KR-102961109-B1 - Substrates Inspection Device capable of Inspecting Various Substrates

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Abstract

본 발명은 제1 기판의 검사 및 검사를 마치고 분류하여 적재하는 제1 로딩/언로딩 유니트와; 상기 제1 로딩/언로딩 유니트로부터 상기 제1 기판을 로딩하고 검사를 위해 제1 위치로 이송시키는 이송 유니트와; 상기 이송 유니트에 의해 제1 위치로 이송된 제1 기판을 클램핑하여 검사를 위해 이동하는 이동 클램프 유니트와; 상기 이동 클램프 유니트가 이동하여 제1 기판을 검사하는 검사 유니트 및; 상기 제1 기판과 다른 타입의 제2 기판의 검사를 마치고 분류하여 적재하는 제2 로딩/언로딩 유니트; 를 포함하고, 상기 이송 유니트에는 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판을 검사 또는 검사를 마친후 분류하도록 이송시키는 이송 아암부를 구비하는 기판 검사 장치가 제공될 수 있다.

Inventors

김완수
박성철

Assignees

주식회사엔피엑스

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20240507

Claims (14)

제1 기판의 검사 및 검사를 마치고 분류하여 적재하는 제1 로딩/언로딩 유니트와; 상기 제1 로딩/언로딩 유니트로부터 상기 제1 기판을 로딩하고 검사를 위해 제1 위치로 이송시키는 이송 유니트와; 상기 이송 유니트에 의해 제1 위치로 이송된 제1 기판을 클램핑하여 검사를 위해 이동하는 이동 클램프 유니트와; 상기 이동 클램프 유니트가 이동하여 제1 기판을 검사하는 검사 유니트 및; 상기 제1 기판과 다른 타입의 제2 기판의 검사를 마치고 분류하여 적재하는 제2 로딩/언로딩 유니트; 를 포함하고, 상기 이송 유니트에는 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판을 검사 또는 검사를 마친후 분류하도록 이송시키는 이송 아암부를 구비하며, 상기 이송 유니트에는 이송 아암부가 이동되는 이송 레일을 포함하고, 상기 이송 레일을 기준으로 상기 제1 로딩/언로딩 유니트와 상기 제2 로딩/언로딩 유니트는 서로 반대편에 마련되는 기판 검사 장치.
제1 항에 있어서, 상기 제1 로딩/언로딩 유니트는, 상기 제1 기판을 적재하는 제1 로딩부와, 상기 검사 유니트를 통해 검사를 마친 상기 제1 기판의 판정 결과에 따라 불량품인 경우 적재하도록 하는 제1 불량품 적재부와, 상기 검사 유니트를 통해 검사를 마친 상기 제1 기판의 판정 결과에 따라 양품인 경우 적재하도록 하는 제1 양품 적재부를 포함하고, 상기 제1 기판은 상기 이송 아암부에 의해 제1 경로를 따라 왕복 이동하며, 상기 제1 기판은 상기 이송 아암부에 의해 상기 제1 경로와 직교 방향의 제2 경로를 따라 이동하여 제1 위치에 도달하고, 상기 이송 아암부는 상기 제1 기판을 상기 제1 경로를 따라 이송하고 제2 경로를 따라 제1 위치에 도달시키며, 상기 제1 기판은 검사를 마친후 제2 경로와 제1 경로를 따라 역이동하여 상기 제1 불량품 적재부 또는 제1 양품 적재부에 적재시키는 기판 검사 장치.
제2 항에 있어서, 상기 제1 로딩부는, 상기 제1 기판이 적재되는 제1 로딩 매거진과, 상기 제1 로딩 매거진을 상기 이송 유니트로 이송시키는 이송 수단을 포함하고, 제1 불량품 적재부는, 검사를 마친 제1 기판의 판정 결과, 불량품으로 판정된 경우 적재하는 제1 불량품 매거진과, 상기 제1 불량품 매거진을 이송시키는 이송 수단을 포함하며, 상기 제1 양품 적재부는, 검사를 마친 제1 기판의 판정 결과, 양품으로 판정된 경우 적재하는 제1 양품 매거진과, 상기 제1 양품 매거진을 이송시키는 이송 수단을 포함하는 기판 검사 장치.
삭제
제2 항에 있어서, 상기 제1 로딩부의 센터 위치를 제5 위치, 상기 제1 불량품 적재부의 센터 위치를 제6 위치, 상기 제1 양품 적재부의 센터 위치를 제7 위치, 상기 제5 위치로부터 제7 위치에 걸쳐서 제1 기판이 이동하는 경로를 제1 경로, 상기 제1 경로와 직교 방향으로 형성되고, 상기 제1 위치로 상기 제1 기판을 이송하는 경로를 제2 경로라고 정의할 때, 상기 제1 기판은, 검사를 위해 상기 제1 경로로부터 이송되고 상기 제2 경로를 따라 이송되어서 상기 제1 위치에 이송되고, 검사를 마친후에는 제1 위치에서 제2 경로를 따라 이송되고, 제1 경로를 따라 이송되어서 상기 제6 위치 또는 제7 위치로 이송되는 기판 검사 장치.
제1 항에 있어서, 상기 이송 레일은, 상기 제1 로딩/언로딩 유니트, 제2 로딩/언로딩 유니트 및 이동 클램프 유니트에 걸쳐서 상기 이송 아암부가 이동하도록 마련되는 기판 검사 장치.
제1 항에 있어서, 상기 이송 아암부에는, 상기 제1 기판을 클램핑할 수 있는 제1 클램핑 수단과, 상기 제2 기판을 클램핑할 수 있는 제2 클램핑 수단이 함께 마련되는 기판 검사 장치.
제7 항에 있어서, 상기 제1 기판을 로딩 또는 언로딩할 수 있도록 이동하는 경로를 제1 경로, 상기 제1 경로와 직교 방향이면서 상기 제1 위치로 상기 제1 기판을 이동시키는 경로를 제2 경로, 상기 제2 기판을 상기 제1 위치에 이동시키는 경로를 제3 경로라고 정의할 때, 상기 이송 아암부는, 상기 제1 기판을 검사를 위해 제1 위치에 이송시키는 경우, 상기 제1 클램핑 수단을 통해 상기 제1 기판을 클램핑하고 상기 제1 경로를 따라 이송하고 상기 제1 경로와 방향을 달리하는 제2 경로를 따라 제1 위치에 도달시키고, 상기 제2 기판을 제1 위치에 이송시키는 경우, 상기 이송 아암부를 회전시켜서 상기 제2 기판을 클램핑하고 다시 역방향으로 회전하여 상기 제3 경로를 따라 이동하여 상기 제1 위치에 도달시키는 기판 검사 장치.
제1 항에 있어서, 상기 제2 로딩/언로딩 유니트는, 상기 제2 기판을 적재하는 제2 로딩부와, 검사를 마친 제2 기판이 양품으로 판정된 경우, 이를 분류하여 적재할 수 있는 제2 양품 적재부와, 검사를 마친 제2 기판이 불량품으로 판정된 경우, 이를 분류하여 적재할 수 있는 제2 불량품 적재부를 포함하는 기판 검사 장치.
제9 항에 있어서, 상기 제2 로딩부의 센터 위치를 제8 위치, 제2 양품 적재부의 센터 위치를 제9 위치, 제2 불량품 적재부의 센터 위치를 제 10 위치, 상기 제8 위치로부터 제1 위치로 이동되는 경로를 제3 경로, 상기 이송 아암부가 상기 제8 위치 내지 제10 위치까지 이동하고 상기 제3 경로와 직교 방향의 경로를 제4 경로라고 정의할 때, 상기 제2 기판은 검사를 위해 제8 위치로부터 상기 제3 경로를 따라 제1 위치에 이송되고, 상기 제2 기판은 검사를 마친후 상기 제3 경로 및 제4 경로를 따라 제1 위치로부터 제9 위치 또는 제10 위치로 이동되는 기판 검사 장치.
제1 항에 있어서, 상기 제1 기판이 제1 로딩/언로딩 유니트에서 검사를 위해 이동하는 경로를 제1 경로, 상기 제1 경로와 직교 방향이면서 상기 제1 위치로 상기 제1 기판을 도달시키는 경로를 제2 경로, 상기 제2 기판을 제2 로딩/언로딩 유니트에서 제1 위치로 이동하기 위한 경로를 제3 경로, 상기 제3 경로와 직교 방향이면서 검사를 마친 상기 제2 기판을 언로딩하는 경로를 제4 경로라고 정의할 때, 상기 제1 경로와 제4 경로는 서로 동일한 방향으로 형성되고, 상기 제2 경로와 상기 제3 경로는 서로 동일한 방향으로 형성되는 기판 검사 장치.
삭제
제7 항에 있어서, 상기 제1 클램핑 수단은 상기 제1 기판의 가장 자리를 클램핑하는 클램핑 부재를 포함하고, 상기 제2 클램핑 수단은 상기 제2 기판을 흡착하여 이송하는 흡착 부재를 포함하는 기판 검사 장치.
제1 항에 있어서, 상기 이송 아암부는, 상기 제1 기판 또는 제2 기판을 제1 위치로 이동시켜서 정렬 및 검사 작업을 진행할 수 있는 로딩 전용으로 사용하는 제1 이송 아암부와, 상기 제1 기판 또는 제2 기판을 검사를 마치고 다시 제1 위치에 도달하면 대기하고 있다가 양품 또는 불량품 판정 결과에 따라 분류하여 적재하는 언로딩 전용의 제2 이송 아암부를 포함하는 기판 검사 장치.

Description

다양한 기판의 검사가 가능한 기판 검사 장치{Substrates Inspection Device capable of Inspecting Various Substrates} 본 발명은 다양한 타입의 기판을 검사할 수 있는 기판 검사 장치에 관한 것이다. 일반적으로, 반도체용 각종 기판(인쇄회로기판, PCB)의 검사 공정(통전 검사)을 수행하기 위한 검사 장치로서, BBT 장비가 마련될 수 있다. 그런데, 타입이 다른 기판을 검사하기 위해서는 해당 기판 전용 검사 장치가 마련되어 운용되므로, 다른 타입 및 사이즈의 기판을 검사하기 위해서는 2대의 검사 장치를 별도로 마련되어 운용되어야 한다. 타입 및 사이즈가 다른 기판은 예를 들어, BGA 타입의 기판과 시트 타입의 기판일 수 있고, 타입이 다른 기판을 검사하기 위해서는 각 기판 검사에 해당하는 프로브 유니트가 각각 마련되어 검사를 수행할 수 밖에 없다. 기판인 PCB는 연성 PCB와 경성 PCB로 나뉠 수 있고, 연성 PCB는 하나의 부품을 작게 만들 수 있는 강점이 있어서 주로 스마트폰, 카메라 모듈에 사용될 수 있다. 경성 PCB는 메인 보드와 패키징 기판이 이에 해당될 수 있고, 이중에서 메인 보드는 디바이스 시스템을 구동하기 위한 주요 회로가 내장된 보드이며, CPU, D램 등과 같은 부품이 장착될 수 있다. 메인 보드와 부품을 연결하기 위해서는 패키징이라는 작업을 해야 하고, 여기서 패키징이란 칩을 쌓거나 기능에 맞게 기판에 부착하는 작업을 말한다. 과거에는 하나의 부품을 메인보드 위에 연결하기 위해 가장자리를 금속선으로 묶어 주는 방식으로 연결했는데, 이를 와이어 본딩(Wire Bonding)이라고 한다. 와이어 본딩 방식은 가장 직관적이고 단순하지만, 부품 가장자리로 금속선이 튀어나와 공간 효율성이 낮아진다는 단점이 있었고, 더 많은 부품을 배치해야 성능을 높일 수 있는데, 그런 가능성을 낮추게 되었다. 게다가 디바이스 성능이 고도화되고 회로가 복잡해지면서 와이어 본딩 방식을 지속해서 사용하는 데 한계에 봉착하게 되었다. 와이어 본딩 방식의 대안으로 플립칩(Flip Chip)이 대두되기 시작했고, 플립칩이란 기판 위에 전극패턴, 혹은 전기를 연결해줄 금속 볼(Solder Ball)을 만들어줘서 기판에 칩을 올릴 때 전기적으로 연결되도록 하는 패키징 방식을 말한다. 금속선 없이 전기적으로 부착됐기 때문에 공간 효율적이다. 패키징 기판은 이 플립칩 기술을 구현하는 역할을 한다. 패키징 기판도 크기에 따라 종류가 두 가지로 나뉠 수 있다. FC-CSP(Flip Chip-Chip Scale Package)와 FC-BGA가 이에 해당하고, 두 기판은 같은 역할을 하지만 크기와 용도 측면에서 차이가 날 수 있다. FC-CSP는 기판의 크기와 부품의 크기가 크게 차이가 나지 않을 경우 사용하고, 주로 모바일 IT 기기의 애플리케이션프로세서(Application Processor, AP)에 사용될 수 있다. FC-BGA는 칩보다 기판의 크기가 더 클 경우에 사용하고, 고성능 반도체를 만들기 위해서는 두뇌 역할을 하는 코어 수가 많은 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU)를 탑재해야 하는데, 코어가 증가하면 반도체 기판 크기도 커지고, 따라서 고성능 반도체를 만들기 위해서는 FC-BGA를 필수로 사용해야 한다. FC-BGA 수요가 최근 지속해서 증가하는 핵심적인 이유도 IoT, 인공지능, 클라우드, 데이터센터 등 첨단 기술이 발전했기 때문이다. 고성능 반도체를 찾는 곳이 늘어나면서 이를 만들기 위해 필요한 FC-BGA 수요도 함께 늘어난 것이다. 따라서, 최근에 이슈화되는 FC-BGA((Flip Chip-Ball Grid Array)) 타입의 기판과 기존의 연성 PCB인 시트 타입 기판의 검사를 위한 검사 장치는 기판의 특성상 별도로 마련되어서 각각 검사 공정을 수행하도록 하였다. 또한, 별도의 전용 검사 장치를 통해 검사를 수행하므로, 검사 장치를 마련하기 위한 설치 공간이 많이 요구되고, 제작 비용도 증가하게 되며, 더욱이 각각의 검사 장치의 유지 관리에 많은 시간과 인력이 소요되는 등의 문제점이 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 검사 장치의 전체 구성을 나타낸 평면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 검사 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 검사 장치의 전체 구성을 보다 상세하게 도시한 평면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 검사 장치에서 제1 기판 및 제2 기판의 이송 경로를 나타낸 개략도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 검사 장치에 구비되는 매거진의 구조를 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 검사 장치에서 검사를 하기 위한 제1 기판이 트레이에 탑재된 모습의 도면이다. 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 검사 장치에서 검사를 하기 위한 제2 기판의 적재된 모습을 도시한 개략도이다. 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 검사 장치의 전체 구성을 나타낸 평면도, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 검사 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 평면도, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 검사 장치의 전체 구성을 보다 상세하게 도시한 평면도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 검사 장치(1)는 제1 기판(S1)을 공급 및 검사를 마치고 제1 기판을 분류하여 적재하는 제1 로딩/언로딩 유니트(100)와, 제1 로딩/언로딩 유니트(100)로부터 제1 기판(S1)을 로딩하고 검사를 위해 초기 위치로 이송시키는 이송 유니트(200)와, 이송 유니트(200)에 의해 초기 위치로 이송된 제1 기판(S1)을 클램핑하여 검사를 위해 이동하는 이동 클램프 유니트(300)와, 이동 클램프 유니트(300)가 이동하여 제1 기판(S1)을 정렬하는 정렬 유니트(400)와, 정렬 유니트(400)를 거친 기판을 검사하는 검사 유니트(500)와, 제1 기판(S1)과 다른 타입의 제2 기판(S2)을 공급 및 검사를 마치고 분류하여 적재하는 제2 로딩/언로딩 유니트(600)를 포함할 수 있다. 서로 다른 타입의 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)의 일례를 들면, 제1 기판(S1)은 볼(ball) 타입의 기판일 수 있고, 제2 기판(S2)은 시트(sheet)타입의 기판일 수 있다. 또한, 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)은 크기를 달리할 수 있다. 제1 기판(S1)은 볼타입으로서 이송시, 제1 기판(S1)과 직접적으로 접촉한 상태에서 이송하는 경우, 제1 기판(S1)상에 형성된 회로 패턴이 손상될 수 있기 때문에, 제1 기판(S1)의 표면에 직접 접촉하지 않고 클램핑 및 이송할 필요가 있다. 제1 기판(S1)은 보다 구체적으로 FC-BGA(Flip Chip-Ball Grid Array) 타입 기판일 수 있다. 제2 기판(S2)은 플렉시블한 시트 타입으로서, 이송시 제2 기판(S2)과 직접적으로 접촉하면서 클램핑하여 이송하더라도 표면의 손상을 초래하지 않을 수 있다. 따라서, 흡착 부재를 통해 흡착하여 제2 기판(S2)을 이송할 수 있다. 제1 로딩/언로딩 유니트(100)는 제1 로딩부(110), 제1 불량품 적재부(120) 및 제1 양품 적재부(130)를 포함할 수 있다. 제1 로딩부(110)는 복수의 제1 기판(S1)이 적층되는 제1 로딩 매거진(111)과, 제1 로딩 매거진(111)을 이송 유니트(200)로 이송시키는 이송 수단(112)을 포함할 수 있다. 도 5를 참조하면, 로딩 매거진(111)은 양쪽의 측면부(111a)와 상면부(111b) 및 하면부(111c)를 포함하고, 나머지 부분은 개방된 구조로서, 양쪽의 측면부(111a)의 내부면에는 높이 방향을 따라 간격을 두고 걸림턱(111d)이 복수로 형성될 수 있다. 복수의 걸림턱(111d)에 의해 복수의 수납 공간이 형성되고, 복수의 수납 공간에 제1 기판(S1)을 삽입하여 거치시킬 수 있다. 상면부(111b)는 뚜껑 역할을 하도록 개폐 가능하게 마련할 수 있다. 제1 로딩 매거진(111)안에 적층된 복수의 제1 기판(S1)을 하나씩 빼낼때에는 후술하는 이송 유니트(200)의 이송 아암부(220)에 의해 빼내거나, 별도의 푸시 부재를 통해 밀어서 매거진(111)으로부터 밖으로 빼낸 다음, 이송 아암부(220)에 의해 제1 위치(P1)로 이송할 수 있다. 제1 기판(S1)은 볼 타입의 기판이므로, 제1 기판(S1)끼리 직접 접촉된 상태로 적층하기 어려운 기판일 수 있다. 따라서, 제1 기판(S1)은 서로 접촉되지 않도록 별도 마련되는 제1 로딩 매거진(111)안에 이격된 상태로 복수로 탑재되고, 공급되게 할 수 있다. 따라서, 사이즈에 따라 제1 기판(S1)은 서로 접촉되지 않도록 도 6에 도시된 바와 같이, 트레이(10)에 탑재되어 이송될 수 있다. 도 6을 참조하면, 트레이(10)에는 복수의 관통공(12)이 형성되고, 관통공(12)의 일면 주변에는 제1 기판(S1)을 안착할 수 있는 안착홈이 각각 형성될 수 있다. 이송 수단(112)은 예를 들어 컨베이어 벨트 등을 포함할 수 있고. 컨베이어 벨트상에 로딩 매거진(111)을 안치하고, 컨베이어 벨트를 순환 이동시켜서 이송 유니트(200)의 소정 위치에 도달시킬 수 있다. 제1 로딩/언로딩 유니트(100)의 제1 로딩부(110)에 마련되는 제1 로딩 매거진(111)은 이송 수단(112)인 컨베이어 벨트상에 순차적으로 올려 놓고 이송 유니트(200)의 이송 아암부(220)쪽으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 예를 들어 컨베이어 벨트상에 검사할 제1 기판(S1)이 적재된 6개의 제1 로딩 매거진(111)을 올려 놓고, 순차적으로 후술하는 이송 아암부(220)에 의해 클램핑하여 제1 위치(P1)상의 이동 클램프 유니트(300)에 올려놓고 고정시킨 다음 검사를 진행시킬 수 있다. 컨베이어 벨트상에 첫번째로 올려놓여진 제1 로딩 매거진(111)이 이송되엇 이송 아암부(220)에 의해 제1 기판(S1)이 모두 꺼내져 빈 상태가 되면, 빈 상태의 제1 로딩 매거진(111)을 컨베이어 벨트에서 이탈시켜서 제거하고, 두번째 제1 로딩 매거