KR100558325B1

KR100558325B1 - 스테레오비전과 모아레를 이용한 3차원 검사 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100558325B1
Application number: KR1020030067590A
Authority: KR
Inventors: 이현민; 강민구; 최이배; 이상윤; 임쌍근
Original assignee: (주) 인텍플러스
Priority date: 2003-09-29
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2006-03-10
Anticipated expiration: 2023-09-29
Also published as: KR20050031328A

Abstract

본 발명은 스테레오비전과 모아레를 이용한 3차원 검사 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 칩의 사전 불량검사시 모아레 3차원형상 측정이 지니는

모호성의 한계로 검출되지 않는 180도 이상의 큰 휨 정도 및 위상값을 갖는 패캐지의 리드에 대한 불량 검출이 가능하여 상기

모호성의 한계를 극복할 수 있도록 한 모아레 3차원형상 측정에 의한 스테레오 칩 검사방법에 관한 것으로서, 이는 측정물에 모아레 무늬를 주사하여 이동시키면서 여러개의 모아레 무늬를 얻은 후, 이들 정보로부터 패캐지의 각 리드 높이를 구하는 제1 단계와; 스테레오 비젼으로부터 패캐지의 각 리드 높이를 구하는 제2 단계와; 두 측정결과에 대해 각각 이웃하는 측정값 사이의 차이를 구하는 제3 단계와; 격자무늬가 형성하는 한 주기(

)에 해당하는 높이 값을 파장(

)라고 할때, 측정값들의 실제 차수를 구하는 제4 단계와; 상기 제4 단계에 의해 구한 차수를 이용하여 최종적인 측정값을 구하는 제5 단계;와로 이루어지고, 광원(21)으로부터 발생한 광을 집광렌즈(22)로 집광하여 투영격자(23)와 투영렌즈(24)를 통해 측정대상물(1)에 투영시키는 광투영부(2)와; 상기 측정대상물(1)로부터 결상렌즈(31) 및 CCD 카메라(32)를 통해 변형된 격자 줄무늬 형태의 영상을 획득하는 제1 수광부(3)와; 상기 측정대상물(1)로부터 결상렌즈(41) 및 스테레오 비젼용 카메라(42)를 통해 측정대상물(1)의 영상을 획득하는 제2 수광부(4)와;로 구성됨으로써 칩의 사전 불량검사시 모아레 3차원 형상 측정이 지니는

모호성의 한계를 극복할 수 있고, 이로인해 칩의 사전 불량검사의 정확성을 확보할 수 있는 효과를 갖게 된다.

모아레, 스테레오

Description

스테레오비전과 모아레를 이용한 3차원 검사 방법 및 장치{The method and device for 3D inspection by moire and stereo vision}

도 1은 본 발명의 장치 구성을 보인 개략 구성도.

도 2는 본원인이 기출원한 칩 마운팅 장치를 보인 개략 구성도.

도 3은 도 2의 "A"부 확대사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:측정대상물

11:구동모터 12:이송테이블

2:광투영부

21:광원 22:집광렌즈

23:투영격자 23A:구동부

24:투영렌즈

3:제1 수광부

31:결상렌즈 32:CCD 카메라

4:제2 수광부

41:결상렌즈 42:스테레오 비젼용 카메라

모호성의 한계를 극복할 수 있도록 한 모아레 3차원형상 측정에 의한 스테레오 칩 검사방법에 관한 것이다.

본원인이 기출원한 특허출원 제2001-87334호 "칩 마운팅 방법 및 장치"에 의하면, 도 1에 도시된 바와 같이 필름 공급롤(110)의 필름이 필름 회수롤(120) 측으로 스텝운동으로 진입 및 이송되게 하고, 그 이송되는 필름(130)이 3차원형상 측정용 프로브(140)를 통과하는 것에 의해 필름(130)의 칩수용홈(130A)에 탑재된 칩(100)의 검사가 이루어지게 되는 것이며, 검사 및 선별 작업을 마친 필름의 수용홈(130A)을 테이프(150)로 부착하여 밀봉함으로써 일련의 칩 마운팅 작업을 완료하도록 되어 있다.

그리고 상기 3차원형상 측정용 프로브(140)는 본원인이 선출원한 바 있는 특허출원 제2000-69549호 "모아레무늬 발생기를 적용한 위상천이 영사식 모아레방법 및 장치"에 의한 3차원형상 측정장치로서, 칩(100)의 불량여부, 즉 패캐지의 각 리드의 휨정도를 상기 3차원형상 측정용 프로브(140)와 연결된 모니터(160)의 화면을 통해 판별할 수 있도록 되어 있다.

여기서, 모아레 무늬는 격자, 즉 밝은 부분의 줄무늬와 어두운 부분의 줄무늬가 교호되게 연속반복적으로 형성된 것을 일컫는 것으로서, 측정물에 모아레 무늬를 주사하여 이동시키면서 여러개의 모아레 무늬를 얻은 후, 이들 정보로부터 3차원 형상정보를 획득하게 되는데, 이때 사용되는 수학식은 다음과 같다.

(1)

(2)

(3)로서,

여기서,

,

은, CCD 카메라를 통해 획득된 측정점의 밝기, 즉 측정값이고,

은, 측정점의 배경 광강도로서, 측정물체의 반사도와 입력되는 빛의 강도를 합친 값으로 결정되고, 평균값이다.

은, 측정점의 가시도.

은, 정수로서 변하지 않는 값이다.

,

은 변하는 모아레 무늬의 이동값으로서, 상기 수식의 연산으로부터 물체의 높이(

), 즉 패캐지의 리드 높이 및 휨 정도를 구할 수 있게 되는데, 이때 그 높이는 삼각함수를 이용한 위상값으로 나타나게 되는 것이며,

주기로 나타나게 된다.

따라서, 패캐지 리드의 휨정도가 큰 경우, 즉 180도를 넘는 위상에 대해서 판별이 어렵게 되는 것으로서, 이를

모호성(Ambiguity)이라 하며, 이러한

모호성(Ambiguity)으로 인한 모아레 3차원형상 측정의 한계로 칩의 사전 불량검사의 정확성이 결여되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 그 목적은 칩의 사전 불량검사시 모아레 3차원형상 측정이 지니는

모호성의 한계를 극복할 수 있도록 하는데 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 측정물에 모아레 무늬를 주사하여 이동시키면서 여러개의 모아레 무늬를 얻은 후, 이들 정보로부터 패캐지의 각 리드 높이를 구하는 제1 단계와; 스테레오 비젼으로부터 패캐지의 각 리드 높이를 구하는 제2 단계와; 두 측정결과에 대해 각각 이웃하는 측정값 사이의 차이를 구하는 제3 단계와; 격자무늬가 형성하는 한 주기(

)에 해당하는 높이 값을 파장(

)라고 할때, 측정값들의 실제 차수를 구하는 제4 단계와; 상기 제4 단계에 의해 구한 차수를 이용하여 최종적인 측정값을 구하는 제5 단계;와로 이루어진 것을 특징으로 한 스테레오비전과 모아레를 이용한 3차원 검사 방법이 제공된다.

또한, 본 발명은 광원으로부터 발생한 광을 집광렌즈로 집광하여 투영격자와 투영렌즈를 통해 측정대상물에 투영시키는 광투영부와; 상기 측정대상물로부터 결상렌즈 및 CCD 카메라를 통해 변형된 ,격자 줄무늬 형태의 영상을 획득하는 제1 수광부와; 상기 측정대상물로부터 결상렌즈 및 스테레오 비젼용 카메라를 통해 측정대상물의 영상을 획득하는 제2 수광부와;로 구성된 것을 특징으로 한 스테레오비전과 모아레를 이용한 3차원 검사 장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 칩 검사방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 측정장치를 보인 개략 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명은 측정대상물(1)에 격자 줄무늬를 투영시키는 광투영부(2)와, 측정대상물(1)로부터 변형된 격자 줄무늬 형태의 영상을 획득하는 제1 수광부(3)와, 측정대상물(1)로부터 상기 측정대상물의 영상을 획득하는 제2 수광부(4)로 구성된다.

상기 광투영부(2)는 광축을 따라 상부측에서 광원(21)과 집광렌즈(22) 및 투영격자(23), 투영렌즈(24)의 순으로 광배열을 이루는 것이며, 상기 투영격자(23)는 구동부(23A)에 의해 이동이 가능하게 구성되는 것으로서, 광원(21)에서 발생한 광은 집광렌즈(22)에 의해 집광된 후 투영격자(23) 및 투영렌즈(24)를 거쳐 측정대상물(1)에 격자 무늬형태로 투영된다. 그리고 상기 측정대상물(1)은 구동모터(11)에 의해 구동되는 이송테이블(12) 상에 놓여진다.

상기 제1 수광부(3)는 광축을 따라 하부측에서 결상렌즈(31)와 CCD 카메라(32)의 순으로 광배열을 이루는 것으로서, 측정대상물(1)에서 반사된 영상, 즉 변형된 격자 줄무늬는 결상렌즈(31)를 통해 CCD 카메라(32)의 촬상면에 맺힌다.

상기 제2 수광부(4)는 광축을 따라 하부측에서 결상렌즈(41)와 스테레오 비젼용 카메라(42)의 순으로 광배열을 이루는 것으로서, 측정대상물(1)로부터 상기 측정대상물의 영상을 획득한다.

이 모아레 3차원형상 측정용 프로브를 이용한 칩 검사방법은 통상에서와 같이 측정물에 모아레 무늬를 주사하여 이동시키면서 여러개의 모아레 무늬를 얻은 후, 이들 정보로부터 3차원 형상정보를 획득하게 되는 것이며, 여기에 사용되는 수학식은,

(1)

(2)

(3)이다.

이러한 모아레 3차원형상 측정용 프로브를 이용한 침 검사방법에 의해 구한 높이를

(여기서 n은 패키지 측정에 있어서 각 리드를 의미함)라 하고, 스테레오로부터 구한 높이를

라 하면,

두 측정결과에 대해 각각 이웃하는 측정값 사이의 차이를 구한다.

여기서

,

이다.

격자무늬가 형성하는 한 주기

에 해당하는 높이 값을

라고 할 때, 측정값들의 실체차수(Fring order)는 아래와 같이 구해진다.

여기서,

이고,

은 가장 가까운 정수값이다.

이렇게 구한 차수를 이용하여 모아레 측정 결과값에서

모호성(

ambiguity)문제가 해결된다. 최종적인 측정값은 아래와 같다.

여기서,

상술한 바와 같이 본 발명은 칩의 사전 불량검사시 모아레 3차원형상 측정이 지니는

모호성의 한계를 극복할 수 있도록 함으로써 칩의 사전 불량검사의 정확성을 확보할 수 있는 효과를 갖게 된다.

Claims

측정물에 모아레 무늬를 주사하여 이동시키면서 여러개의 모아레 무늬를 얻은 후, 이들 정보로부터 패캐지의 각 리드 높이를 구하는 제1 단계와;

스테레오 비젼으로부터 패캐지의 각 리드 높이를 구하는 제2 단계와;

두 측정결과에 대해 각각 이웃하는 측정값 사이의 차이를 구하는 제3 단계와;

격자무늬가 형성하는 한 주기(
)에 해당하는 높이 값을 파장(
)라고 할때, 측정값들의 실제 차수를 구하는 제4 단계와;

상기 제4 단계에 의해 구한 차수를 이용하여 최종적인 측정값을 구하는 제5 단계;와로 이루어진 것을 특징으로 한 스테레오비전과 모아레를 이용한 3차원 검사방법.
제1항에 있어서,

상기 제3 단계는 다음 수식에 의해 측정값 사이의 차이를 구한 것을 특징으로 한 스테레오비전과 모아레를 이용한 3차원 검사 방법.

여기서
,
이다.

프로브로부터 구한 높이

스테레오로부터 구한 높이

패키지 측정에 있어서 각 리드
제1항에 있어서,

상기 제4 단계는 다음 수식에 의해 측정값들의 실제 차수를 구한 것을 특징으로 한 스테레오비전과 모아레를 이용한 3차원 검사 방법.

여기서,
이고,
은 가장 가까운 정수값이다.

측정값들의 실제차수

프로브로부터 구한 높이

스테레오로부터 구한 높이

패키지 측정에 있어서 각 리드

한 주기에 해당하는 높이값
제1항에 있어서,

상기 제5 단계는 다음 수식에 의해 측정값을 구한 것을 특징으로 한 특징으로 한 스테레오비전과 모아레를 이용한 3차원 검사 방법.

여기서,

측정값들의 실제차수

프로브로부터 구한 높이

패키지 측정에 있어서 각 리드

한 주기에 해당하는 높이값
광원(21)으로부터 발생한 광을 집광렌즈(22)로 집광하여 투영격자(23)와 투영렌즈(24)를 통해 측정대상물(1)에 투영시키는 광투영부(2)와;

상기 측정대상물(1)로부터 결상렌즈(31) 및 CCD 카메라(32)를 통해 변형된 격자 줄무늬 형태의 영상을 획득하는 제1 수광부(3)와;

상기 측정대상물(1)로부터 결상렌즈(41) 및 스테레오 비젼용 카메라(42)를 통해 측정대상물(1)의 영상을 획득하는 제2 수광부(4)와;로 구성된 것을 특징으로 한 스테레오비전과 모아레를 이용한 3차원 검사 장치.