KR101261759B1 - 발열 패키지 테스트 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 보드별로 챔버를 구현하여 온도분포가 균일하고 번인 시험중에 DC 특성과 휘도특성을 함께 측정할 수 있도록 된 발열 패키지 테스트 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 발열 패키지 테스트 시스템은, 다수의 테스트 소켓에 다수의 발열 패키지들을 실장한 후 내부 공기의 온도를 조절하여 번인 시험할 수 있도록 된 다수의 보드챔버; 상기 보드챔버에 실장된 발열 패키지들의 직류특성을 측정하기 위한 직류특성 측정수단; 상기 보드챔버에 실장된 LED 소자들의 휘도특성을 측정하기 위한 휘도 측정수단; 상기 보드챔버의 내부 온도를 조절하기 위한 챔버제어수단; 및 상기 챔버제어수단을 통해 각 보드챔버의 번인조건을 유지시키고 설정된 시험조건에 따라 상기 직류특성 측정수단과 상기 휘도 측정수단을 통해 번인 시험 중인 LED 소자들의 직류특성과 휘도특성을 측정한 후 데이터베이스로 관리하는 제어 컴퓨터로 구성되고, 상기 보드챔버는 번인 시험할 LED 소자를 실장하기 위한 테스트 소켓과 테스트 소켓의 온도를 감지하기 위한 온도센서가 실장된 테스트 보드와, 상기 테스트 보드와 결합되어 번인 시험을 위한 내부공간을 형성하는 챔버 하우징과, 상기 내부공간을 번인 시험 온도로 유지하기 위한 히터와, 상기 챔버 하우징에 형성된 홀에 실장되어 번인 시험중인 LED의 휘도를 감지하기 위한 포토다이오드로 구성된다.

Description

발열 패키지 테스트 시스템 {HEATING PACKAGE TEST SYSTEM}
본 발명은 발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)와 같은 발열 패키지 테스트 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보드별로 챔버를 구현하여 온도분포가 균일하고 시험 중에 DC 특성과 휘도특성을 함께 측정할 수 있도록 된 발열 패키지 테스트 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자의 에이징(혹은 번인이라고도 한다)은 전압, 온도 및 시간의 다양한 조합을 사용하여 반도체 소자의 수명을 촉진시켜 시간과 관련된 반도체 디바이스의 다양한 품질 수준을 예측하는 것이다.
발광다이오드 제조공정에서도 발광다이오드의 수명을 평가하기 위하여 주로 에이징 시험을 수행하는데, 종래의 발광다이오드 에이징 시스템은 번인 테스트 보드의 테스트 소켓에 발광다이오드 소자를 실장한 후 커다란 번인 룸에 번인 테스트 보드(burn-in board)들을 다층으로 쌓아 놓고 시험하도록 되어 있었다. 즉, 종래의 발광다이오드 에이징 시스템은 번인 룸 옆에 히터를 구비한 후, 번인 룸의 흡기구와 배기구를 통해 히터에서 가열된 고온의 에어를 순환시켜 번인 룸의 온도를 시험온도(예컨대, 80℃~85℃)로 유지하면서 시료의 전기적인 특성을 시험하고, 번인시험이 완료된 후에 상온에서 별도로 각 시료의 휘도를 측정하였다.
종래의 발광다이오드 에이징 시스템은 커다란 번인 룸 안에 번인 테스트 보드(burn-in board)들을 다층으로 쌓아 놓고 시험하므로 온도 안정화에 시간이 걸리고 안정화된 후에도 번인 룸 안에서의 온도 분포가 균일하지 않아 각 시료의 실제온도가 다르게 되어 번인 시험의 정확도가 떨어지고, 전기적인 특성시험과 별도로 휘도측정이 이루어지므로 공정이 복잡하고 시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 테스트 보드마다 개별적으로 챔버를 구비한 후 온도 제어를 정밀하게 수행함으로써 시험온도를 균일하게 하고, 시험중에 전기적인 특성과 휘도측정을 동시에 수행함으로써 시험이 간편하며 공정시간을 단축시킬 수 있는 발열 패키지 테스트 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 시스템은, 다수의 테스트 소켓에 다수의 발열 패키지들을 실장한 후 내부 공기의 온도를 조절하여 번인 시험할 수 있도록 된 다수의 보드챔버; 상기 보드챔버에 실장된 발열 패키지들의 직류특성을 측정하기 위한 직류특성 측정수단; 상기 보드챔버의 내부 온도를 조절하기 위한 챔버제어수단; 및 상기 챔버제어수단을 통해 각 보드챔버의 번인 조건을 유지시키고 설정된 시험조건에 따라 상기 직류특성 측정수단을 통해 번인 시험중인 발열 패키지들의 직류특성을 측정한 후 데이터베이스로 관리하는 제어 컴퓨터로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 각 보드챔버에는 실장된 발열 패키지들의 광학적 특성을 측정하기 위한 센서가 구비되어 있고, 상기 챔버제어수단을 통해 각 보드챔버의 번인조건을 유지시키고 설정된 시험조건에 따라 상기 광학특성 측정수단을 통해 시험중인 발열 패키지들의 광학 특성을 측정한 후 데이터베이스로 관리한다.
상기 각 보드챔버에는 다수의 발열 패키지들이 실장되어 상기 직류특성 측정수단과 상기 휘도특성 측정수단이 매트릭스 보드를 통해 해당 보드챔버와 연결되고, 상기 보드챔버는 발열 패키지를 실장하기 위한 테스트 소켓이 실장된 테스트 보드; 상기 테스트 보드와 결합되어 시험을 위한 내부공간을 형성하는 챔버 하우징; 상기 내부공간을 시험 온도로 유지하기 위한 히터; 및 상기 테스트 소켓이나 히터 또는 챔버 내부의 온도를 측정하기 위한 온도센서를 포함한다.
또한 상기 테스트 소켓은 테스트 보드의 외부로 방열판이 노출되고, 노출되어진 방열판이 보드챔버의 내부 열을 배출하고, 상기 내부공간은 단일 또는 다수의 영역으로 구분되어 각 영역마다 온도센서가 설치되고, 상기 히터는 상기 챔버 하우징에 각 영역마다 설치되어지고, 영역별로 분리하여 온도를 제어할 수 있도록 구성된 것이다.
상기 챔버 하우징은 단열재를 통해 내부공간의 열이 외부로 유출되지 않도록 구성되고, 상기 다수의 보드챔버들은 별도의 번인실에 간격을 두고 적층되어 결합되고, 상기 번인실은 환기수단을 통해 내부 공기의 온도와 순환을 제어할 수 있도록 된 것이다.
본 발명에 따르면, 테스트 보드마다 개별적으로 챔버를 구비한 후 온도 제어를 정밀하게 수행함으로써 시험온도를 균일하게 하여 시험의 신뢰도를 향상시키고, 시험 중에 전기적인 특성과 휘도측정을 동시에 수행함으로써 시험시간을 단축시켜 제조원가를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 발열 패키지 테스트 시스템을 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 발열 패키지 테스트 시스템의 제어 계통도,
도 3은 본 발명에 따른 발열 패키지 테스트 시스템의 구성 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 발열 패키지 테스트 시스템의 보드 챔버를 도시한 개략도,
도 5는 본 발명에 따른 발열 패키지 테스트 시스템의 보드 챔버를 영역으로 구분한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 발열 패키지 테스트 시스템의 번인 시험 절차를 도시한 순서도,
도 7은 본 발명에 따른 발열 패키지 테스트 시스템의 테스트 보드에 탑재되는 테스트 소켓의 제 1 실시예,
도 8은 본 발명에 따른 발열 패키지 테스트 시스템의 테스트 보드에 탑재되는 테스트 소켓의 제 2 실시예,
도 9는 본 발명에 따른 발열 패키지 테스트 시스템의 테스트 보드에 탑재되는 테스트 소켓의 제 3 실시예이다.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다. 또한 본 발명의 실시예에서는 발열 패키지로서 발광다이오드(LED)를 예로 들어 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 발열 패키지 테스트 시스템을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 발열 패키지 테스트 시스템의 제어 계통도이다.
본 발명의 실시예에 따른 발열 패키지 테스트 시스템(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 12개의 보드 챔버(100)를 갖는 2개의 번인실(16-1,16-2)과, 제어 PC(12)와 번인 시험을 위한 각종 보드들이 실장된 하나의 제어 랙(14)으로 이루어진다. 각 번인실(16-1,16-2)은 환기를 위해 환기통로(18-1,18-2)를 구비할 수 있으며, 경우에 따라 별도의 히터나 쿨러를 통해 번인실(16-1,16-2)의 전체 분위기를 조절할 수도 있다.
도 2를 참조하면, 각 번인실(16)에는 LED 테스트 보드(110)와 챔버 하우징(120)으로 이루어진 다수의 보드챔버(100)가 셀프(130)에 적층되어 있으며, 제어 랙(14)에는 발광다이오드의 DC 특성을 시험하기 위한 소스 측정 유니트(SMU: 141)와, 보드챔버(100)와 연결을 위한 LED 매트릭스 보드(142), 전원공급기(143), 휘도측정보드(144), 챔버제어보드(145), 소켓온도 모니터링보드(146) 등이 실장되어 있고, 제어 랙(14)에 실장된 보드들은 TCP/IP나 USB, RS-485 등의 표준 인터페이스를 통해 제어PC(12)와 연결되어 있다.
도 3은 본 발명에 따른 발열 패키지 테스트 시스템의 구성 블럭도이고, 도 4는 본 발명에 따른 발열 패키지 테스트 시스템의 보드 챔버를 도시한 개략도이며, 도 5는 본 발명에 따른 발열 패키지 테스트 시스템의 보드 챔버를 영역으로 구분한 도면이다.
본 발명에 따른 발열 패키지 테스트 시스템(10)은 도 3에 도시된 바와 같이, 전원공급기(143), LED 드라이버(147), 소스 측정 유니트(141)와, LED 매트릭스 보드(142), 휘도측정 매트릭스(144), 챔버 제어보드(145), 제어 PC(12), 보드챔버(100)로 구성된다.
도 3을 참조하면, 전원공급기(143)는 번인 시험에 필요로 하는 직류전원을 공급하고, LED 드라이버(147)는 LED 매트릭스 보드(142)를 통해 LED 테스트 보드(110)의 테스트 소켓에 실장된 LED 소자들을 구동한다. 소스 측정 유니트(SMU: 141)는 제어 PC(12)의 제어에 따라 LED 매트릭 보드(142)를 거쳐 LED 테스트 보드(110)의 테스트 소켓(112)에 실장된 LED 소자들의 역방향 전류(IR: Reverse Current)와 순방향 전압(VF: Foward Voltage) 특성을 측정한 후 측정 데이터를 제어 PC(12)로 전달한다. LED 매트릭스 보드(142)는 각 보드챔버(100)의 LED 테스트 보드(110)마다 다수의 테스트 소켓(112)과 LED 소자들을 실장하고 있으므로 LED 구동 및 시험을 위해 LED 드라이버(147)와 소스 측정 유니트(141)를 해당 LED 소자들과 연결한다.
휘도측정 매트릭스(144)는 제어 PC(12)의 제어에 따라 보드챔버(100)의 챔버 하우징(120)에 실장된 다수의 포토다이오드(124)로부터 해당 LED 소자의 휘도를 감지하여 휘도를 측정하고 측정 데이터를 제어 PC(12)로 전달한다.
챔버 제어보드(145)는 각 보드챔버(100)의 소켓 온도센서(114)로부터 보드 챔버(100)의 영역별 소켓온도를 감지하여 소켓온도를 측정함과 아울러 온도데이터를 제어 PC(12)로 전달하고, 제어 PC(12)의 설정에 따라 히터(122)를 제어하여 각 영역의 온도가 설정된 번인 시험온도를 유지하도록 각 보드챔버(100)를 제어한다.
제어 PC(12)는 후술하는 바와 같이, 번인 시험을 위한 제반 조건을 설정하고, 설정된 조건에 따라 챔버제어보드(145)를 통해 각 보드챔버(100)의 번인 환경을 감시하고, 소켓온도가 설정된 온도에 도달하면 자동 혹은 수동으로 소스 측정 유니트(141)를 통해 해당 LED 소자들의 직류특성을 측정하도록 함과 아울러 측정결과 데이터를 수신받아 데이터베이스로 관리하고, 설정된 조건에 도달하면 휘도 측정 매트릭스(144)를 통해 해당 LED 소자들의 휘도특성을 측정하도록 함과 아울러 측정결과 데이터를 수신받아 데이터베이스로 관리하여 전체 번인시험을 관리한다.
보드챔버(100)는 도 4에 도시된 바와 같이, 테스트 소켓(112)이 실장된 테스트 보드(110)와, 테스트 보드(110)와 결합되어 번인 시험을 위한 내부공간을 형성하는 챔버 하우징(120)으로 구성되고, 테스트 보드(110) 상에는 번인시험할 LED 소자를 실장하기 위한 다수의 테스트 소켓들(112)이 배열되어 있으며 영역별로 일부 소켓에는 소켓온도를 감지하기 위한 온도센서(114)가 설치되어 있다.
챔버 하우징(120)의 상측에는 테스트 소켓(112)에 대응하는 위치마다 홀(120a)이 형성되어 있고, 각 홀(120a)에는 유리(120b)가 설치되어 내부공간과 외부 공간을 격리시키면서 유리(120b) 외측에 LED 소자의 휘도를 감지하기 위한 포토 다이오드(124)가 설치되어 있다.
또한 챔버 하우징(120)은 도 5에 도시된 바와 같이, 5개의 영역(1~5)으로 구분되고 영역마다 각각의 히터들(122)이 설치되어 보드챔버(100)의 내부 공간을 5개의 영역으로 구분하여 각 영역마다 독립적으로 온도를 제어함으로써 번인시험을 위한 챔버 균일도(Chamber Uniformity)를 더욱 향상시킬 수 있도록 되어 있다.
그리고 테스트 보드(110)의 테스트 소켓(112)은 내부공간에 LED소자를 실장하기 위한 부분(112a)과 외부로 노출되어 LED 소자에서 발생되는 열을 외부로 방열시키기 위한 방열구조(112b)를 구비하고 있으며, 테스트 소켓(112)의 예로는 도 7 내지 도 9에 도시된 소켓을 사용할 수 있다. 도 7에 도시된 테스트 소켓은 TPA 타입의 소켓이고, 도 8에 도시된 소켓은 BPA 타입의 소켓이며, 도 9에 도시된 테스트 소켓은 BMP 타입 소켓이다. 이러한 테스트 소켓은 번인 시험 대상인 LED 소자의 접속단자 형태에 따라 적절한 형태의 것을 선택하여 사용할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 발열 패키지 테스트 시스템의 번인 시험 절차를 도시한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 번인 시험할 LED 소자들을 각 보드챔버(100)의 테스트 소켓(112)에 실장한 후 시험자가 제어 PC(12) 상에서 번인 시험조건을 설정한다(S1). 번인 시험 조건은 보드챔버(100)의 온도, 번인 시간, 테스트 방식, 테스트 간격 등이다.
번인시험이 시작되면, 쳄버제어보드(145)를 통해 각 보드챔버(100)의 내부온도를 감시하여 챔버 내부의 온도가 번인 온도를 유지하게 한다(S2). 그리고 소켓 온도를 모니터링함과 아울러 테스트 시간을 카운트하여 테스트 조건에 도달하면, 소스 측정 유니트(141)를 통해 해당 LED 소자들의 직류특성 예컨대, LED 소자들의 역방향 전류(IR: Reverse Current)와 순방향 전압(VF: Foward Voltage) 특성을 측정한 후 측정 데이터를 전달받아 데이터베이스로 저장한다(S3~S6).
그리고 휘도 측정 매트릭스(144)를 통해 해당 LED 소자의 휘도를 감지하여 휘도를 측정하고, 측정 데이터를 전달받아 데이터베이스로 저장한다(S7,S8).
번인 시험이 완료되면, 시험자의 요구에 따라 데이터베이스의 측정 데이터들을 통계처리하여 다양한 형태의 그래프나 표 등으로 출력한다.
이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
10: 발열 패키지 테스트 시스템 12: 제어 PC
14: 제어 랙 16-1,16-2: 번인실
18-1,18-2: 환기통로 100: 보드챔버
110: 테스트 보드 112: 테스트 소켓
114: 소켓온도센서 120: 챔버 하우징
122: 히터 124: 포토다이오드
141: 소스 측정 유니트 142: LED 매트릭스 보드
143: 전원공급기 144: 휘도측정 매트릭스
145: 챔버 제어보드 147: LED 드라이버

Claims (8)

  1. 다수의 테스트 소켓에 다수의 발열 패키지들을 실장한 후 내부 공기의 온도를 조절하여 번인 시험할 수 있도록 된 다수의 보드챔버;
    상기 보드챔버에 실장된 발열 패키지들의 직류특성을 측정하기 위한 직류특성 측정수단;
    상기 보드챔버의 내부 온도를 조절하기 위한 챔버제어수단; 및
    상기 챔버제어수단을 통해 각 보드챔버의 번인 조건을 유지시키고 설정된 시험조건에 따라 상기 직류특성 측정수단을 통해 번인 시험중인 발열 패키지들의 직류특성을 측정한 후 데이터베이스로 관리하는 제어 컴퓨터를 포함하고,
    상기 보드챔버는
    발열 패키지를 실장하기 위한 테스트 소켓이 실장된 테스트 보드;
    상기 테스트 보드와 결합되어 시험을 위한 내부공간을 형성하는 챔버 하우징;
    상기 내부공간을 시험 온도로 유지하기 위한 히터; 및
    상기 테스트 소켓이나 히터 또는 챔버 내부의 온도를 측정하기 위한 온도센서를 포함한 것을 특징으로 하는 발열 패키지 테스트 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발열 패키지 테스트 시스템은
    상기 보드챔버에 실장된 발열 패키지들의 광학적 특성을 측정하기 위한 광학특성 측정수단을 더 포함하고,
    상기 제어 컴퓨터는 상기 챔버제어수단을 통해 각 보드챔버의 번인조건을 유지시키고 설정된 시험조건에 따라 시험중인 발열 패키지들의 광학특성을 측정한 후 데이터베이스로 관리하는 것을 특징으로 하는 발열 패키지 테스트 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 직류특성 측정수단과 상기 광학특성 측정수단은
    매트릭스 보드를 통해 해당 보드챔버와 연결되는 것을 특징으로 하는 발열 패키지 테스트 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 테스트 소켓은
    발열 패키지를 실장하기 위한 소켓 부분과 발열 패키지에서 발생되는 열을 외부로 방출시키기 위한 방열판으로 이루어지고, 상기 방열판이 테스트 보드의 외부로 노출되어 발열 패키지의 열을 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 발열 패키지 테스트 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 내부공간은 단일 또는 다수의 영역으로 구분되어 각 영역마다 온도센서가 설치되고, 상기 히터는 상기 챔버 하우징에 각 영역마다 설치되어지고, 영역별로 분리하여 온도를 제어할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 발열 패키지 테스트 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 챔버 하우징은
    단열재를 통해 내부공간의 열이 외부로 유출되지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는 발열 패키지 테스트 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 다수의 보드챔버들은
    별도의 번인실에 간격을 두고 적층되어 결합되고, 상기 번인실은 환기수단을 통해 내부 공기의 온도와 순환을 제어할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 발열 패키지 테스트 시스템.
KR1020110086847A 2011-08-30 2011-08-30 발열 패키지 테스트 시스템 KR101261759B1 (ko)

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