KR101423122B1 - 반투명 형광체를 포함하는 엘이디 부품의 검사장치 및 검사방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 엘이디 부품의 검사장치는 엘이디 부품의 표면에 광을 출사하는 광원부와, 상기 광원부로부터 출사된 광을 엘이디 부품의 표면에 집광시키기 위한 렌즈부와, 상기 엘이디 부품의 표면으로부터 반사된 광을 파장별로 분할하기 위한 회절격자부와, 상기 회절격자부에 의해 분할된 파장별 광을 감지하기 위한 광감지부와, 상기 광감지부에 의해 감지된 파장별 광의 강도에 따라 상기 부품의 높이를 계산하는 높이측정부와, 상기 높이측정부의 측정 결과로부터 부품의 양호 불량을 판단하기 위한 양불량판단부와, 상기 구성들을 제어하기 위한 제어부를 포함한다.

Description

반투명 형광체를 포함하는 엘이디 부품의 검사장치 및 검사방법{VISION INSPECTION METHOD AND VISION INSPECTION APPARATUS FOR LIGHT EMITTING DIOD COMPRISING TRANSLUCENT FLUORESCENT SUBSTANCE}

본 발명은 엘이디 부품의 검사장치 및 검사방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엘이디 부품에 도포된 반투명체의 높이를 신속하면서도 정확히 검사할 수 있도록 구성되는 엘이디 부품의 검사장치 및 검사방법에 관한 것이다.

일반적으로, 엘이디(LED: Light Emitting Diode), 인쇄회로기판(PCB)을 검사하기 위한 검사장치는 부품의 들뜸이나 기울어짐과 같은 실장상태를 검사하며 검사결과에 따라 다음 공정으로 이송시키게 된다.

통상적인 높이검사를 위한 3차원비전검사방법은, 컨베이어를 통해 검사대상물이 수평 이송되면 위치조절장치에서 초기 위치를 조절하고, 조절이 완료된 후 격자무늬 구조를 띈 조명등이 엘이디 부품 또는 인쇄회로기판을 조사하면 카메라가 조사된 광의 형태를 촬영하여 높이를 검사한다.

이후 높이검사장치는 촬영 부분의 높이를 연산하고 기준값과 비교함으로써, 높이와 연관되는 엘이디 부품과 실장의 양호/불량을 검사하거나, 표면실장부품의 실장 유/무를 검사하게 된다.

상기와 같은 높이검사장치는 슬릿빔을 이용한 광삼각법 또는 모아레 기술을 이용하는데, 이들은 모두 2차원적 형상을 측정하여 삼각함수를 이용함으로써 3차원적 높이를 계산하거나 위상천이(Phase-shifting)를 통해 계산는 방식이 적용된다.

모아레 방식에 의한 3차원 형상 측정 방법은 격자를 통해 광을 조사하고, 조사된 광이 검사대상물의 표면에 비쳐 형성된 그림자 형상을 분석함으로써, 3차원적 높이를 측정하게 된다.

따라서, 조사된 광에 의해 형성된 그림자 패턴을 정확히 구분하는 것이 구조광을 이용한 높이검사장치에 있어서는 매우 중요한 요소이다.

통상적인 엘이디 발광소자는 버킷부와 리드부 및 상기 버킷부 내에 도포되는 형광체를 포함한다.

통상 상기 형광체는 에폭시와 같은 수지에 형광물질을 혼합하여 구성되는 반투명 재질로 이루어진다.

그런데, 형광체가 도포된 엘이디 부품의 높이를 검사하기 위해 광을 조사하는 경우, 형광체의 광투과에 의해 광이 형광체 표면에서 전반사되지 못하고, 일부는 투과하여 버킷부의 바닥부분에서 반사된다.

이러한 광투과는 형광체의 농도에 따라 그 정도가 달라지며, 그리하여 반사된 광을 카메라로 촬영할 경우 형광체의 표면 높이를 정확히 측정하는 것이 어렵게 된다.

본 발명의 목적은, 엘이디 부품에 도포된 반투명 재질의 형광체 표면 높이를 정확히 측정하여 부품의 양호 불량을 판단할 수 있는 엘이디 부품의 검사장치 및 검사방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 엘이디 부품에 도포된 형광체의 표면 높이를 신속히 검사가능한 검사장치 및 검사방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엘이디 부품의 검사장치는 엘이디 부품의 표면에 광을 출사하는 광원부와, 상기 광원부로부터 출사된 광을 엘이디 부품의 표면에 집광시키기 위한 렌즈부와, 상기 엘이디 부품의 표면으로부터 반사된 광을 파장별로 분할하기 위한 회절격자부와, 상기 회절격자부에 의해 분할된 파장별 광을 감지하기 위한 광감지부와, 상기 광감지부에 의해 감지된 파장별 광의 강도에 따라 상기 부품의 높이를 계산하는 높이측정부와, 상기 높이측정부의 측정 결과로부터 부품의 양호 불량을 판단하기 위한 양불량판단부와, 상기 구성들을 제어하기 위한 제어부를 포함한다.

여기서, 상기 렌즈부로부터의 광을 상기 회절격자부에 전달하기 위한 광섬유부를 추가적으로 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 광섬유부로부터의 광을 반사시키기 위한 미러부를 추가적으로 포함한다.

또한, 상기 광원부로부터의 광을 상기 렌즈부로 전달하면서도 상기 렌즈부로부터의 광을 상기 광섬유부로 전달하기 위한 빔스플리터부를 추가적으로 포함할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 엘이디 부품의 검사방법은 광원부로부터 광을 출사시키는 단계와, 상기 광원부로부터 출사된 광을 엘이디 부품의 표면에 집광시키는 단계와, 엘이디 부품의 표면으로부터 반사된 광을 파장별로 분할하는 단계와, 상기 파장별로 분할된 광을 감지하는 단계와, 상기 감지된 파장별 광의 강도에 기초하여 부품의 높이를 계산하는 단계와, 상기 계산된 부품의 높이에 따라 부품의 양호 불량을 판단하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 광을 출사시키는 단계는 형광체가 도포된 엘이디 부품의 중심부를 따라 연속적으로 출사시키는 단계일 수 있다.

바람직하게는, 상기 광을 출사시키는 단계는 형광체가 도포된 엘이디 부품의 버킷부로부터 시작된다.

또한, 상기 검사방법은 상기 버킷부의 높이와 상기 형광체의 상대적 높이 차이로 부품의 양호 불량을 검사할 수 있다.

본 발명에 의해, 엘이디 부품에 도포된 반투명 재질의 형광체 표면 높이를 정확히 측정하여 부품의 양호 불량을 판단할 수 있다.

또한, 형광체 표면 높이를 신속히 측정하여 부품의 양호 불량 검사가 가능하다.

첨부의 하기 도면들은, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정 해석되어서는 아니 된다.
도 1 은 본 발명에 따른 엘이디 부품의 검사장치의 구성도이며,
도 2(a) 는 본 발명에 따른 엘이디 부품의 검사장치에서 엘이디 부품에 광을 조사하는 상태를 도시하는 사시도이며,
도 2(b)는 본 발명에 따른 엘이디 부품의 검사장치를 통해 엘이디 부품의 높이를 측정한 데이터이며,
도 3 은 본 발명에 따른 엘이디 부품 검사장치의 구성을 나타내는 구성도이며,
도 4 는 본 발명에 따른 엘이디 부품의 검사방법을 나타낸 플로우차트이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 엘이디 부품의 검사장치의 구성도이며, 도 2(a) 는 본 발명에 따른 엘이디 부품의 검사장치에서 엘이디 부품에 광을 조사하는 상태를 도시하는 사시도이며, 도 2(b)는 본 발명에 따른 엘이디 부품의 검사장치를 통해 엘이디 부품의 높이를 측정한 데이터이며, 도 3 은 본 발명에 따른 엘이디 부품 검사장치의 구성을 나타내는 구성도이다.

도 1 내지 3 을 참조하면, 본 발명에 따른 엘이디 부품의 검사장치는 엘이디 부품의 표면에 광을 출사하는 광원부(20)와, 상기 광원부(20)로부터 출사된 광을 엘이디 부품의 표면에 집광시키기 위한 렌즈부(30)와, 상기 엘이디 부품의 표면으로부터 반사된 광을 파장별로 분할하기 위한 회절격자부(40)와, 상기 회절격자부(40)에 의해 분할된 파장별 광을 감지하기 위한 광감지부(50)와, 상기 광감지부(50)에 의해 감지된 파장별 광의 강도에 따라 상기 부품의 높이를 계산하는 높이측정부(60)와, 상기 높이측정부(60)의 측정 결과로부터 부품의 양호 불량을 판단하기 위한 양불량판단부(70)와, 상기 구성들을 제어하기 위한 제어부(80)를 포함한다.

본 발명에 따른 엘이디 부품의 검사장치는 엘이디 부품의 제조 공정에서 형광체의 도포 작업을 마친 엘이디 부품을 검사할 경우, 선행장비의 컨베이어를 통해 다음 공정으로 이동되기 이전에 검사를 실시할 수 있도록 설치된다.

이와 같은 검사장치는 선, 후행 장비의 컨베이어와 컨베이어 사이에 형성되는 공간에 배치되는 방식으로 설치되거나, 또는 선, 후행장비와 연계되지 않고 단독 테이블 형태로도 사용될 수 있다.

도 2 에 도시된 엘이디 부품(10)은 버킷부(16) 및 상기 버킷부(16)에 도포된 반투명의 형광체(12)를 포함하여 구성된다.

통상 상기 형광체(12)는 에폭시와 같은 수지에 형광물질을 혼합하여 구성되는 투명에 가까운 재질로서, 상기 형광체는 그 재질에 특유한 일정한 파장대의 광을 흡수하여 그보다 더욱 높은 파장대의 광을 조사하는 특성이 있다.

따라서, 형광체 재질에 특유한 파장대 이외의 파장 영역 광은 상기 형광체를 대부분 투과되는 특성이 있다.

상기 광원부(20)는 엘이디 부품의 표면에 광을 출사하기 위한 구성요소로써, 램프 또는 엘이디 전구로 마련될 수 있다.

상기 광원부(20)의 광은, 광원부로부터의 광을 투과시키면서도 엘이디 부품으로부터 반사된 광을 반사시키기 위한 빔스플리터부(95)를 통과하여 상기 렌즈부(30)로 전달된다.

상기 렌즈부(30)에 전달된 광은 엘이디 부품(10)의 표면으로 조사되고, 형광체 표면 경계에서 광의 파장별 굴절률의 차이로 인해 일정량의 빛이 엘이디 부품(10)의 표면으로부터 반사되어 다시 상기 렌즈부(30)를 통과한다.

여기서, 엘이디 부품의 표면 높이에 따라 상기 렌즈부(30)로 반사되는 광의 파장대는 달라진다.

상기 렌즈부(30)를 통과한 광은 다시 상기 빔스플리터부(95)에 의해 반사되어 광섬유부(80)로 전달된다.

상기 광섬유부(80)로 전달된 광은 미러부(90)에 의해 반사되어 회절격자부(40)로 전달된다.

상기 회절격자부(40)는 이에 입사되는 광을 각 파장별로 분할하여 반사시키는 구성요소로서, 예를 들어 프리즘 또는 1 mm 내에 500 내지 1000 개의 거울 격자면이 형성되는 격자면으로 마련될 수 있다.

상기 회절격자부(40)에 의해 파장별로 분할된 광은 다시 미러부(90)에 의해 반사되어 광감지부(50)로 입사된다.

상기 광감지부(50)는 파장별 광의 감도를 감지하는 구성이다.

상기 광원부(20)로부터 출사된 광이 상기 렌즈부(30)에 의해 집광되어 엘이디 부품의 표면으로부터 반사될 경우, 상기 렌즈부(30)로부터 엘이디 부품(10)의 표면까지의 거리에 대해, 정확히 상기 엘이디 부품(10)의 표면으로부터 반사되는 파장대의 광은 상기 광감지부(50)에 가장 강하게 감지된다.

가장 강하게 감지된 파장대의 광을 미리 저장된 기준값과 비교함으로써, 엘이디 부품(10)의 표면까지의 거리를 계산한다.

이렇게 계산된 엘이디 부품(10)의 표면까지의 거리를 기준거리에 대해 보정함으로써 엘이디 부품(10)의 높이를 높이측정부(60)를 통해 계산한다.

상기와 같이 계산된 엘이디 부품(10)의 버킷부(b)와 형광체(s)의 표면 높이는 도 2(b)와 같은 데이터로 측정된다.

여기서, 형광체(12)가 도포된 엘이디 부품(10)의 버킷부(16)로부터 엘이디 부품의 전체 길이에 대해 중심부를 따라 광을 연속적으로 출사시키면서, 상기 버킷부(16)와 형광체(12) 표면의 높이를 측정하고, 상기 버킷부(16)의 높이와 상기 형광체(12)의 상대적 높이 차이로 부품의 양호 불량을 검사할 수도 있다.

또는, 상기와 같이 측정된 엘이디 부품(10) 형광체의 높이를 양호 불량판단부(70)에 미리 저장된 기준(표준) 형광체 높이와 비교함으로써, 엘이디 부품의 양호 불량을 판단할 수도 있다.

여기서, 상기 기준 형광체 높이는 엘이디 부품 중 양호한 부품의 중심부를 따라 측정한 형광체의 높이로서, 상기 기준 형광체 높이를 상기 양호 불량판단부(70)에 저장한 이후 검사 대상인 엘이디 부품의 형광체 높이를 측정하여 비교함으로써 부품의 양호 불량을 검사할 수 있다.

상기 제어부(80)는 상기 광원부(20), 광감지부(50) 등의 구동 및 동작을 제어하는 구성요소로써, 본 발명에 따른 검사장치 전체의 구동을 제어하도록 마련될 수 있다.

상기 제어부(80)는 시스템 제어 프로그램에 따라 검사장치의 위치제어와 촬영된 영상의 처리와 광원부 제어 등의 물리적인 제어를 담당함은 물론 데이터 연산 작업을 수행한다.

아울러, 상기 제어부(80)는 검사결과를 모니터에 출력하기 위한 출력장치 제어와 작업자가 제반사항을 설정 및 입력할 수 있는 입력장치 제어 등 검사장치의 총괄적인 제어를 담당한다.

도 4 는 본 발명에 따른 엘이디 부품의 검사방법을 나타낸 플로우차트이다.

본 발명에 따른 엘이디 부품의 검사방법은 광원부(20)로부터 광을 출사시키는 단계(S10)와, 상기 광원부(20)로부터 출사된 광을 엘이디 부품의 표면에 집광시키는 단계(S20)와, 엘이디 부품(10)의 표면으로부터 반사된 광을 파장별로 분할하는 단계(S30)와, 상기 파장별로 분할된 광을 감지하는 단계(S40)와, 상기 감지된 파장별 광의 강도에 기초하여 부품의 높이를 계산하는 단계(S50)와, 상기 계산된 부품의 높이에 따라 부품의 양호 불량을 판단하는 단계(S60)를 포함한다.

여기서, 상기 광을 출사시키는 단계는 형광체가 도포된 엘이디 부품(10)의 버킷부(16)로부터 형광체가 도포된 엘이디 부품의 전체 길이에 대해 중심부를 따라 광을 연속적으로 출사시키는 단계이다.

상기와 같이 버킷부(16)로부터 형광체의 중심부를 따라 광을 출사시키면서 높이를 측정하고, 상기 버킷부(16)의 높이와 상기 형광체(12)의 상대적 높이 차이로 부품의 양호 불량을 검사할 수 있다.

이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

10: 엘이디 부품 20: 광원부
30: 렌즈부 40: 회절격자부
50: 광감지부 60: 높이측정부

Claims (8)

1. 반투명 형광체를 포함하는 엘이디 부품의 검사장치로서,
   상기 반투명의 형광체 엘이디 부품의 표면에 광을 출사하는 광원부와;
   상기 광원부로부터 출사된 광을 상기 반투명 엘이디 부품의 표면에 집광시키기 위한 렌즈부와;
   상기 반투명 엘이디 부품의 표면으로부터 반사된 광을 파장별로 분할하기 위한 회절격자부와;
   상기 회절격자부에 의해 분할된 파장별 광의 강도를 감지하기 위한 광감지부와;
   상기 광감지부에 의해 감지된 파장별 광의 강도에 따라 상기 반투명 형광체 엘이디 부품의 표면 높이를 계산하는 높이측정부와;
   상기 높이측정부의 측정 결과로부터 부품의 양호 불량을 판단하기 위한 양불량판단부와;
   상기 구성들을 제어하기 위한 제어부와;
   상기 렌즈부로부터의 광을 상기 회절격자부에 전달하기 위한 광섬유부와;
   상기 광섬유부로부터의 광을 반사시키기 위한 미러부와;
   상기 광원부로부터의 광을 상기 렌즈부로 전달하면서도 상기 렌즈부로부터의 광을 상기 광섬유부로 전달하기 위한 빔스플리터부를 포함하며,
   상기 높이측정부는 상기 광감지부에 의해 감지된 파장별 광 중에서 가장 강하게 감지되는 파장대의 광을 이용하여 상기 반투명 형광체 엘이디 부품 표면까지의 거리를 계산함으로써 상기 형광체 엘이디 부품의 표면 높이를 계산하는 것을 특징으로 하는 반투명 형광체를 포함하는 엘이디 부품의 검사장치.
2. 반투명의 형광체를 포함하는 엘이디 부품의 검사방법으로서,
   광원부로부터 광을 출사시키는 단계와;
   상기 광원부로부터 출사된 광을 상기 반투명 형광체를 포함하는 엘이디 부품의 표면에 집광시키는 단계와;
   상기 반투명 형광체 엘이디 부품의 표면으로부터 반사된 광을 파장별로 분할하는 단계와;
   상기 파장별로 분할된 광의 강도를 감지하는 단계와;
   상기 감지된 파장별 광의 강도에 기초하여 부품의 표면 높이를 계산하는 단계와;
   상기 계산된 부품의 표면 높이에 따라 부품의 양호 불량을 판단하는 단계를 포함하며,
   상기 광을 출사시키는 단계는 형광체가 도포된 엘이디 부품의 버킷부로부터 시작되고,
   상기 광을 출사시키는 단계는 상기 반투명 형광체가 도포된 엘이디 부품의 중심부를 따라 연속적으로 광을 출사시키는 단계이며,
   상기 높이를 계산하는 단계는 상기 파장별로 분할된 광 중에서 가장 강하게 감지되는 파장대의 광을 이용하여 상기 반투명 형광체 엘이디 부품 표면까지의 거리를 계산함으로써, 상기 형광체 엘이디 부품의 표면 높이를 계산하는 것을 특징으로 하는 반투명 형광체를 포함하는 엘이디 부품의 검사방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 검사방법은 상기 버킷부의 높이와 상기 반투명 형광체의 상대적 높이 차이로 부품의 양호 불량을 검사하는 것을 특징으로 하는 엘이디 부품의 검사방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제

Images