JP2009295796A - 発光装置の検査方法及び検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光装置のレンズの内部やレンズの下の発光部の画像検査を可能とする発光装置の検査方法及び検査装置を提供する。
【解決手段】発光部５１と、前記発光部５１の上に設けられた透光体５２と、を有する発光装置５０の検査装置であって、前記発光装置５０の光学像を得る光学像形成部６０と、前記発光装置５０と前記光学像形成部６０との間に設けられ、透光性を有する透光板３３と、前記発光装置５０と前記透光板３３との間に設けられ、延伸性と透光性とを有するフィルム３１と、前記透光板３３と前記フィルム３１との間に設けられ、透光性を有するゲル状樹脂３２と、を備えたことを特徴とする発光装置の検査装置が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置の検査方法及び検査装置に関する。

発光ダイオードやレーザダイオードなどの発光素子を用いた発光装置においては、発光部の上に例えば樹脂からなるレンズなどの透光体が設けられている。このような構造の発光装置に対して、最近、配光の安定性や信頼性がより重要視されるようになっている。配光の安定性や信頼性を確保するためには、発光装置の製造工程の工程検査や品質検査において、発光部のチップや銀ペーストの位置や状態、レンズなどの透光体の内部の気泡、傷、クラックなどを正確に検査する技術が要求される。

これに対して、例えば、特許文献１には、発光装置の上方からカメラで観察する方法が開示されている。しかしながらこの方法では、発光装置に設けられたレンズなどの透光体の表面付近の傷や汚れ、泡等の検査を行うことができるが、レンズなどの特有な形状を持った透光体は凸状形状や凹状形状を有しており、これを空気層を介して観察するため、透光体と空気との界面において屈折がおき、このため、レンズなどの透光体の内部の気泡、傷、クラック、さらには、発光部のチップ（発光素子）や銀ペーストの位置や状態を観察しようとした場合、それらの像がカメラの焦点からずれてしまい、適正な像が得られない。従って、従来の方法では、透光体の内部の気泡、傷、クラックや、発光部のチップ（発光素子）や銀ペーストの位置や状態については検査することが困難であった。
特開平９−１６７８６３号公報

本発明は、発光装置の透光体の内部や透光体の下の発光部の画像検査を可能とする発光装置の検査方法及び検査装置を提供する。

本発明の一態様によれば、発光部と、前記発光部の上に設けられた透光体と、を有する発光装置の検査装置であって、前記発光装置の光学像を得る光学像形成部と、前記発光装置と前記光学像形成部との間に設けられ、透光性を有する透光板と、前記発光装置と前記透光板との間に設けられ、延伸性と透光性とを有するフィルムと、前記透光板と前記フィルムとの間に設けられ、透光性を有するゲル状樹脂と、を備えたことを特徴とする発光装置の検査装置の検査装置が提供される。

本発明の別の一態様によれば、発光部と、前記発光部の上に設けられた透光体と、を有する発光装置の検査方法であって、前記発光装置の前記透光体に、透光性を有する透光板と、前記発光装置と前記透光板との間に設けられ、延伸性と透光性とを有するフィルムと、前記透光板と前記フィルムとの間に設けられ、透光性を有するゲル状樹脂と、を、前記発光装置の前記透光体に押し当て、前記フィルム、前記ゲル状樹脂及び前記透光板を通した前記発光装置の光学像を検査することを特徴とする発光装置の検査方法が提供される。

本発明によれば、発光装置の透光体の内部や透光体の下の発光部の画像検査を可能とする発光装置の検査方法及び検査装置が提供される。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図面は、本発明の実施形態に係わり、図１は、第１の実施形態の発光装置の検査装置を例示する模式図であり、同図（ａ）は検査装置の構造を例示する側面図、同図（ｂ）、（ｃ）は検査画像を例示する模式図である。図２は、第２の実施形態の発光装置の検査装置を例示する模式的側面図である。図３は、第３の実施形態の発光装置の検査方法を例示するフローチャート図である。
なお、本願明細書及び各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施の形態）
図１に表したように、本発明の第１の実施形態に係る発光装置の検査装置１０は、発光部５１と、発光部５１の上に設けられたレンズなどの透光体５２と、を有する発光装置５０の検査装置であって、被検査体となる発光装置５０の光学像を得る光学像形成部６０と、発光装置５０と光学像形成部６０との間に設けられ、透光性を有する透光板３３と、発光装置５０と透光板３３との間に設けられ、延伸性及び透光性とを有するフィルム３１と、透光板３３とフィルム３１との間に設けられ、透光性を有するゲル状樹脂３２と、を備える。以下、透光体５２の一例としてレンズを用いた場合について説明する。フィルム３１は、透光板３３よりも剛性が低い。

光学像形成部６０には、例えば顕微鏡付きカメラを用いることができる。
透光板３３には、例えば厚さ１．２ｍｍのスライドガラス板を用いることができる。そして、フィルム３１には、例えば厚さが０．０１ｍｍ程度の添加物が含まれていないポリエチレンフィルムを用いることができる。ゲル状樹脂３２には、例えば、厚さ約５ｍｍのポリエチレン樹脂ゲルを用いることができる。

そして、図１（ａ）に表したように、被検査体である発光装置５０のレンズ５２に対して、フィルム３１とゲル状樹脂３２とを、透光板３３で押し当てて、発光装置５０の上面から発光装置５０の内部を光学像形成部６０によって画像観察する。この際、図１（ａ）では、発光装置５０を透光板３３の主面に対して垂直方向から観察する状態を例示しているが、斜め方向または側面方向からの観察でも良い。

このとき、フィルム３１及びゲル状樹脂３２は軟らかいので、レンズ５２の外形に沿って変形し、フィルム３１はレンズ５２に密着する。レンズ５２は、例えばエポキシなどの樹脂からなり、屈折率は約１．５である。また、フィルム３１及びゲル状樹脂３２の屈折率は、例えば、約１．５であり、レンズ５２の屈折率に非常に近い。すなわち、フィルム３１及びゲル状樹脂３２の屈折率と、レンズ５２の屈折率と、の差は、レンズ５２の屈折率と空気の屈折率との差よりも小さい。
このため、レンズ５２とフィルム３１との間の界面、及び、フィルム３１とゲル状樹脂３２との間の面では、屈折現象が低減される。従って、レンズ５２とフィルム３１との界面、及び、フィルム３１とゲル状樹脂３２との間の界面において、レンズ５２の内部、及び、レンズの下の発光部５１の像のずれが可及的に低減される。

このように、レンズ５２とフィルム３１との界面において、レンズ５２の屈折によるレンズ効果は低減され、レンズ５２の上方から光学像形成部６０（顕微鏡付きカメラ）で観察した場合に、レンズ５２の下にある発光部５１を観察することができる。

すなわち、フィルム３１と軟らかいゲル状樹脂３２とを、発光装置５０のレンズ５２に当てると、軟らかいゲル状樹脂３２がレンズ５２の形状に適合して延伸されて変形し、フィルム３１がレンズ５２の表面を覆うため、レンズの屈折効果が相殺されて、レンズ５２の下のチップ底まで検察できる。

これにより、図１（ｂ）に表したように、発光部５１のチップ５８や銀ペースト５９の位置や状態を観察することができる。すなわち、発光装置５０のレンズ５２の内部やレンズ５２の下の発光部５１の画像検査が可能となる。

また、光学像形成部６０の焦点を変えることにより、図１（ｃ）に表したように、レンズ５２の表面付近の傷５７や汚れ、泡等の検査を行うこともできる。

このように、光学像形成部６０のピント（焦点位置）を調節することにより、レンズ５２の表面の他、レンズ５２の下にあるチップ５８の底面の銀ペーストの状態など、レンズ５２の表面からレンズ５２の内部の例えばチップ底までが観察可能となる。

なお、上記の実施形態において、光学像形成部６０とは別の光学像形成部をさらに設け、光学像形成部６０では、レンズ５２の内部やレンズ５２の下のチップ部の画像検査を行い、別途設けた光学像形成部では、レンズ表面付近の検査を行うようにしても良い。すなわち、図１（ｂ）の検査と、図１（ｃ）の検査と、を別の光学像形成部で行うようにしても良い。この場合は、光学像形成装置の焦点位置の調整が不要なので、効率的な検査が可能となり、検査が高速化する。

ただし、上に説明したように、本実施形態に係る検査装置１０において、光学像形成部を１つ設け、その焦点位置を調整することによって、図１（ｂ）及び（ｃ）の検査の両方を実施できるようにすると、検査装置の低コスト化と小型化が図れるという利点がある。

（比較例）
比較例の発光装置の検査装置は、図１に例示した検査装置１０において、フィルム３１、ゲル状樹脂３２、透光板３３を設けないものである。すなわち、比較例の検査装置においては、発光装置５０を光学像形成部６０で直接観察して検査を行う。この場合は、図１（ｃ）に例示した、発光装置５０のレンズ５２での表面付近の傷や汚れ、泡等の検査を行うことができる。しかしながら、レンズ５２の屈折のために、レンズ５２の内部の気泡、傷、クラックや、レンズ５２の下の発光部５１のチップや銀ペーストの位置や状態については検査することができない。すなわち、図１（ｂ）に例示した発光部５１のチップ５８や銀ペースト５９の位置や状態を観察できない。

これに対し、既に説明したように、本実施形態に係る発光装置の検査装置１０においては、フィルム３１とゲル状樹脂３２を透光板３３でレンズ５２に押し当てることで、軟らかいゲル状樹脂３２がレンズ５２の形状に適合して変形し、フィルム３１がレンズ５２の表面を覆うため、レンズ５２のレンズ効果を低減することができ、レンズ５２の表面付近の傷５７や汚れ、泡等のみならず、レンズ５２の内部の気泡、傷、クラックや、レンズ５２の下の発光部５１のチップ５８や銀ペースト５９の位置や状態を観察することができる。

このように、本実施形態に係る発光装置の検査装置１０によれば、発光装置５０のレンズ５２の内部やレンズ５２の下の発光部５１の画像検査を可能とする発光装置の検査装置が提供できる。

なお、本実施形態に係る発光装置の検査装置１０においては、フィルム３１が設けられているので、ゲル状樹脂３２がレンズ５２に直接接しない。例えば、もし、フィルム３１を設けない場合は、ゲル状樹脂３２が直接レンズ５２に押し当てられる。このときも、光学像形成部６０によって、レンズ５２の表面からレンズ５２の内部までが観察可能である。しかしながら、ゲル状樹脂３２が直接レンズ５２に接触するため、ゲル状樹脂３２がレンズ５２に付着し、レンズ５２を汚す。また、例えば、ゲル状樹脂に含まれる添加物等がレンズ５２に付着すると、さらにレンズ５２は汚れる。

さらに、ゲル状樹脂３２とレンズ５２とが直接接する構造にすると、レンズ５２に付着しているゴミや塵がゲル状樹脂３２に転写される可能性が高まる。一旦ゲル状樹脂３２にレンズ５２からゴミや塵が転写されると検査の際に、そのゴミや塵も画像として検出されるので、検査精度を著しく低下させる。

これに対し、本実施形態に係る発光装置の検査装置１０においては、フィルム３１を設けることにより、ゲル状樹脂３２がレンズ５２に接触しないので、レンズ５２を汚すことがなく、レンズ５２側からゴミや塵をゲル状樹脂３２に転写させることがないので、効率的で高精度の検査が可能となる。すなわち、フィルム３１は、ゲル状樹脂３２内部から染み出る添加物によるレンズ５２の汚れや、レンズ５２からゲル状樹脂３２に汚れが付着することを防止する機能を有す。

透光板３３は、透明な硬い板であり、例えば、ガラス板や透明度の高い例えばアクリル板などの透明樹脂基板を用いることができる。

ゲル状樹脂３２には、例えば透明なポリエチレン樹脂ゲルやシリコーン樹脂ゲルなどを用いることができる。すなわち、例えば、ヤング率が１０００ｋＰａ以下の軟らかいゲル状の材料を用いることができる。

フィルム３１には、例えば、透光性の軟らかいポリエチレン樹脂フィルムやポリプロピレン樹脂フィルムなどのポリオレフィン樹脂フィルムなどを用いることができる。フィルム３１には、透光性及び可撓性、変形容易性の他に、発塵性が低いことが、検査精度を向上させるためには重要である。例えば、軟化剤などの添加物を含有してないポリエチレン樹脂フィルムは、透光性で、軟らかく、さらに発塵も少なく、また、燃やした時にダイオキシンなどの発生もなく、環境負荷が小さいので、フィルム３１に用いる材料として好適である。なお、ポリエチレン樹脂フィルムとしては、高透光性を得るために、低密度ポリエチレンを用いることができる。

なお、透光板３３、ゲル状樹脂３２及びフィルム３１は、被検査体である発光装置５０の発光波長の光及び可視光の少なくともいずれかに対して透光性を有していれば良い。すなわち、発光装置５０の発光波長の光及び可視光の少なくともいずれかに対して透光性を有することで、発光装置の発光光及び周囲の照明光によって、発光装置５０の画像検査が可能となる。

フィルム３１は、一度レンズ５２に押し当てると、フィルム３１が伸びて変形することがある。この時、フィルム３１において、発光装置５０のレンズ５２に押し当てた場所を、再度レンズ５２に押し当てるとフィルム３１に皺が発生し、フィルム３１とレンズ５２との間の密着性が低下し、検査の精度を低下させる。このため、フィルム３１の１つの場所においては、発光装置５０に押し当てられる回数は１回とすることが望ましい。すなわち、フィルム３１は、発光装置の検査ごとに場所を変えて、発光装置５０に押し当てられることが望ましい。

なお、ゲル状樹脂３２は、形状復元を失うまで使用でき、例えば、１日に１回程度交換すれば良い。

（第２の実施の形態）
図２に表したように、本発明の第２の実施形態に係る発光装置の検査装置１１においては、フィルム３１を供給する供給ロール部７１と、フィルム３１を巻き取る巻き取りロール部７２とをさらに備えている。
すなわち、検査装置１１は、発光装置５０と光学像形成部６０とを結ぶ線に対して非平行な平面内における、前記線に対するフィルム３１の相対位置を移動可能とする移送部（供給ロール部７１及び巻き取りロール部７２）をさらに備えている。

そして、例えば、被検査体である発光装置５０の位置と、ゲル状樹脂３２、透光板３３及び光学像形成部６０との位置を固定しておき、フィルム３１を移動可能とする。そして、１回の発光装置の検査ごと、すなわち、発光装置５０のレンズ５２にフィルム３１を押し当てる動作ごとに、供給ロール部７１と巻き取りロール部７２とを回転させ、フィルム３１を、発光装置５０、ゲル状樹脂３２、透光板３３及び光学像形成部６０の位置に対して移動させる。これにより、検査ごとにフィルム３１の新しい場所を、レンズ５２に押し当てることができ、効率的な検査が可能となる。

すなわち、本実施形態に係る発光装置の検査装置においては、１つ１つの発光装置を観察するごとに、フィルム３１を巻き取ることで、効率的に使用位置を変えて観察を行うことができ、より効率的に、発光装置のレンズの内部やレンズの下の発光部の画像検査を可能とする発光装置の検査装置が提供できる。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施形態に係る発光装置の検査方法は、発光部５１と、発光部５１の上に設けられたレンズ５２と、を有する発光装置５０の検査方法である。
そして、図３に表したように、本実施形態に係る検査方法では、まず、発光装置５０のレンズ５２に、透光性を有する透光板３３と、発光装置５０と透光板３３との間に設けられ、延伸性と透光性を有するフィルム３１と、透光板３３とフィルム３１との間に設けられ、透光性を有するゲル状樹脂３２と、を、発光装置５０のレンズ５２に押し当てる（ステップＳ１）。
この時、フィルム３１の剛性は、透光板３３よりも低く設定される。
なお、透光板３３、ゲル状樹脂３２及びフィルム３１には、既に説明した材料及び構成を用いることができる。

そして、フィルム３１、ゲル状樹脂３２及び透光板３３を通した発光装置５０の光学像を検査する（ステップＳ２）。これには、既に説明した光学像形成部６０を用いることができる。

これにより、フィルム３１及びゲル状樹脂３２は、レンズ５２の外形に沿って変形し、フィルム３１はレンズ５２に密着し、レンズ５２の屈折によるレンズ効果が低減された状態で、発光装置５０を検査することができる。
なお、この際、発光装置５０は、透光板３３の主面に対して垂直な方向から観察される。
本実施形態に係る発光装置の検査方法によって、発光装置５０のレンズ５２の内部やレンズ５２の下の発光部５１の画像検査を可能とする発光装置の検査方法が提供できる。

なお、本検査方法において、光学像形成部６０の焦点位置を調整することによって、発光装置５０のレンズ５２の内部やレンズ５２の下の発光部５１の画像検査のみならず、レンズ５２の表面付近の傷５７や汚れ、泡等の検査を行うこともできる。

また、上記の検査方法において、フィルム３１は、発光装置の検査ごとに場所を変えて、発光装置５０に押し当てられることが望ましい。すなわち、フィルム３１は、検査ごとに、フィルム３１の異なる面内位置において、レンズ５２に押し当てられることが望ましい。
これには、例えば、第２の実施形態で説明した、フィルムの移送部を設けることが便利である。移送部としては、既に説明した供給ロール部７１及び巻き取りロール部７２を用いることができる。

なお、上記説明した実施形態に係る発光装置の検査装置及び検査方法は、複数のＬＥＤチップが基板に直接ボンディングされた後に、その上を樹脂モールドレンズで覆う構成を有する、樹脂モールド一体型のＬＥＤアレイの検査にも使用することができる。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、発光装置に設けられた透光体はレンズには限定されず、発光素子から放出された光を透過させて外部に放出させるものであって、空気との間で屈折を生じさせる材料からなるものであれば、本発明を同様に適用して同様の効果が得られる。また、発光装置の検査方法及び検査装置を構成する各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した発光装置の検査方法及び検査装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての発光装置の検査方法及び検査装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

第１の実施形態の発光装置の検査装置を例示する模式図。 第２の実施形態の発光装置の検査装置を例示する模式的側面図。 第３の実施形態の発光装置の検査方法を例示するフローチャート図。

符号の説明

３１…フィルム、３２…ゲル状樹脂、３３…透光板、５０…発光装置、５１…発光部、５２…レンズ、６０…光学像形成部

Claims (4)

1. 発光部と、前記発光部の上に設けられた透光体と、を有する発光装置の検査装置であって、
   前記発光装置の光学像を得る光学像形成部と、
   前記発光装置と前記光学像形成部との間に設けられ、透光性を有する透光板と、
   前記発光装置と前記透光板との間に設けられ、延伸性と透光性とを有するフィルムと、
   前記透光板と前記フィルムとの間に設けられ、透光性を有するゲル状樹脂と、
   を備えたことを特徴とする発光装置の検査装置。
2. 前記フィルム及び前記ゲル状樹脂の屈折率と、前記透光体の屈折率と、の差は、前記透光体の屈折率と空気の屈折率との差よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の発光装置の検査装置。
3. 前記発光装置と前記光学像形成部とを結ぶ線に対して非平行な平面内における、前記線に対する前記フィルムの相対位置を移動可能とする移送部をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置の検査装置。
4. 発光部と、前記発光部の上に設けられた透光体と、を有する発光装置の検査方法であって、
   前記発光装置の前記透光体に、
   透光性を有する透光板と、
   前記発光装置と前記透光板との間に設けられ、延伸性と透光性とを有するフィルムと、
   前記透光板と前記フィルムとの間に設けられ、透光性を有するゲル状樹脂と、
   を、前記発光装置の前記透光体に押し当て、
   前記フィルム、前記ゲル状樹脂及び前記透光板を通した前記発光装置の光学像を検査することを特徴とする発光装置の検査方法。

Images