KR20230167184A - 프로브 본딩장치의 자동 그립 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로브 본딩장치의 자동 그립 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일실시 예에 따른 프로브 본딩장치의 자동 그립 방법은 하부카메라의 2차원 좌표를 산출하고 상부카메라와 위치좌표를 정렬하는 단계와, 본딩그리퍼의 3차원 좌표를 산출하는 단계와, 제1 변위센서의 3차원 좌표를 산출하는 단계와, 핀의 2차원 좌표를 산출하는 단계와, 제1 변위센서와 핀의 상단 간의 차이를 산출하는 단계와, 상부카메라에서 본딩그리퍼 까지의 거리를 2차원 좌표로 산출하는 단계와, 본딩그리퍼와 제1 변위센서의 높이 차이를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

프로브 본딩장치의 자동 그립 방법{Automatic grip method of probe bonding device}

본 발명은 프로브 본딩장치의 자동 그립 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 프로브 본딩장치에서 핀을 집는 그리퍼의 위치의 기준점을 자동 인식 및 핀 위치를 자동으로 인식하여 픽업 하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 프로브카드는 반도체 기판 상에 형성된 칩의 전기적 성능을 검사하기 위한 장치이다. 보다 구체적으로, 프로브카드 상에는 무수히 많은 복수의 프로브핀이 본딩되며, 복수의 프로브핀은 반도체 칩의 패드와 접촉하여 전기적신호를 인가하는 방식으로 칩의 정상유무를 확인한다.

종래의 프로브카드의 제조공정은 우선 사람이 핀셋을 이용하여 웨이퍼 상의 프로브핀을 픽업하여 카세트에 세워서 적재하는 공정이 필수적으로 필요했다. 따라서, 종래에는 사람이 직접 수작업으로 웨이퍼 상의 프로브핀을 세로로 세운 다음 카세트에 적재해야 했기 때문에, 프로브핀에 스크래치가 발생하거나, 휨이 발생하여 불량이 발생하는 문제가 있었다.

또한, 사람이 직접 수작업으로 웨이퍼 상의 프로브핀을 정렬해야하는 어려움이 있었기 때문에 핀트레이에 수용중인 프로프핀이 전부 소모되어 새로운 핀트레이를 셋팅해야하는 경우, 다시 셋팅 하는데 긴 시간이 걸리는 문제가 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2017-0017696호 (프로브핀 본딩 장치용 픽업유닛)

본 발명의 목적은 프로브 본딩장치에서 핀을 집는 그리퍼의 위치의 기준점을 자동 인식 및 Pin의 3차원 위치를 자동으로 인식하여 그리퍼로 픽업하는 프로브 본딩장치의 픽업 방법을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여,

본 발명의 일실시 예에 따른 프로브 본딩장치의 자동 그립 방법은 (a) 상부카메라가 이송부재를 통해 하부카메라와 동일한 위치까지 이송하고, 상기 상부카메라가 상기 하부카메라를 측정하여 상기 하부카메라의 2차원 좌표(x축, y축)를 산출하며, 상기 상부카메라가 상기 하부카메라의 2차원 좌표를 일치시켜 상기 상부카메라를 정렬하는 단계와, (b) 본딩그리퍼가 상기 이송부재를 통해 상기 하부카메라의 인근에 설치된 제2 변위센서의 동일한 위치까지 이송되고, 상기 본딩그리퍼가 상기 제2 변위센서 측으로 하강하여 3차원 좌표(x축, y축, z축)를 산출하는 단계와, (c) 제1 변위센서가 상기 이송부재를 통해 상기 제2 변위센서의 동일한 위치까지 이송되고, 상기 제1 변위센서가 상기 제2 변위센서 측으로 하강하여 3차원 좌표를 산출하는 단계와, (d) 상기 상부카메라가 상기 이송부재를 통해 핀의 위치까지 이송되고, 상기 상부카메라를 통해 핀의 2차원 좌표(x축, y축)를 산출하는 단계와, (e) 상기 제1 변위센서가 이송부재를 통해 핀의 위치까지 이송되고, 상기 제1 변위센서가 핀의 상단에 접촉하도록 하강하여 상기 제1 변위센서와 핀의 상단 간의 높이 차이를 산출하는(제1 변위센서의 z축) 단계와, (f) 상기 상부카메라 및 본딩그리퍼의 2차원좌표(x축,y축)를 기초로하여 상기 상부카메라에서 상기 본딩그리퍼까지의 2차원 좌표(x축,y축)를 산출하고, 상기 제1 변위센서의 z축을 기초로하여 상기 본딩그리퍼와 상기 제1 변위센서의 높이 차이(z축)를 산출하는 단계와, (g) 상기 본딩그리퍼와 핀의 위치를 3차원좌표로 산출하고, 상기 본딩그리퍼가 핀을 픽업하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 프로브 본딩장치의 자동 위치 인식 방법에 있어서, 상기 하부카메라는, 레이저를 발광할 수 있는 레이저장치가 내장되고,

상기 (a) 단계는,

상기 상부카메라가 상기 하부카메라에 동일한 위치로 이송되면, 상기 하부카메라에서 발광하는 레이저를 상기 상부카메라가 촬영하여 레이저 스폿위치를 측정하며, 하부카메라의 현재 위치좌표를 측정할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 프로브 본딩장치의 자동 위치 인식 방법에 있어서, 상기 제2 변위센서는, 상기 하부카메라의 위치를 기반으로 Offset을 조정할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 프로브 본딩장치의 자동 위치 인식 방법에 있어서, 상기 제2 변위센서는 터치센서를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 프로브 본딩장치의 자동 위치 인식 방법에 있어서, 상기 (f) 단계는,

상기 본딩그리퍼 및 상기 상부카메라 간의 거리를 100mm로 기 설정되고, 상기 본딩그리퍼의 2차원 좌표는 상기 상부카메라의 2차원 좌표를 기반으로 기 설정된 거리만큼 재설정할 수 있다.

이러한 해결 수단은 첨부된 도면에 의거한 다음의 발명의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

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

본 발명의 일실시 예에 따르면, 핀보관부에 보관중인 핀을 다 소모하여 새로운 핀보관부로 교체한다고 하더라도 기준점을 자동으로 찾고 픽업할 수 있어 작업시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 프로브 본딩장치를 나타내 보인 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 프로브 본딩장치의 위치 자동 인식 방법의 인식 순서를 나타내 보인 순서도.

본 발명의 특이한 관점, 특정한 기술적 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 구체적인 내용과 일실시 예로부터 더욱 명백해 질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 일실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하, 본 발명의 일실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 프로브 본딩장치는, 상부하우징(10) 및 하부하우징(20)을 포함하여 구성될 수 있다.

상부하우징(10)은 제1 변위센서(13), 본딩그리퍼(12), 상부하우징(10) 순으로 구비되고, 제1 변위센서(13), 본딩그리퍼(12), 상부하우징(10)이 x축, y축, z축으로 이송될 수 있도록 별도의 이송부재(14)가 구비되는 구조로 이루어질 수 있다.

또한, 상부하우징(10)의 인근에는 본딩그리퍼(12)가 하나의 핀을 집을 수 있도록 하나 이상의 핀을 수용하고 있는 핀트레이 형식의 핀보관부(15)가 구비되고, 본딩그리퍼(12)가 핀보관부(15) 측으로 이동하여 핀보관부(15)에 수용중인 하나의 핀을 집어 다음 스탭으로 넘어가는 구조로 이루어질 수 있다.

하부하우징(20)은 하부카메라(21) 및 제2 변위센서(22)를 포함하여 구성될 수 있다.

하부카메라(21)는 내부에 레이저를 발광할 수 있는 레이저장치가 내장되어 있고, 상부카메라(11)가 하부카메라(21) 측으로 이동하면, 하부카메라(21)에 내장된 레이저장치로부터 레이저를 상부카메라(11) 측으로 발사하여 상부카메라(11)의 위치좌표를 산출하는데 사용될 수 있다.

제2 변위센서(22)는 하부카메라(21)의 인근에 밀접하도록 구비되고, 하부카메라(21)의 위치를 기반으로 Offset을 조정할 수 있으며, 본딩그리퍼(12) 및 제1 변위센서(13)가 제2 변위센서(22)와 터치하여 높이를 측정할 수 있도록 터치기반의 센서로 구비될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 높이를 측정할 수 있는 다양한 센서 중 하나를 선택하여 구성될 수 있다.

하기에서는 프로브 본딩장치를 이용한 위치 정렬 방법에 대하여 자세히 설명하도록 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 프로브 본딩장치를 이용한 위치 정렬 방법은, 하기와 같이 정렬될 수 있다.

먼저, 각각의 구성요소에 대한 좌표를 산출할 수 있는 프로세서가 내장된 제어부(미도시)가 포함되며, 아래 후술할 구성요소에 대한 2차원 또는 3차원 좌표는 제어부에서 산출하도록 한다.

먼저, 상부카메라(11)의 기준점(좌표)를 설정해야하는데, 상부카메라(11)가 하부카메라(21)의 동일한 위치(x축, y축)까지 이동하고, 이동한 x축과 y축을 산출하는 방식으로 좌표를 산출할 수 있다.

이후, 하부카메라(21)는 내부에 설치된 레이저장치를 상부카메라(11)측으로 레이저를 발사하여 상부카메라(11)가 레이저를 수집하고, 하부카메라(21)에서 발사된 레이저의 위치를 기반으로 상부카메라(11)가 이동한 x축 및 y축과, 레이저를 발사한 위치를 기반으로 하부카메라(21)의 2차원좌표를 산출할 수 있다.

하부카메라(21)의 2차원 좌표를 산출한 이후, 상부카메라(11)가 하부카메라(11)측으로 이동하여 상부카메라(11)의 2차원좌표를 미세조정이 이루어지며, 상부카메라(11)의 2차원 좌표를 재설정하여 상부카메라(11)의 기준점을 산출할 수 있다(S110).

이 때, 제2 변위센서(22)는 하부카메라(21)의 위치를 기반으로 Offset을 조정할 수 있다.

상부카메라(11)의 기준점을 설정하면, 상부카메라(11)는 원래 있던 지점으로 되돌아가고, 본딩그리퍼(12)가 하부카메라(21)의 인근에 설치된 제2 변위센서(22)의 동일한 위치까지 이송되고, 제2 변위센서(22) 측으로 하강하여 본딩그리퍼(12)의 3차원 좌표를 산출할 수 있다(S120).

구체적으로, 본딩그리퍼(12)는 제2 변위센서(22) 측으로 이동하여 2차원좌표를 산출하고, 본딩그리퍼(12)가 제2 변위센서(22) 측으로 하강하여 본딩그리퍼(12)가 제2 변위센서(22)를 터치하기까지의 변위을 기초로하여 본딩그리퍼(12)가 하강한 높이를 산출할 수 있다. 산출된 하강한 높이는 z축으로 산출하여 최종 3차원 좌표를 산출할 수 있다. 이후, 본딩그리퍼(12)는 원래 있던 지점으로 되돌아간다.

여기서, 본딩그리퍼(12)는 상부카메라(11)간의 거리를 제어부에 기 설정하고, 본딩그리퍼(12)가 제2 변위센서(22)의 위치로 이동한 거리와, 상부카메라(11)가 하부카메라(21)의 위치로 이동한 거리를 기반으로 상부카메라(11)과 본딩그리퍼(12)의 편차를 2차원 좌표를 산출할 수 있다. 이 때, 하부카메라(21) 및 제2 변위센서(22)는 고정되어 있어 이동이 불가능하여 일관되는 위치좌표를 갖고 있으므로, 본딩그리퍼(12) 및 상부카메라(11)는 하부카메라(21) 및 제2 변위센서(22) 간의 거리를 기반으로 2차원 좌표를 산출할 수 있다.

이 때, 제어부는 본딩그리퍼 및 상부 카메라 간의 거리를 100mm로 기 설정될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 설비환경 상 최적의 거리를 설정할 수 있다.

제1 변위센서(13)가 이송부재(14)를 통해 제2 변위센서의 동일한 위치까지 이송되고, 상기 제1 변위센서(13)가 제2 변위센서(22) 측으로 하강하여 제2 변위센서(22)를 터치함으로써 3차원 좌표를 산출할 수 있다(S130).

구체적으로, 제1 변위센서(13)는 제2 변위센서(22) 측으로 이동하여 2차원좌표를 산출하고, 제1 변위센서(13)가 제2 변위센서(22) 측으로 하강하여 제1 변위센서(13)가 제2 변위센서(22)상부 위치의 높이 변위를 측정하여 제1 변위센서(13)가 하강한 높이를 산출할 수 있다. 산출된 하강한 높이는 z축으로 산출하여 최종 3차원 좌표를 산출할 수 있다. 이후, 제1 변위센서(13)는 이송부재(14)를 통해 원래 있던 지점으로 되돌아간다.

이후, 상부카메라(11)가 핀의 위치를 촬영하기 위하여 핀보관부(15)에 보관중인 핀의 위치까지 이송하여 핀의 위치를 촬영하고, 상부카메라(11)가 핀의 위치까지 이송하는데 필요한 2차원 좌표(x축, y축)를 산출할 수 있다(S140).

여기서, 상부카메라(11)는 핀보관부(15)와, 핀보관부(15)에 위치하는 핀을 각각 촬영하여 핀보관부(15)의 위치값과, 핀보관부(15)에 보관중인 핀의 위치값을 각각 산출하여 핀보관부(15)에 보관중인 하나 이상의 핀의 위치값을 제어부에서 자동산출할 수 있도록 구성될 수 있다.

이후, 제1 변위센서(13)가 핀보관부(15)에 보관중인 하나의 핀의 위치까지 이송되고, 제1 변위센서(13)가 핀의 상단까지 하강하여 핀의 상단을 접촉하며, 제1 변위센서가 하강한 거리를 기반으로 제1 변위센서와 핀의 상단 간의 높이 차이를 산출할 수 있다(S150). 이 때, 제1 변위센서(13)와, 핀의 상단간의 높이차이를 통해 산출된 값은 제1 변위센서의 z축 값으로 대체될 수 있다.

제1 변위센서의 z축 값을 산출한 이후, 제1 변위센서(13)와 상부카메라(11)는 제자리위치로 되돌아가고, 상부카메라(11) 및 본딩그리퍼(12) 간의 거리를 2차원 좌표로 산출할 수 있다(S160).

구체적으로, S110에서 산출한 상부카메라(11)의 2차원 좌표값과, S120에서 산출한 본딩그리퍼(12)의 2차원 좌표값을 기초로하여 상부카메라(11)에서 본딩그리퍼까지의 거리를 2차원 좌표(x축, y축)값으로 산출할 수 있다. 여기서, 본딩그리퍼(12) 및 상부카메라(11) 간의 거리를 100mm로 기 설정되었다고 가정하면 상부카메라(11)에서 본딩그리퍼(12)까지의 x축은 100mm와 동일한 값으로 산출될 수 있고, y축값은 이와 별도로 산출될 수 있으나, 본 발명에서의 y값은 0으로 구성될 수 있다. 즉, x축값은 100mm, y축값은 0으로 설정될 수 있다.

또한, S150에서 산출한 제1 변위센서(13)의 z축값을 기초로하여 본딩그리퍼와 제1 변위센서의 높이 차이 값을 추가로 산출할 수 있다(S170).

구체적으로, S120에서 산출한 본딩그리퍼(12)의 3차원 좌표 값 중에서 z축에 해당하는 좌표 값과, S150에서 산출한 제1 변위센서(13)의 z축 좌표 값을 각각 기반으로 제1 변위센서(13)의 z축 값을 본딩그리퍼(12)의 z 축 값으로 차감한 값을 본딩그리퍼(12)와 제1 변위센서(13) 간의 높이 차이(z축)값으로 산출될 수 있다.

따라서, S110부터 S170까지 수행하여 산출된 상부카메라(11), 본딩그리퍼(12), 제1 변위센서(13), 핀보관부(15), 하부카메라(21), 제2 변위센서(22)의 좌표 값을 기반으로 본딩그리퍼(12)와 핀보관부(15)에 보관중인 핀의 위치를 3차원 좌표값으로 산출하고, 본딩그리퍼(12)가 핀보관부(15)에 보관중인 핀을 픽업할 수 있다(S180).

즉, 본 발명의 일실시 예에 따르면, 핀보관부에 보관중인 핀을 다 소모하여 새로운 핀보관부로 교체한다고 하더라도 기준점을 빠르고 신속하게 자동 인식할 수 있어 작업시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

이상 본 발명을 일실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 프로브 본딩장치의 핀 자동 그립 방법은 이에 한정되지 않는다. 그리고 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다", 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 해당 구성요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.

또한, 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능하다. 따라서, 본 발명에 개시된 일실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 일실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 - 상부하우징 11 - 상부카메라
12 - 본딩그리퍼 13 - 제1 변위센서
14 - 이송부재 15 - 핀보관부
20 - 하부하우징 21 - 하부카메라
22 - 제2 변위센서

Claims (5)

1. (a)상부카메라가 이송부재를 통해 하부카메라와 동일한 위치까지 이송하고, 상기 상부카메라가 상기 하부카메라를 측정하여 상기 하부카메라의 2차원 좌표(x축, y축)를 산출하며, 상기 상부카메라가 상기 하부카메라의 2차원 좌표를 일치시켜 상기 상부카메라를 정렬하는 단계;
   (b) 본딩그리퍼가 상기 이송부재를 통해 상기 하부카메라의 인근에 설치된 제2 변위센서의 동일한 위치까지 이송되고, 상기 본딩그리퍼가 상기 제2 변위센서 측으로 하강하여 3차원 좌표(x축, y축, z축)를 산출하는 단계;
   (c) 제1 변위센서가 상기 이송부재를 통해 상기 제2 변위센서의 동일한 위치까지 이송되고, 상기 제1 변위센서가 상기 제2 변위센서 측으로 하강하여 3차원 좌표를 산출하는 단계;
   (d) 상기 상부카메라가 상기 이송부재를 통해 핀의 위치까지 이송되고, 상기 상부카메라를 통해 핀의 2차원 좌표(x축, y축)를 산출하는 단계;
   (e) 상기 제1 변위센서가 이송부재를 통해 핀의 위치까지 이송되고, 상기 제1 변위센서가 핀의 상단에 접촉하도록 하강하여 상기 제1 변위센서와 핀의 상단 간의 높이 차이를 산출하는(제1 변위센서의 z축) 단계;
   (f) 상기 상부카메라 및 본딩그리퍼의 2차원좌표(x축,y축)를 기초로하여 상기 상부카메라에서 상기 본딩그리퍼까지의 2차원 좌표(x축,y축)를 산출하고, 상기 제1 변위센서의 z축을 기초로하여 상기 본딩그리퍼와 상기 제1 변위센서의 높이 차이(z축)를 산출하는 단계;
   (g) 상기 본딩그리퍼와 핀의 위치를 3차원좌표로 산출하고, 상기 본딩그리퍼가 핀을 픽업하는 단계; 를 포함하는, 프로브 본딩장치의 위치 정렬 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 하부카메라는, 레이저를 발광할 수 있는 레이저장치가 내장되고,
   상기 (a) 단계는,
   상기 상부카메라가 상기 하부카메라에 동일한 위치로 이송되면, 상기 하부카메라에서 발광하는 레이저를 상기 상부카메라가 촬영하여 레이저 스폿위치를 측정하며, 하부카메라의 현재 위치좌표를 측정하는, 프로브 본딩장치의 자동 그립 방법.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 변위센서는, 상기 하부카메라의 위치를 기반으로 Offset을 조정하는, 프로브 본딩장치의 자동 그립 방법.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 변위센서는 터치센서를 포함하는, 프로브 본딩장치의 자동 그립 방법.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 (f) 단계는,
   상기 본딩그리퍼 및 상기 상부카메라 간의 거리를 100mm로 기 설정되고, 상기 본딩그리퍼의 2차원 좌표는 상기 상부카메라의 2차원 좌표를 기반으로 기 설정된 거리만큼 재설정하는, 프로브 본딩장치의 자동 그립 방법.