 또는 제3 이미지(523)로부터 기원하는 경우, 세로 중심선은 아핀 변환 또는 원근 변환을 통해 제2 이미지(522) 또는 제3 이미지(523)에서와 같이 패키징된 칩(10)의 대응하는 사시도와 실질적으로 평행하도록 변환될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 제2 높이 측정 모듈(617)은 패키징된 칩(10)의 패키지 표면(12)을 따른 포인트와 기준 캘리브레이터 사이의 높이 또는 높이들을 측정하는 역할을 한다. 이는 메모리 유닛(62)에 이전에 저장된 기준 캘리브레이터의 좌표 및 기준 좌표 공간에 대해 결정된 패키지 표면(12)의 지정된 포인트와 함께 제2 이미지 세트(52)를 매핑함으로써 행해진다.
특히, 제2 높이 측정 모듈(617)은 패키징된 칩(10)의 패키지 표면(12)을 따른 포인트와 제2 기준 좌표 공간에서 기준 캘리브레이터의 제2 기준점 사이의 측정치인 제2 상대 측정치 를 유도한다. 제2 상대 치수 를 획득한 후, 제2 높이 측정 모듈(617)은 제1 상대 치수 와 스케일 팩터 f 사이의 곱셈 연산을 수행하여 곱으로서 제2 높이 를 획득할 수 있다. 이 제2 높이 는 실세계 측정에서 패키징된 칩(10)의 패키지 표면(12)을 따른 포인트와 기준 캘리브레이터의 제2 기준점 사이의 실제 높이에 대응한다.
또한, 제2 높이 측정 모듈(617)은 제2 포인트 필터 서브-모듈(6171)을 포함하는 하나 이상의 서브-모듈을 포함하는 것으로 도시된다. 제2 포인트 필터 서브-모듈(6171)은 포인트 지정 서브-모듈(6163)에 의해 지정된 포인트를 추가로 필터링하는 역할을 한다. 이는 최소 평균 제곱 알고리즘을 통해 첫 번째 높이에 의해 정의된 평면을 참조하여 두 번째 높이의 오차 크기를 계산함으로써 수행된다. 이는 미리 결정된 임계값보다 높거나 낮은 오류 크기를 가질 수 있는 패키지 표면(12)을 따른 포인트를 걸러내는 역할을 한다. 이 오류 크기는 0과 1 사이의 범위를 가질 수 있다. 제1 예에서, 포인트의 오류 크기가 제1 미리 결정된 임계값 미만인 경우, 상기 포인트는 필터링될 것이다. 두 번째 예에서, 1에서 포인트의 오류 크기를 뺀 값이 두 번째 미리 결정된 임계값보다 크면 해당 포인트가 필터링된다.
도 6에 도시된 바와 같이 접점 높이 측정 모듈(618)은 하나 이상의 접점 높이(H)를 계산하는 역할을 하며, 접점 높이(H)는 패키징된 칩(10)의 접점(11)과 패키징된 칩(10)의 패키지 표면(12) 상의 포인트 사이의 높이이다. 특히, 제1 높이 와 제2 높이 사이의 절대차가 계산된다. 이를 통해 패키징된 칩(10)의 접점 높이(H)가 측정된다.
도 7은 패키지 표면 결정 모듈(616)에 의해 수행되는 패키징된 칩(10)의 패키지 표면(12) 상의 포인트의 지정 및 필터링을 예시하는 그림 순서도이다. 바람직하게는, 이것은 제2 이미지 세트(52) 내의 모든 이미지에 대해 수행된다. 일예로서, 제2 이미지 세트(52)의 제1 이미지(521)가 사용된다. 지정된 포인트의 지정을 설명하기 위해, 이 제1 이미지(521)는 밝은 프린지는 (B)로 표시되고 어두운 프린지는 (D)로 표시되는 방식으로 도시한다.
첫 번째 이미지(521)가 이미지 처리 모듈(611)에 의해 사전 처리된 후, 이미지 분할 모듈(6161)은 도시된 바와 같이 이미지를 고정된 영역의 하나 이상의 서브-이미지로 분할해야 한다. 그러면, 프린지 결정 모듈(6162) 및 포인트 지정 모듈(6163)에 의해 서브-이미지의 어두운 프린지 부분에 하나 이상의 포인트가 지정된다. 마지막으로, 서브-이미지 내의 패키지 표면(12) 상의 지정 포인트는 서브-이미지 내의 최종 지정 포인트가 남아 있도록 제1 포인트 필터 서브-모듈(6164) 및 제2 포인트 필터 모듈(6171)에 의해 필터링된다.
도 8a는 제1 카메라(41)의 관점에 따라 제1 기준 좌표 공간에서 매핑된 포인트를 도시한다. 도 8b는 제2 카메라(42)의 관점에 따라 제2 기준 좌표 공간에서 매핑된 포인트를 도시한다. 이들 도면은 제1 높이 측정 모듈(615) 및 제2 높이 측정 모듈(617) 내에서 발생하는 계산을 예시하기 위한 것이다.
도 9는 도 8a 및 도 8b에 대한 보완적인 도면으로 간주될 수 있다. 이는 도 8a의 제1 기준 좌표 공간에 대한 제1 카메라(41)의 시야각, 도 8b의 제2 기준 좌표 공간에 대한 제2 카메라(42)의 시야각, 및 접점 높이(H)의 측정을 위한 패키징된 칩(10)과 기준 캘리브레이터의 포인트 사이의 상대 측정치를 도시한다.
도 8a 및 도 9를 참조하면, 제1 기준 좌표 공간 내에는 그리드 셀 ABCD 가 존재한다. 이 그리드 셀 ABCD 는 내부에 포인트 X 1 , X 2 , X 3 및 X 4 를 포함한다. 이 첫 번째 참조 좌표 공간 내에서:
·
포인트 X 1 은 접점(11)에 해당한다.
·
포인트 X 2 는 패키지 표면(12) 상의 포인트에 해당한다.
·
포인트 X 3 은 기준 캘리브레이터의 첫 번째 기준점에 해당한다.
·
포인트 X 4 는 기준 캘리브레이터의 두 번째 기준점에 해당한다.
특히, X 1 과 X 3 은 동일한 좌표 위치를 점유하고, X 2 와 X 4 는 동일한 좌표 위치를 점유할 수 있다. 그리드 셀 ABCD 의 좌표를 기준으로 보간법, 보다 상세하게는 쌍선형 보간법이 결정될 제1 기준 좌표 공간 내의 포인트 X 1 , X 2 , X 3 및 X 4 의 정확한 좌표에 대해 채용될 수 있다.
도 8b 및 도 9를 참조하면, 제1 기준 좌표 공간 내에는 그리드 셀 A'B'C'D' 가 존재한다. 이 그리드 셀 A'B'C'D' 는 내부에 포인트 X 1 ' , X 2 ' , X 3 ' 및 X 4 ' 를 포함한다. 이 두 번째 참조 좌표 공간 내에서:
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포인트 X 1 ' 은 접점(11)에 해당한다.
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포인트 X 2 ' 는 패키지 표면(12) 상의 포인트에 해당한다.
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포인트 X 3 ' 은 기준 캘리브레이터의 첫 번째 기준점에 해당하며, 점 X 1 ' 에 대해 직각으로 투영된다.
·
포인트 X 4 ' 는 기준 캘리브레이터의 두 번째 기준점에 해당하며, 점 X 2 ' 에 대해 직각으로 투영된다.
도시된 바와 같이, 제2 기준 좌표 공간 내 점 X 1 ' , X 2 ' , X 3 ' 및 X 4 ' 는 제1 기준 좌표 공간의 포인트 X 1 , X 2 , X 3 및 X 4 에 대응된다. 유사하게, 그리드 셀 A'B'C'D' 의 좌표에 대한 보간법은 결정될 제2 기준 좌표 공간 내의 포인트 X 1 ' , X 2 ' , X 3 ' 및 X 4 ' 의 정확한 좌표에 대해 사용될 수 있다. 이 두 번째 참조 좌표 공간 내에 깊이 정보가 포함되어 있으므로 이제 각 포인트 X 1 ' , X 2 ' , X 3 ' 및 X 4 ' 사이에 거리가 존재한다.
이 제2 기준 좌표 공간으로부터, 패키징된 칩(10)의 접점(11)(포인트 X 1 ' )와 기준 캘리브레이터의 제1 기준 포인트(포인트 X 3 ' ) 사이의 제1 상대 측정값 가 계산될 수 있다. 또한, 패키징된 칩(10)의 패키지 표면(12) 상의 포인트(포인트 X 2 ' )과 기준 캘리브레이터의 제1 포인트(포인트 X 4 ' ) 사이의 제2 상대 측정치 가 계산될 수 있다.
그것으로, 제1 높이 및 제2 높이 를 얻기 위해, 제1 상대 측정치 및 제2 상대 측정치 는 이전에 캘리브레이션 모듈(613)에 의해 유도된 스케일 팩터 f 를 사용하여 곱해질 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 높이 는 실세계 측정에서 패키징된 칩(10)의 접점(12)과 기준 캘리브레이터의 제1 기준점 사이의 실제 높이이다. 제2 높이 는 패키징된 칩(10)의 패키지 표면(12)을 따른 포인트와 실제 측정에서 기준 캘리브레이터의 제2 기준점 사이의 실제 높이이다.
접점 높이 측정 모듈(618)은 제1 높이 와 제2 높이 사이의 절대차를 계산함으로써 접점(11)과 패키지 표면(12) 상의 포인트 사이의 접점 높이(H)를 유도할 것이다.
도시되지는 않았지만, 본 발명의 방법의 간략한 개요가 기술될 수 있다. 바람직하게는, 방법의 단계 이전에, 캘리브레이션 모듈(613)에 의해 제1 기준 좌표 공간 및 제2 기준 좌표 공간의 설정을 위한 캘리브레이션 작업이 수행되어야 한다.
먼저, 단계 1에서 홀더 유닛(20)은 생산 배치로부터 패키징된 칩(10)을 픽업하고 이를 도 1 및 도 2에 따라 배치한다.
단계 2에서, 애플리케이션 소프트웨어(610)는 패키징된 칩(10)을 향해 직사광(31a)을 비추기 위해 제1 조명 유닛(31)을 동작시킬 수 있다.
단계 3에서, 애플리케이션 소프트웨어(610)는 카메라(41, 42, 43) 각각이 패키징된 칩(10)의 이미지를 캡처하도록 지시하여 제1 이미지 세트(51)를 얻을 수 있다. 이 제1 이미지 세트(51)는 카메라(41, 42, 43) 자체 내에 저장될 수 있다.
단계 4에서, 애플리케이션 소프트웨어(610)는 구조광(32a)을 패키징된 칩(10)을 향해 비추기 위해 제2 조명 유닛(32)을 동작시킬 수 있다.
단계 5에서, 애플리케이션 소프트웨어(610)는 카메라(41, 42, 43) 각각이 패키징된 칩(10)의 이미지를 캡처하도록 지시하여 제2 이미지 세트(52)를 얻을 수 있다. 이 제2 이미지 세트(52)는 카메라(41, 42, 43) 자체 내에 저장될 수 있다.
단계 6에서, 애플리케이션 소프트웨어(610)는 카메라(41, 42, 43)로부터 제1 이미지 세트(51) 및 제2 이미지 세트(52)를 요청할 수 있다.
단계 7에서, 애플리케이션 소프트웨어(610)는 이미지 처리 모듈(612)을 사용하여 제1 이미지 세트(51) 및 제2 이미지 세트(52)를 전처리할 수 있다.
단계 8에서, 애플리케이션 소프트웨어(610)는 전처리된 제1 이미지 세트(51)를 패키징된 칩(10) 상의 접점 위치가 결정되도록 접점 결정 모듈(614)로 보낼 수 있다.
단계 9에서, 이전 단계인 단계 8로부터의 정보를 이용하여, 제1 높이 측정 모듈(615)은 접점(11)과 제2 기준 좌표 공간에서 기준 캘리브레이터의 제1 포인트 사이의 제1 상대 측정치 를 계산하고, 그런 다음 첫 번째 높이 를 얻는다. 제1 높이 는 실제 측정에서 패키징된 칩(10)의 접점(12)과 기준 캘리브레이터의 제1 기준점 사이의 실제 높이이다.
단계 10에서, 애플리케이션 소프트웨어(610)는 전처리된 제2 이미지 세트(52)를 패키징된 칩(10)의 패키지 표면 상에 지정될 포인트에 대한 패키지 표면 결정 모듈(614)로 보낼 수 있다.
단계 10.1에서, 이미지 분할 서브-모듈(6161)은 제2 이미지 세트(52)의 각 이미지를 서브-이미지로, 바람직하게는 고정된 영역의 서브-이미지로 분할한다.
단계 10.2에서, 프린지 결정 서브-모듈(6162)은 이전 단계인 단계 10.1에서 획득된 각 서브-이미지 내의 밝은 프린지 부분과 어두운 프린지 부분을 결정한다.
단계 10.3에서, 포인트 지정 서브-모듈(6163)은 서브-이미지의 각각의 어두운 프린지 부분의 중심 내에 위치한 하나 이상의 지정된 포인트를 할당한다.
단계 10.4에서, 제1 포인트 필터 서브-모듈(6164)은 서브-이미지를 따라 수직 중심선 상에 위치하거나, 그 부근에 위치하거나, 또는 둘 다 남아 있는 포인트에 대해 하나 이상의 지정된 포인트를 필터링한다.
단계 11에서, 이전 단계인 단계 10.4로부터의 정보를 이용해, 제2 높이 측정 모듈(617)은 패키지 표면(12) 상의 지정된 포인트와 기준 캘리브레이터의 제2 기준점 사이의 제2 상대 측정치 를 계산하고, 그 다음 두 번째 높이 를 얻는다, 제2 높이 는 패키징된 칩(10)의 패키지 표면(12)을 따른 포인트와 실제 측정에서 기준 캘리브레이터의 제2 기준점 사이의 실제 높이이다.
단계 11.1에서, 제2 포인트 필터 서브-모듈(6171)은 최소 평균 제곱 알고리즘을 통해 제1 높이 에 의해 정의된 평면을 참조하여 제2 높이 의 오차 크기를 계산함으로써 하나 이상의 지정된 포인트를 필터링한다. 이는 미리 결정된 임계값보다 높거나 낮은 오류 크기를 가질 수 있는 패키지 표면(12)을 따른 포인트를 걸러내는 역할을 한다.
단계 8 내지 9 및 단계 10 내지 11.1은 애플리케이션 소프트웨어(610)에 의해 순차적으로 또는 동시에 실행될 수 있음에 유의해야 한다.
마지막으로, 단계 12에서 접점 높이 측정 모듈(618)은 이전 단계 9 및 단계 11.1에서 얻은 정보를 사용하여 첫 번째 높이 와 두 번째 높이 사이의 절대 차이를 계산하여 접점 높이(H)를 측정한다.
이것으로 패키징된 칩(10)의 접점 높이(H)를 측정하기 위한 시스템 및 방법의 설명이 완료된다.
본 발명은 전술한 설명뿐만 아니라 첨부된 청구범위에 포함된 것을 포함한다. 본 발명이 특정 정도의 바람직한 형태로 설명되었지만, 바람직한 형태의 본 개시는 단지 예로서 이루어졌으며 구성의 세부 사항 및 부품의 조합 및 배열에 있어서 수많은 변경이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 행해질 수 있음을 이해해야 한다.
Claims (11)
- 패키징된 칩(10)의 접점 높이를 측정하기 위한 시스템으로서,
직사광을 방출하는 제1광원;
구조광을 방출하는 제2 광원;
패키징된 칩(10)의 제1 이미지 세트(51); 그리고 패키징된 칩(10)의 제2 이미지 세트(52)를 캡처하기 위하여 패키징된 칩(10)을 향하는 2개 이상의 카메라(41, 42, 43); 및
패키징된 칩(10)의 접점 높이를 측정하기 위해 카메라(41, 42, 43)에 의해 캡처된 제1 이미지 세트(51) 및 제2 이미지 세트(52)를 처리하는 적어도 하나의 프로세서(61)를 포함하고,
카메라(41, 42, 43)는 제1 광원이 패키징된 칩(10)을 향해 직사광을 방출할 때 제1 이미지 세트(51)를 캡처하고; 제2 광원이 패키징된 칩(10)을 향해 구조광을 방출할 때 제2 이미지 세트(52)를 캡처하도록 구성된 것을 특징으로 하는 패키징된 칩의 접점 높이를 측정하는 시스템.
- 제1항에 있어서,
프로세서(61)는
제1 이미지 세트(51)로부터 패키징된 칩(10)의 하나 이상의 접점(11)의 위치를 도출하기 위한 접점 결정 모듈(614);
패키징된 칩(10)의 접점(11)의 위치와 제1 기준점 사이의 제2 상대 측정값에 기초하여 제1 높이를 도출하기 위한 제1 높이 측정 모듈(615);
제2 이미지 세트(52)로부터 패키징된 칩(10)의 패키지 표면(12)을 따라 하나 이상의 포인트를 도출하기 위한 패키지 표면 결정 모듈(616);
패키징된 칩(10)의 패키지 표면(12)을 따른 포인트와 제2 기준점 사이의 제2 상대 측정값에 기초하여 제2 높이를 도출하기 위한 제2 높이 측정 모듈(617); 및
제1 높이와 제2 높이 사이의 절대 차이에 기초하여 패키징된 칩(10)의 접점 높이를 계산하기 위한 접점 높이 측정 모듈(618)을 포함하는 하나 이상의 모듈을 작동하는 것을 특징으로 하는 패키징된 칩의 접점 높이를 측정하는 시스템.
- 제2항에 있어서,
프로세서(61)에 의해 작동되는 패키지 표면 결정 모듈(616)은,
제2 이미지 세트(52)의 각 이미지를 하나 이상의 서브-이미지로 분할하기 위한 이미지 분할 서브-모듈(6161);
각 서브-이미지 내에 존재하는 밝은 프린지 부분 및 어두운 프린지 부분을 결정하기 위한 프린지 결정 서브-모듈(6162); 및
서브-이미지의 각각의 어두운 프린지 부분의 중심 내에 위치할 하나 이상의 지정된 포인트를 할당하기 위한 포인트 지정 서브-모듈(6163)
중에서 하나 이상의 서브-모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 칩의 접점 높이를 측정하는 시스템.
- 제3항에 있어서,
프로세서(61)에 의해 작동되는 패키지 표면 결정 모듈(616)은,
남아 있는 하위 이미지를 따라 세로 중심선에 위치하거나 가까이에 위치하거나 둘 다에 위치하는 포인트에 대해 하나 이상의 지정된 포인트를 필터링하기 위한 제1 포인트 필터 서브-모듈(6164)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 칩의 접점 높이를 측정하는 시스템.
- 제3항 또는 제4항에 있어서,
프로세서(61)에 의해 작동되는 제2 높이 측정 모듈(617)은,
패키징된 칩(10)의 패키지 표면(12)을 따라 남는 포인트에 대해 하나 이상의 지정된 포인트를 필터링하기 위한 제2 포인트 필터 서브-모듈(6171)을 포함하는 하나 이상의 서브-모듈을 포함하는 패키징된 칩의 접점 높이를 측정하는 시스템.
- 상기 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
카메라(41, 42, 43)는,
패키징된 칩(10)에 대해 수직으로 배열된 제1 카메라(41); 및
제1 카메라(41)에 대해 제1 각도로 그리고 패키징된 칩(10)에 대해 제2 각도로 배열된 제2 카메라(42)를 포함하는 패키징된 칩의 접점 높이를 측정하는 시스템.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 시스템을 사용하여 패키징된 칩(10)의 접점 높이를 측정하는 방법으로서,
2개 이상의 카메라(41, 42, 43)가 패키징된 칩(10)을 향하도록 하는 단계;
제1 광원에 의해 직사광을 방출하는 단계;
제2 광원에 의해 구조광을 방출하는 단계;
카메라(41, 42, 43)에 의해 패키징된 칩(10)의 제1 이미지 세트(51); 및 패키징된 칩(10)의 제2 이미지 세트(52)를 캡처하는 단계; 및
패키징된 칩(10)의 접점 높이를 측정하기 위하여, 적어도 하나의 프로세서(61)에 의해, 카메라(41, 42, 43)에 의해 캡처된 제1 이미지 세트(51) 및 제2 이미지 세트(52)를 처리하는 단계를 포함하며,
카메라(41, 42, 43)에 의해 패키징된 칩(10)의 제1 이미지 세트(51); 및 패키징된 칩(10)의 제2 이미지 세트(52)를 캡처하는 단계에서,
카메라(41, 42, 43)는 제1 광원이 패키징된 칩(10)을 향해 직사광을 방출할 때 제1 이미지 세트(51)를 캡처하고; 제2 광원이 패키징된 칩(10)을 향해 구조광을 방출할 때 제2 이미지 세트(52)를 캡처하도록 구성된 것을 특징으로 하는 패키징된 칩의 접점 높이를 측정하는 방법.
- 청구항 7에 있어서,
패키징된 칩(10)의 접점 높이를 측정하기 위하여, 적어도 하나의 프로세서(61)에 의해, 카메라(41, 42, 43)에 의해 캡처된 제1 이미지 세트(51) 및 제2 이미지 세트(52)를 처리하는 단계는,
프로세서(61)에 의해 작동되는 접점 결정 모듈(614)에 의해 제1 이미지 세트(51)로부터 패키징된 칩(12)의 하나 이상의 접점(11)의 위치를 도출하는 단계;
프로세서(61)에 의해 작동되는 제1 높이 측정 모듈(615)에 의해, 패키징된 칩(10)의 접점의 위치와 제1 기준점 사이의 제1 상대 측정값에 기초하여 제1 높이를 유도하는 단계;
프로세서(61)에 의해 작동되는 패키지 표면 결정 모듈(616)에 의해 제2 이미지 세트(52)로부터 패키징된 칩(10)의 패키지 표면(12)을 따라 하나 이상의 포인트를 유도하는 단계;
프로세서(61)에 의해 작동되는 제2 높이 측정 모듈(617)에 의해, 패키징된 칩(10)의 패키지 표면(12)을 따른 포인트들과 제2 기준 지점 사이의 제2 상대 측정값에 기초하여 제2 높이를 유도하는 단계; 및
프로세서(61)에 의해 작동되는 접점 높이 측정 모듈(618)에 의해, 제1 높이와 제2 높이 사이의 절대차에 기초하여 패키징된 칩(10)의 접점 높이를 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 칩의 접점 높이를 측정하는 방법.
- 청구항 8에 있어서,
프로세서(61)에 의해 작동되는 패키지 표면 결정 모듈(616)에 의해 제2 이미지 세트(52)로부터 패키징된 칩(10)의 패키지 표면(12)을 따라 하나 이상의 포인트를 유도하는 단계는,
패키지 표면 결정 모듈(616)의 이미지 분할 서브-모듈(6161)에 의해 제2 이미지 세트(52)의 각 이미지를 하나 이상의 서브-이미지로 분할하는 단계;
상기 패키지 표면 판단 모듈(616)의 프린지 판단 서브-모듈(6162)에 의해 각 서브-이미지 내에 존재하는 밝은 프린지 부분 및 어두운 프린지 부분을 결정하는 단계; 그리고
패키지 표면 결정 모듈(616)의 포인트 지정 서브-모듈(6163)에 의해 서브-이미지의 각각의 어두운 프린지 부분의 중심 내에 위치할 하나 이상의 지정된 포인트를 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 칩의 접점 높이를 측정하는 방법.
- 청구항 9에 있어서,
프로세서(61)에 의해 작동되는 패키지 표면 결정 모듈(616)에 의해 제2 이미지 세트(52)로부터 패키징된 칩(10)의 패키지 표면(12)을 따라 하나 이상의 포인트를 유도하는 단계는,
패키지 표면 결정 모듈(616)의 제1 포인트 필터 서브-모듈(6164)에 의해. 상기 서브-이미지를 따라 수직 중심선 상에 위치하거나, 근접하게 위치하거나, 또는 둘 다에 위치하는 포인트에 대해 하나 이상의 지정 포인트를 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 칩의 접점 높이를 측정하는 방법.
- 제9항 또는 제10항에 있어서,
프로세서(61)에 의해 작동되는 제2 높이 측정 모듈(617)에 의해, 패키징된 칩(10)의 패키지 표면(12)을 따른 포인트들과 제2 기준 지점 사이의 제2 상대 측정값에 기초하여 제2 높이를 유도하는 단계는,
제2 높이 측정 모듈(617)의 제2 포인트 필터 서브-모듈(6171)에 의해 패키징된 칩(10)의 패키지 표면(12)을 따라 남아 있는 포인트에 대해 하나 이상의 지정된 포인트를 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 칩의 접점 높이를 측정하는 방법.
Applications Claiming Priority (2)
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