JP5530122B2 - 光センサの試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサのように、複数の受光素子を備えた光センサの試験に用いる発光装置に関する。

ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサのような光センサの試験は、一般に、各受光素子が正しく受光するか否かの検査すなわち試験をされる。この種の試験装置の１つとして、発光素子からの光を受光素子に照射して、その光を受光素子で検出し、各受光素子の出力信号を用いて光センサの良否を決定する技術がある（例えば、特許文献１）。

上記従来技術は、厚さ方向に貫通する貫通穴を有する板状のプローブカード部と、光を該プローブカード部の貫通穴を介して光センサの受光素子に照射するようにプローブカード部に配置された光源部とを備えている。

上記従来技術において、光源部は、開放部及び奥底を有する筒部材と、筒部材の奥底に配置された発光素子とを備えており、また筒部材の開放部がプローブカード部の貫通穴と合致しかつ発光素子からの光がプローブカード部の下方に出射するように、プローブカード部の上側に配置されている。

しかし、上記のような光源部を用いる従来技術では、筒部材が大きく、多数の光源部を微少なピッチで配置することが難しい。このため、上記従来技術では、数個の光源部をプローブカード部に配置することが可能であるにすぎず、その結果1つの半導体ウエーハのようなセンサ基板に設けられた多数の光センサを多数回に分けて試験することができるにすぎない。

特開２００６−３４９５２２号公報

本発明は、発光装置の複雑化及び高価格化を招くことなく、多数の光源を微少なピッチで配置することを可能にすることを目的とする。

本発明に係る発光装置は、複数の受光素子が設けられたセンサ基板を有する光センサの試験に用いる発光装置である。前記発光装置は、複数の内部配線を有する第１の基板であって、厚さ方向を上下方向とされた第１の基板と、厚さ方向を前記第１の基板と一致させた状態に、前記第１の基板の下側に配置された第２の基板であって、該第２の基板を上下方向に貫通する複数の第１の貫通穴を有する第２の基板と、厚さ方向を前記第２の基板と一致させた状態に、前記第２の基板の下側に配置され、弾性を有する遮光板からなる第３の基板であって、該第３の基板を厚さ方向に貫通して、前記第1の貫通穴に連通し、対応する前記受光素子をそれぞれ受け入れる複数の開口を有し、前記光センサのセンサ基板に当接可能の第３の基板と、前記第１の貫通穴に受け入れられ該第１の貫通穴から前記開口に向かう光を発生するように前記第１の基板に支持された複数の光源であって、前記内部配線に電気的に接続された複数の光源とを含む。前記複数の光源は複数列に配置されている。

本発明に係る発光装置は、さらに、前記配線基板に配置された複数の接触子であって、それぞれが、前記内部配線に電気的に接続されていると共に、前記光センサの電極に接触される針先を有する複数の接触子を含むことができる。

前記第２の基板は、さらに、該第２の基板を上下方向に貫通して前記開口に連通する複数の第２の貫通穴を有することができ、また各接触子は、前記第２の貫通穴及び前記開口を貫通しており、また前記針先を前記第3の基板の下方に突出させていてもよい。

各接触子は、上部材と、下部材と、上部材及び下部材をこれらが離間する方向へ付勢するばねとを備え、前記上部材は前記第１の基板の下面に押圧されており、前記下部材は前記第３の基板の下方に突出されていてもよい。

前記第２の基板は、前記第1の基板の下面に配置された上板と、該上板の下面に配置された板状のハウジングと、該ハウジングに下面に配置された下板とを備えることができ、また各第１の貫通穴は、前記上板前記ハウジング及び前記下板を貫通していてもよい。

前記第1の基板は、さらに、それぞれが、前記内部配線に接続されて、前記内部配線を外部の電気回路に接続する複数の接続端子を備えていてもよい。また、各光源は複数の発光素子を備えていてもよい。

本発明に係る発光装置は、さらに、前記第１の基板の上側に配置された放熱板を含むことができる。また、前記第１の基板は、さらに、前記光源の熱を前記放熱板に伝達する熱伝導路を備えていてもよい。

前記第１の基板は、さらに、前記光源の側の熱を吸収し、吸収した熱を前記放熱板の側に放出するサーモモジュールを備えていてもよい。また、前記第１の基板は前記第１の貫通穴を閉鎖していてもよい。

本発明に係る発光装置は、さらに、前記第１の基板に配置された温度センサを含むことができる。

例えば、多数の受光素子を備える複数の光センサがセンサ基板に複数列に配置されている場合、第１，第２及び第３の基板は、第１の貫通穴、開口及び光源の配列方向が受光素子の配列方向と一致しかつ各開口が受光素子に対向された状態に維持される。

上記の状態で、各光源が点灯されると、各光源からの光は、第１の貫通穴から開口を介して受光素子に照射される。各受光素子は、入射光を検出し、受光量に応じた電気信号を発生する。各受光素子で発生された電気信号は、その光センサの良否の判定に用いられる。

本発明に係る発光装置は、内部配線に接続された複数の光源が配置された第１の基板と、それぞれが複数の貫通穴を有する第２及び第３の基板とを、各光源が第１の貫通穴に位置し、第１の貫通穴と開口とが連通する状態に上下に重ね合わせた構造を有すると共に、各光源の少なくとも一部が第１の貫通穴に位置されている。

このため、本発明によれば、構造が簡単であり、製造が容易であり、しかも廉価になるにもかかわらず、多数の光源部を微少なピッチでしかも複数列に配置することができる。その結果、本発明によれば、また、一回で同時に多数の光センサの試験をすることができるから、試験に要する時間及び労力が著しく低減する。

本発明に係る発光装置の一実施例を示す平面図である。 図１に示す発光装置の底面図である。 図１における３−３線に沿って得た断面図である。 貫通穴と光センサの受光子との関係を示す拡大断面図である。 光源の一実施例を示す図である。 接触子の一実施例を示す断面図である。 本発明に係る発光装置の他の実施例を示す、図４と同様の拡大断面図である。 本発明に係る発光装置のさらに他の実施例を示す断面図である。 被検査体としての光センサの一実施例を示す平面図である。

［用語の説明］

本発明においては、図３，４において、上下方向を上下方向又はＺ方向といい、左右方向を左右方向又はＸ方向といい、紙面に垂直な方向を前後方向又はＹ方向という。しかし、これらの方向は、試験装置に配置する発光装置の姿勢、ひいては検査ステージに配置する被検査体の姿勢に応じて異なる。

したがって、上記の方向は、試験時の被検査体の姿勢に応じて、左右方向（Ｘ方向）及び前後方向（Ｙ方向）を含む面（ＸＹ面）が、水平面、水平面に対し傾斜する傾斜面、及び水平面に垂直の垂直面のいずれかの面内となるように決定される。

［発光装置の実施例］

図１から図４に示す発光装置１０は、図９に示すように、矩形をした多数のセンサチップ領域、すなわち光センサ１２を、ＣＣＤウエーハ、ＣＭＯＳウエーハのような円板状のセンサ基板１４にマトリクス状に配置した基板を被検査体とし、それらセンサチップ領域１２の受光素子を複数回に分けて試験することにより、光センサ１２の良否を決定する試験装置に用いられる。

各光センサ１２は、ＣＣＤ素子、ＣＭＯＳ素子等で構成された多数の受光素子１６（図４参照）をマトリクス状に配置している。各受光素子１６は、図６に示すように、センサ基板１４に設けられた複数の電極１４ａの少なくとも１つに、センサ基板１４に設けられた配線１４ｂを介して電気的に接続されている。

センサ基板１４は、試験装置のワークテーブル、すなわち検査ステージ１８（図３及び４参照）に解除可能に吸着され、その状態で各センサチップ領域１２の試験をされる。

図１から図４を参照するに、発光装置１０は、センサ基板１４を受ける前記した検査ステージ１８（図３及び４参照）及び電気回路（図示せず）と共に、センサ基板１４の複数の光センサ１２の試験装置に用いられる。

発光装置１０は、それぞれが上面及び下面を有する第１，第２及び第３の基板２０，２２及び２４を、それらの厚さ方向が上下方向となる状態に、上下に重ね合わせており、また複数の光源２６を第１の基板２０の下面に複数列に好ましくはマトリクス状に配置していると共に、複数の接触子２８を第２の基板２２に支持させている。

第１，第２及び第３の基板２０，２２及び２４は、図示の例では、同じ直径寸法を有する円板状の形状を有する。しかし、第１，第２及び第３の基板２０，２２及び２４は、同じ大きさを有する必要はなく、また平面的に見て、矩形、八角形等の多角形のような他の形状を有していてもよい。

図４に示すように、第１の基板２０は、光源２６に電気的に接続された複数の第１の内部配線３０と、接触子２８に電気的に接続された複数の第２の内部配線３２とを多層に有する配線基板である。

第１の基板２０の上面には、試験装置の前記した電気回路に接続される複数のコネクタ３４が外周縁部に配置されていると共に、複数の放熱板３６がコネクタ３４の配置領域の内側の領域に配置されている（いずれも、図１参照）。

各コネクタ３４は、それぞれが第１又は第２の内部配線３０又は３２に電気的に接続されて、内部配線３０又は３２を前記した電気回路に接続する複数の接続端子（図示せず）を有する。コネクタ３４の接続端子の代わりに、複数の接続ランドを本発明でいう接続端子として第１の基板２０に配置してもよい。

各コネクタ３４は、そのコネクタ３４を上方から貫通して第１の基板２０に螺合された複数のビス３８（図１参照）により、第１の基板２０に取り外し可能に取り付けられている。

各放熱板３６は、板状のベース３６ａの上面から上方に突出する複数の放熱フィン３６ｂを備えた既知のものであり、また下面を第１の基板２０の上面に当接させた状態に第１の基板２０の上面に取り外し可能に取り付けられている。

第２の基板２２は、厚さ方向に貫通する複数の第１の貫通穴４０と、厚さ方向に貫通する複数の第２の貫通穴４２とを有する。各光源２６は第１の貫通穴４０に受け入れられており、各接触子２８は第２の貫通穴４２に配置されている。

図示の例では、第２の基板２２は、第1の基板２０の下面に配置された上板４４と、上板４４の下面に配置された板状のハウジング４６と、ハウジング４６に下面に配置された下板４８とを備え、また上板４４の上面を第1の基板２０の下面に当接させた状態に、第1の基板２０の下面に取り外し可能に取り付けられている。

上板４４、ハウジング４６及び下板４８は、第１及び第２の貫通穴４０及び４２を共同して形成している。貫通穴４０及び４２のそれぞれは、上板４４、ハウジング４６及び下板４８を貫通している。各第１の貫通穴４０は、矩形又は円形の形状を有する。しかし、各第２の貫通穴４２は、円形の形状を有する。

図６に示すように、各第２の貫通穴４２のうち、上板４４及び下板４８の穴部分４２ａ及び４２ｃの直径寸法は、ハウジング４６の穴部分４２ｂの直径寸法より小さい。

第３の基板２４は、第３の基板２４を厚さ方向に貫通して、第1の基板２０の貫通穴４０及び４２に連通された複数の矩形の開口５０を有する遮光板であり、シリコーンゴムのような弾性変形可能の材料で製作されている。

第１，第２及び第３の基板２０，２２及び２４は、第１及び第２の貫通穴４０及び４２が開口５０に連通し、かつ第１の基板２０が第１の貫通穴４０を閉鎖するように、積層されて分離可能に結合されている。

各光源２６は、図５に示すように、３種類の発光素子５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂをホルダー５４に設けられた下方に開放する有底穴５６の奥底面に配置し、それら発光素子５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂからの光を収束するレンズ５８を有底穴５６の開放部に配置している。

発光素子５２Ｒ，５２Ｇ及び５２Ｂは、それぞれ、赤色、緑色及び青色の光を発生するＬＥＤであり、またそれぞれの発光素子による発光量を前記した電気回路により制御されることにより、適宜な合成色の光を発生する。

上記のような各光源２６は、図４に示すように、その大部分が第１の貫通穴４０内に位置し、かつ発光素子５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂからの光が第１の貫通穴４０から開口５０に向かうように第１の基板２０の下面に支持されている。

上記のような複数の光源２６は、センサ基板１４の受光素子１６と同様に、複数列に、好ましくはセンサ基板１４の受光素子１６の配列と同じ状態に配置されている。

図６に示すように、各接触子２８は、上部材２８ａと、下部材２８ｃと、ハウジング４６の穴部４２ｂに配置されて、両部材２８ａ，２８ｃをこれらが離間する方向へ付勢する圧縮コイルばね２８ｂを備えたポゴピンとされている。

上部材２８ａは、ハウジング４６の穴部４２ｂに位置されたフランジ部と、該フランジ部から上方へ延びて上板４４の穴部４２ａに下方から挿入された端子部を有する。下部材２８ｃは、ハウジング４６の穴部４２ｂに位置されたフランジ部と、該フランジ部から下方へ延びて下板４８の穴部４２ｃに挿入された針先部を有する。

両部材２８ａ及び２８ｃのフランジ部は、ばね２８ｂにより上板４４又は下板４８に押圧されて、第２の貫通穴４２からの脱落を防止されている。上部材２８ａの端子部は第１の基板２０の下面に設けられて内部配線３２に電気的に接続された接続ランド（図示せず）に押圧されている。下部材２８ｃの針先部は、第３の基板２４の開口５０から下方へ突出されており、また試験時に下端をセンサ基板１４の上面の電極１４ａ（図６参照）に押圧される。

［発光装置による試験方法］

センサ基板１４は、検査ステージ１８に配置され、最初の複数（光源２６と同数）の受光素子１６の試験をするために、検査ステージ１８がＸＹ方向に移動されると共に、上下方向へ延びるθ軸線の周りに角度的に回転される。

これにより、受光素子１６の配列方向が光源２６の配列方向とされ、受光素子１６が光源２６と対向し、センサ基板１４の電極１４ａが接触子２８の針先に接触可能の状態に、センサ基板１４が試験装置に維持される。その結果、各受光素子１６は開口５０の下端に位置される。

次いで、検査ステージ１８が上昇され、それにより第３の基板４８がセンサ基板１４の上面に押圧されると共に、各接触子３８の針先がセンサ基板１４の電極１４ａに押圧される。

次いで、各光源２６が前記した電気回路からの点灯指令信号により点灯される。これにより、光源２６からの光は、対応する第１の貫通穴４０及び開口５０かた対応する受光素子１６に照射され、各受光素子１６は受光量に応じた電気信号を出力する。

しかし、各センサ基板１４がカラー用であるとき、各受光素子１６は、一般に、Ｒ用画素領域（Ｒ用受光素子）、Ｇ用画素領域（Ｇ用受光素子）、及びＢ用画素領域（Ｂ用受光素子）の３つの色別画素で構成されている。

各センサ基板１４がカラー用であると、各受光素子１６は、入射した光の色相及び強度に対応する電気信号を発生し、それらの電気信号を前記した電気回路に出力する。各受光素子１６からの電気信号は、その電気回路において、入力した電気信号を基に、対応する受光素子１６が正しい色相及び強度を表す電気信号を発生しているか否か（受光素子１６の正否、すなわち光センサ１２の良否）の判定に用いられる。

一回の試験で全ての受光素子１６の試験が終了すると、１つのセンサ基板１４の試験が終了する。しかし、未試験の受光素子１６が存在すると、全ての受光素子１６の試験が終了するまで、発光装置１０とセンサ基板１４とをそれらが所定の位置関係になるように相対的に移動させ、その状態で上記の試験行程が繰り返される。

上記のようにセンサ基板１４を発光装置１０に対し検査ステージ１８によりＸＹＺ方向に移動させる代わりに、発光装置１０をセンサ基板１４に対し他の移動機構によりＸＹＺ方向に移動させるようにしてもよい。

上記のように、第３の基板２４の下面がセンサ基板１４の上面に当接されていると、第１，第２及び第３の基板２０，２２及び２４、並びに上板４４，ハウジング４６及び下板４８が積層されていることとあいまって、外部の光、及び隣接する光源２６からの光が第１の貫通穴４０及び開口５０に入ることが確実に防止されるから、光センサの正否をより正確に確認することができる。

発光装置１０によれば、構造が簡単であり、製造が容易であり、しかも廉価になるにもかかわらず、多数の光源２６を微少なピッチでしかも複数列に配置することができる。その結果、一回で同時に多数の光センサ１２の試験をすることができるから、試験に要する時間及び労力が著しく低減する。

［発光装置の他の実施例］

図７に示す発光装置６０は、各光源２６で発生する熱を放熱板３６に伝達する熱伝導路６２を第１の基板２０に設けている。各熱伝導路６２は、高い熱伝導性を有する材料で製作されており、また第１の基板２０を厚さ方向に貫通して、上端及び下端をそれぞれ放熱板３６及び光源２６に接触させている。このため、第１の基板２０の熱伝導性が低くても、各光源２６からの熱が効率よくかつ効果的に外部に放熱される。

図８に示す発光装置７０は、第１の基板２０の温度を検出する温度センサ７２と、光源２６の側の熱を吸収し、吸収した熱を放熱板３６の側に放出するサーモモジュール７４とを第１の基板２０に配置している。

温度センサ７２の検出信号は、前記した電気回路に供給されて、第１の基板２０が許容温度を超えたとき、外部の送風機から放熱板２６に送風し、放熱板２６を冷却するように用いられる。しかし、サーモモジュール７４を前記した電気回路に接続して、サーモモジュール７４を温度センサ７２の検出信号を用いてその電気回路により制御するようにしてもよい。

いずれの場合も、発光装置７０によれば、第１の基板２０の熱伝導性が低くても、各光源２６からの熱が効率よくかつ効果的に外部に放熱される。

本発明は、センサ基板１４に配置された光センサ１２の試験のみならず、配線基板のような他の基板に配置された複数の光センサのような他の光センサの試験装置用の発光装置としても適用することができる。

また、本発明は、受光素子１６毎に接触子２８を備えた光センサ１４のみならず、複数の受光素子１６毎に共通の接触子２８を備えた光センサにも適用することができる。

上記のように、本発明は、上記実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された趣旨を逸脱しない限り、種々に変更することができる。

１０，６０，７０ 発光装置
１２ 光センサ
１４ センサ基板
１４ａ センサ基板の電極
１６ 受光素子
１８ 検査ステージ
２０，２２，２４ 第１，第２及び第３の基板
２６ 光源
２８ 接触子
２８ｂ ばね
３０，３２ 内部配線
３４ コネクタ
３６ 放熱板
４０，４２ 第１及び第２の貫通穴
４４ 上板
４６ ハウジング
４８ 下板
５０ 開口
５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂ 発光素子
６２ 熱伝導路
７２ 温度センサ
７４ サーモモジュール

Claims (12)

1. 複数の受光素子が設けられたセンサ基板を有する光センサの試験に用いる発光装置であって、
   複数の内部配線を有する第１の基板であって、厚さ方向を上下方向とされた第１の基板と、
   厚さ方向を前記第１の基板と一致させた状態に、前記第１の基板の下側に配置された第２の基板であって、該第２の基板を上下方向に貫通する複数の第１の貫通穴を有する第２の基板と、
   厚さ方向を前記第２の基板と一致させた状態に、前記第２の基板の下側に配置され、弾性を有する遮光板からなる第３の基板であって、該第３の基板を厚さ方向に貫通して、前記第1の貫通穴に連通され、対応する前記受光素子をそれぞれ受け入れる複数の開口を有し、前記光センサのセンサ基板に当接可能の第３の基板と、
   前記第１の貫通穴に受け入れられ該第１の貫通穴から前記開口に向かう光を発生するように前記第１の基板に支持された複数の光源であって、前記内部配線に電気的に接続された複数の光源とを含み、
   前記複数の光源は複数列に配置されている、光センサの試験に用いる発光装置。
2. さらに、前記配線基板に配置された複数の接触子であって、それぞれが、前記内部配線に電気的に接続されていると共に、前記光センサの電極に接触される針先を有する複数の接触子を含む、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記第２の基板は、さらに、該第２の基板を上下方向に貫通して前記開口に連通する複数の第２の貫通穴を有し、
   各接触子は、前記第２の貫通穴及び前記開口を貫通しており、また前記針先を前記第3の基板の下方に突出させている、請求項２に記載の発光装置。
4. 各接触子は、上部材と、下部材と、上部材及び下部材をこれらが離間する方向へ付勢するばねとを備え、前記上部材は前記第１の基板の下面に押圧されており、前記下部材は前記第３の基板の下方に突出されている、請求項３に記載の発光装置。
5. 前記第２の基板は、前記第1の基板の下面に配置された上板と、該上板の下面に配置された板状のハウジングと、該ハウジングに下面に配置された下板とを備え、各第１の貫通穴は、前記上板前記ハウジング及び前記下板を貫通している、請求項１から４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記第1の基板は、さらに、それぞれが、前記内部配線に接続されて、前記内部配線を外部の電気回路に接続する複数の接続端子を備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の発光装置。
7. 各光源は複数の発光素子を備える、請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置。
8. さらに、前記第１の基板の上側に配置された放熱板を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の発光装置。
9. 前記第１の基板は、さらに、前記光源の熱を前記放熱板に伝達する熱伝導路を備える、請求項８に記載の発光装置。
10. 前記第１の基板は、さらに、前記光源の側の熱を吸収し、吸収した熱を前記放熱板の側に放出するサーモモジュールを備える、請求項８に記載の発光装置。
11. 前記第１の基板は前記第１の貫通穴を閉鎖している、請求項１から１０のいずれか１項に記載の発光装置。
12. さらに、前記第１の基板に配置された温度センサを含む、請求項１から１１のいずれか１項に記載の発光装置。