KR102025716B1 - 3차원 형상 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면은, 복수의 측정대상체에 슬릿빔을 결상시키는 렌즈부와, 상기 렌즈부에 복수의 슬릿빔을 서로 다른 각도로 주사하는 광원부와, 상기 복수의 측정대상체에 결상된 슬릿빔의 이미지를 획득하는 영상획득부 및 상기 영상획득부에서 얻어진 이미지로부터 상기 복수의 측정대상체의 3차원 형상 정보를 생성하는 연산처리부를 포함하는 3차원 형상 측정장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 측정작업의 효율성이 증대되고 측정결과의 신뢰성이 향상된 3차원 형상 측정장치를 얻을 수 있다.

Description

3차원 형상 측정장치{THREE-DIMENSIONAL SHAPE DETECTOR}
본 발명은 3차원 형상 측정장치에 대한 것이다.
측정대상체의 3차원 형상에 대한 정보를 얻는 대표적인 방식으로 레이저 삼각법이 있다. 레이저 삼각법은 슬릿빔이 측정대상체의 표면에서 이루는 2차원 영상으로부터 측정대상체의 3차원 형상정보를 획득하는 방식으로, 이로부터 얻을 수 있는 측정대상체의 3차원 형상정보는 측정대상체의 단차와 경사각을 포함한다. 한편, 레이저 삼각법을 이용하여 측정대상체의 전표면에 대한 3차원 형상정보를 얻기 위해서는, 측정대상체의 일단에서 끝단까지 슬릿빔을 조사하여 상기 슬릿빔이 이루는 궤적영상을 획득해야 하므로, 측정에 많은 시간이 요구되는 등의 문제가 제기된다.
이에, 당 기술분야에서는 3차원 형상 측정장치의 측정작업 효율성을 개선하기 위한 방안이 요구된다.
다만, 본 발명의 목적은 이에만 제한되는 것은 아니며, 명시적으로 언급하지 않더라도 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 이에 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 일 측면은, 복수의 측정대상체에 슬릿빔을 결상시키는 렌즈부와, 상기 렌즈부에 복수의 슬릿빔을 서로 다른 각도로 주사하는 광원부와, 상기 복수의 측정대상체에 결상된 슬릿빔의 이미지를 획득하는 영상획득부 및 상기 영상획득부에서 얻어진 이미지로부터 상기 복수의 측정대상체의 3차원 형상 정보를 생성하는 연산처리부를 포함하는 3차원 형상 측정장치를 제공한다.
여기서, 상기 복수의 측정대상체에 결상되는 슬릿빔은 복수의 슬릿빔이며, 상기 복수의 슬릿빔은 상기 복수의 측정대상체 각각에 결상될 수 있다.
이 경우, 상기 측정대상체에 결상된 복수의 슬릿빔은 전체로서 n x 1의 배열을 가질 수 있다. (단, n은 2 이상의 자연수)
또는, 상기 측정대상체에 결상된 복수의 슬릿빔은 전체로서 n x m의 배열을 가질 수 있다. (단, n 및 m은 2 이상의 자연수)
이와 달리, 상기 렌즈부는 상기 복수의 측정대상체에 하나의 슬릿빔을 결상시킬 수 있다.
이 경우, 상기 광원부는 상기 렌즈부에 서로 다른 각도로 복수의 슬릿빔을 주사하되, 상기 렌즈부에 주사된 복수의 슬릿빔은, 상기 복수의 측정대상체에 서로 중첩된 영역을 갖도록 결상될 수 있다.
한편, 상기 3차원 형상 측정장치는 헤드부를 더 포함하며, 상기 렌즈부와 광원부는 상기 헤드부 내에 구비될 수 있다.
이 경우, 상기 헤드부는 상기 광원부에 결합되어 상기 렌즈부에 주사되는 복수의 슬릿빔의 주사각을 제어하는 각도제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광원부는 상기 렌즈부에 서로 다른 각도로 슬릿빔을 주사하는 복수의 광원을 포함하고, 상기 헤드부는 상기 복수의 광원 간의 이격거리를 변경시키는 광원위치제어부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 영상획득부는 복수개 구비되며, 상기 복수의 영상획득부는 상기 복수의 측정대상체에 결상된 슬릿빔의 이미지를 각각 획득할 수 있다.
이 경우, 상기 연산처리부는 복수개 구비되며, 각각의 연산처리부는 상기 복수의 영상획득부에서 획득된 이미지로부터 복수의 측정대상체의 3차원 형상 정보를 각각 생성할 수 있다.
한편, 상기 측정대상체와 상기 측정대상체에 결상된 슬릿빔을 상대이동 시키는 이송부를 더 포함할 수 있다.
상기 렌즈부는 수차방지 렌즈를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 복수의 측정대상체에 슬릿빔을 결상시키는 렌즈부와, 상기 렌즈부에 소정의 각도로 슬릿빔을 주사하는 제1 광원과 상기 렌즈부에 상기 제1 광원의 주사각과는 다른 각도로 슬릿빔을 주사하는 제2 광원을 구비하는 광원부와, 상기 복수의 측정대상체에 결상된 슬릿빔의 이미지를 획득하는 영상획득부 및 상기 영상획득부에서 얻어진 이미지로부터 측정대상체의 3차원 형상 정보를 생성하는 연산처리부를 포함하는 3차원 형상 측정장치를 제공한다.
여기서, 상기 광원부는 상기 렌즈부에 상기 제1 및 제2 광원의 주사각과는 다른 각도로 슬릿빔을 주사하는 제3 광원을 더 구비할 수 있다.
덧붙여, 상기한 과제의 해결 수단은 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 측정작업의 효율성이 증대되고, 측정결과의 신뢰성이 향상된 3차원 형상 측정장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 개선된 3차원 측정방식을 적용함으로써 발광장치 내지는 발광소자 패키지를 효율적으로 제조하는 방법을 얻을 수 있다.
다만, 본 발명의 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 효과는 아래의 기재로부터 당업자에게 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 3차원 형상 측정장치를 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 실시형태에 따른 광원부와 렌즈부를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2와 다른 실시형태를 갖는 3차원 형상 측정장치의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 실시형태에 따른 3차원 형상 측정장치의 측정원리와 효과를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 3차원 형상 측정장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 3차원 형상 측정장치를 이용하여 발광장치를 제조하는 예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 8 내지 도 10은 도 7의 실시형태에 따른 발광장치의 제조방법을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 7의 실시형태에서 솔더크림의 도포위치 및 도포량 중 적어도 하나의 정보를 획득하는 단계를 보다 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 12는 도 7의 실시형태에서 솔더크림의 도포위치 및 도포량 중 적어도 하나의 정보를 획득하는 단계 이후에 진행되는 공정을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시형태에 따른 3차원 형상 측정장치를 이용하여 발광소자 패키지를 제조하는 예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 14 내지 도 16은 도 13의 실시형태에 따른 발광소자 패키지 제조방법을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 도 13의 실시형태에서 수지부의 도포량에 대한 정보를 획득하는 단계를 보다 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 3차원 형상 측정장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시형태에 따른 3차원 형상 측정장치는 광원부(10), 렌즈부(20), 영상획득부(40) 및 연산처리부(50)를 포함한다.
상기 광원부(10)는 복수의 슬릿빔을 구현하여 렌즈부(20)에 주사하며, 이때 상기 복수의 슬릿빔은 상기 렌즈부(20)에 서로 다른 각도로 주사된다.
이에 제한되는 것은 아니지만, 상기 각각의 슬릿빔은 레이저 다이오드에서 출사된 광을 집광렌즈에서 집광시킨 후 실린더리컬 렌즈를 통과시킴으로써 구현되는 소정의 폭과 길이를 갖는 선형성의 광일 수 있다.
상기 렌즈부(20)는 상기 광원부(10)에서 주사된 복수의 슬릿빔을 측정대상체(5)에 결상시킨다. 여기서, 도 1에 도시된 점선(f)은 초점면을 나타낸다.
이에 제한되는 것은 아니지만, 상기 렌즈부(20)는 상기 광원부(10)에서 주사된 슬릿빔의 개수와 같이, 복수개의 슬릿빔을 복수의 측정대상체(5)에 결상시키는 것일 수 있다.
이때 상기 렌즈부(20)는 상기 측정대상체(5)에 결상된 슬릿빔의 선형성을 더욱 개선시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 측정대상체(5)에 결상되는 슬릿빔은 상기 광원부(10)와 측정대상체(5)에 결상되는 위치 간의 간격(t1)이 클수록 광의 퍼짐현상에 기해 선형성이 감소될 수 있는데, 상기 렌즈부(20)는 상기 광원부(10)에서 주사되는 슬릿빔이 측정대상체(5)에 결상되기까지의 광경로 사이에 배치되어 슬릿빔을 집광한 후 측정대상체(5)에 결상시키므로, 상기 측정대상체(5)에 결상되는 복수의 슬릿빔의 품질을 개선시킬 수 있다.
본 실시형태에서, 상기 측정대상체(5)는 복수개일 수 있으며, 상기 광원부(10)에서 렌즈부(20)로 주사되는 복수의 슬릿빔은 상기 렌즈부(20)를 투과한 후 상기 복수의 측정대상체(5) 각각에 결상될 수 있다.
이때, 상기 복수의 슬릿빔이 상기 복수의 측정대상체(5) 각각에 매칭되어 결상될 수 있도록, 상기 광원부(10)에서 렌즈부(20)로 주사되는 복수의 슬릿빔의 주사각을 조절할 수 있다. 예를 들면, 상기 광원부(10)는 상기 렌즈부(20)의 렌즈축(Z)에 대하여 소정의 각도를 갖는 복수의 슬릿빔을 주사함으로써 상기 복수의 측정대상체(5) 각각에 복수의 슬릿빔이 결상되도록 할 수 있다. 이에 대한 보다 구체적인 설명은 도 2에서 후술하기로 한다.
도시된 바와 같이, 상기 렌즈부(20)는 상기 렌즈부(20)의 렌즈축(Z)이 측정대상체(5)가 배치되는 면의 수직방향과 소정의 각도차를 갖도록 배치될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니므로, 상기 렌즈부(20)는 상기 렌즈축(Z)이 상기 측정대상체(5)가 배치되는 면의 수직방향과 일치하도록 배치될 수도 있을 것이다.
한편, 본 실시형태에 따른 광원부(10)와 렌즈부(20)는, 상기 광원부(10)와 렌즈부(20)를 결합시키는 하나의 헤드부(30) 내에서 일체로 구비되는 것일 수 있다. 즉, 본 실시형태에 따른 3차원 형상 측정장치는 하나의 헤드부(30)를 포함하되, 상기 광원부(10) 및 렌즈부(20)는 상기 하나의 헤드부(30) 내에서 구비되는 형태로 이해될 수 있을 것이다.
이하, 도 2a 내지 도 2d를 참조하여 본 실시형태에 따른 광원부(10)와 렌즈부(20)를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2a 내지 도 2d는 본 실시형태에 따른 3차원 형상 측정장치의 광원부(10)와 렌즈부(20) 및 복수의 슬릿빔이 결상되는 위치만을 개략적으로 나타낸 도면이다. 본 실시형태에서, 상기 광원부(10)와 렌즈부(20)는 하나의 헤드부(30) 내에 구비된 것일 수 있다.
우선, 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 상기 광원부(10)는 상기 렌즈부(20)에 각각의 슬릿빔을 주사하는 제1 광원 내지 제3 광원(11, 12, 13)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 내지 제3 광원(11, 12, 13)은 각각 상기 렌즈부(20)에 대해 서로 다른 주사각을 갖도록 배치될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 2a에 도시된 바와 같이, 제1 광원(11)은 상기 렌즈부(20)에 슬릿빔을 주사하되, 이때의 슬릿빔은 상기 렌즈부(20)의 렌즈축(Z)과 실질적으로 각도차가 없이, 상기 렌즈축(Z)에 평행하게 주사될 수 있다.
또한, 도 2b 및 도 2c에 도시된 바와 같이, 제2 및 제3 광원(12, 13)은 상기 렌즈부(20)에 슬릿빔을 주사하되, 상기 슬릿빔이 각각 상기 렌즈축(Z)과 소정의 각도(θ2, θ3)를 가지며 주사되도록 배치될 수 있다.
이 경우, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 제1 내지 제3 광원(11, 12, 13)으로부터 출사된 슬릿빔이 상기 렌즈부(20)를 통과하여 결상되는 위치는 M1, M2 및 M3와 같을 수 있다.
본 실시형태에서, 결상되는 위치(M1, M2 및 M3)간의 간격을 증가 또는 감소시킬 필요가 있는 경우에는, 제2 및 제3 광원(12, 13)에서 주사되는 슬릿빔과 상기 렌즈축(Z)이 이루는 각도(θ2, θ3)를 증가 또는 감소시킴으로써 제어할 수 있다.
이를 위해 본 실시형태에서 상기 헤드부(30)는, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 광원부(10)에 결합되어 상기 렌즈부(20)에 주사되는 복수의 슬릿빔의 주사각을 제어하는 각도제어부(15)를 더 포함할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면 상기 각도제어부(15)는 상기 복수의 광원(11, 12, 13) 각각이 상기 렌즈축(Z)과 이루는 각도(θ2, θ3) 등에 변위를 가할 수 있는 기계적 수단일 수 있다.
또한, 상기 헤드부는 상기 광원부(10)에 포함된 복수의 광원(11, 12, 13) 간의 이격거리(D)를 변경시키는 광원위치제어부(16)를 포함할 수 있다. 상기 복수의 광원(11, 12, 13)간의 이격거리(D)를 변경시킴으로써 측정대상체(5)에 결상되는 슬릿빔의 보다 정밀한 제어가 가능하다.
이에 제한되는 것은 아니나, 이와 같은 광원부(10), 렌즈부(20)와 각도제어부(15) 및 광원위치제어부(16)는 전술한 바와 같이 하나의 헤드부(30) 내에서 일체로 구비될 수도 있을 것이다.
한편, 본 실시형태에서, 상기 광원부(10)는 상기 렌즈부(20)에 서로 다른 각도로 복수의 슬릿빔을 주사하되, 상기 렌즈부(20)는 복수의 측정대상체(5)에 하나의 슬릿빔을 결상시키는 형태로 구현될 수도 있다. 이는 도 3을 통해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 실시형태에 따른 3차원 형상 측정장치는 헤드부(30)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 헤드부(30)는 복수의 슬릿빔을 렌즈부(20)에 서로 다른 주사각으로 주사하는 광원부(10)와 상기 광원부(10)로부터 주사된 복수의 슬릿빔을 측정대상체(5)에 하나의 슬릿빔으로 결상시키는 렌즈부(20)를 구비한다.
이는, 상기 광원부(10)에서 주사되는 복수의 슬릿빔 간의 주사각을 적절히 조절함으로써 구현될 수 있다. 다시 말해, 상기 렌즈부(20)에 주사되는 복수의 슬릿빔의 주사각(θ2, θ3)은 상기 슬릿빔이 렌즈부(20)를 투과하여 결상되는 위치에서 서로 중첩된 영역(S)을 갖도록 설정함으로써 구현될 수 있다.
이 경우, 측정대상체(5)에 결상되는 슬릿빔의 선형성이 충분히 보장되되, 긴 길이를 가짐으로써 복수의 측정대상체(5)에 슬릿빔을 결상시킬 수 있는 하나의 슬릿빔이 얻어질 수 있다.
이하, 다시 도 1을 참조하여 본 실시형태에 따른 3차원 형상 측정장치의 나머지 구성을 설명하기로 한다.
본 실시형태에 따른 3차원 형상 측정장치는, 복수의 측정대상체(5)에 결상된 슬릿빔의 이미지를 획득하는 영상획득부(40)를 포함한다. 상기 영상획득부(40)는 상기 측정대상체(5)에 결상된 슬릿빔 이미지의 궤적영상을 획득할 수 있다. 여기서, 상기 영상획득부(40)는 예를 들면 CCD 카메라일 수 있다.
이에 제한되는 것은 아니나, 상기 영상획득부(40)는 상기 측정대상체(5)의 직상부에 배치되어 상기 측정대상체(5)에 결상되는 슬릿빔의 이미지를 얻을 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니므로, 상기 측정대상체(5)가 배치되는 면의 수직방향과 소정의 각도차를 갖도록 배치될 수도 있을 것이다.
상기 연산처리부(50)는 상기 영상획득부(40)에서 얻어진 이미지로부터 측정대상체(5)의 3차원 형상정보를 생성한다. 이때, 상기 연산처리부(50)는 획득된 이미지로부터 레이저 삼각법에 의해 측정대상체(5)의 3차원 형상정보를 생성할 수 있도록 프로그램된 것일 수 있다.
한편, 본 실시형태와 같이 레이저 삼각법을 이용하여 측정대상체(5) 전표면의 3차원 형상을 측정하기 위해서는, 측정대상체(5)의 일단(A)에서 끝단(B)까지 슬릿빔을 스캐닝하여 상기 슬릿빔이 이루는 궤적영상을 획득할 필요가 있다. 따라서, 본 실시형태의 3차원 형상 측정장치는 상기 측정대상체(5)와 상기 측정대상체(5)에 결상된 슬릿빔을 상대이동시키기 위한 이송부(60)를 더 포함할 수 있다.
본 실시형태에서 상기 이송부(60)는 상기 복수의 측정대상체(5)를 이동시키는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니므로, 상기 이송부(60)는 광원부(10)와 렌즈부(20)가 구비된 헤드부(30)를 이동시키는 것으로 구현될 수도 있을 것이다.
이하에서는, 도 4를 참조하여 본 실시형태에 따른 3차원 형상 측정장치의 측정원리와 효과를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4a는 도 1의 실시형태에 따라, 복수의 측정대상체(5)에 결상된 복수의 슬릿빔을 위에서 바라본 상면도이고, 도 4b는 도 4a에 표시된 R영역을 확대하여 입체적으로 바라본 사시도이다.
우선, 도 4b를 먼저 참조하면, 선 형상의 슬릿빔이 측정대상체(5)에 조사될 때 측정대상체(5)의 3차원 형상에 따라 상기 선 형상의 슬릿빔이 변형된 형태가 도시된다.
도 4b를 예로 들어 설명하면, 슬릿빔은 측정대상체(5)의 좌측에 배치된 렌즈부(20)에서 상기 측정대상체(5)로 조사되면서, 측정대상체(5) 중 가장 돌출된 부분과 먼저 맞닿아 결상되고, 상기 결상된 슬릿빔(B1)은 돌출면이 없는 기준면에 결상되는 슬릿빔(Br)보다 좌편향되어 있음을 알 수 있다.
이때, 영상획득부(40)는 상기 측정대상체(5)에서 결상되는 슬릿빔의 이미지를 획득하며, 상기 영상획득부(40)가 상기 측정대상체(5)의 직상부에 배치되는 경우, 이로부터 얻어지는 이미지는 예를 들면 도 4a에 도시된 바와 같을 수 있다.
연산처리부(50)는 예를 들면, 슬릿빔이 상기 측정대상체(5)에 조사되는 각도(α)와, 결상되는 슬릿빔의 편향거리(d)를 바탕으로 상기 측정대상체(5)의 단차(H)와 경사각 등을 포함하는 3차원 형상에 대한 정보를 생성하도록 프로그램될 수 있다.
한편, 레이저 삼각법을 이용하여 측정대상체(5)의 전표면에 대한 3차원 형상정보를 얻기 위해서는, 측정대상체(5)의 일단(A)에서 끝단(B)까지 슬릿빔을 스캐닝하여 상기 슬릿빔이 이루는 궤적영상을 획득해야 하므로, 측정에 많은 시간이 요구되는 문제가 있다.
이를 개선하기 위해, 렌즈부(20)와 슬릿빔이 측정대상체(5)에 결상되는 위치 간의 간격(t2: 도 1 참조)을 증가시킴으로써 슬릿빔을 길게 형성하고, 하나의 슬릿빔이 복수의 측정대상체(5)에 결상되도록 하는 방안이 고려될 수도 있으나, 이 경우, 슬릿빔의 길이(L)뿐만 아니라 폭(W)도 함께 증가하게 되며, 이는 3차원 형상 측정의 정밀도를 저해하는 요인이 될 수 있다.
반면, 본 발명의 일 실시형태, 예컨대 도 2d에 도시된 실시형태에 따르면, 광원부(10)가 복수의 슬릿빔을 상기 렌즈부(20)에 서로 다른 각도로 주사되도록 함으로써, 하나의 렌즈부(20)에서 복수의 슬릿빔이 출사되되, 상기 복수의 슬릿빔은 렌즈부(20)에 입사되는 각도를 달리 설정함으로써 서로 이격된 복수의 측정대상체(5)에 각각 결상되도록 할 수 있다. 이 경우, 렌즈부(20)와 슬릿빔이 측정대상체(5)에 결상되는 위치 간의 간격(t2)을 필요이상으로 증가시키지 않고도 복수의 측정대상체(5)를 병렬적으로 동시에 측정할 수 있으므로, 측정에 소요되는 시간이 현저하게 감소될 수 있다.
예를 들어, 도 4a를 참조하면, 상기 복수의 측정대상체(5)에 복수의 슬릿빔이 각각 결상되며, 이때 상기 슬릿빔은 3 × 1의 배열을 갖도록 결상될 수 있다. 이 경우, 한 번의 스캐닝 작업으로부터 3개의 측정대상체(5)를 측정할 수 있게 되므로, 작업효율이 현저하게 개선될 수 있다. 또한, 이에 제한되는 것은 아니므로, 상기 복수의 슬릿빔은 전체로서 n × 1 (단, n은 2 이상의 자연수)의 배열을 갖도록 복수의 측정대상체(5)에 결상될 수 있을 것이다.
또한, 도 3에 도시된 실시형태에 따르면, 렌즈부(20)와 슬릿빔이 측정대상체(5)에 결상되는 위치 간의 간격(t2)을 필요이상으로 증가시키지 않고도 복수의 측정대상체(5)를 병렬적으로 동시에 측정하기에 충분한 길이를 갖는 하나의 슬릿빔을 얻을 수 있으므로, 측정에 요구되는 시간 및 측정결과의 정밀도가 개선될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 3차원 형상 측정장치를 도시한다.
본 실시형태는, 상기 복수의 슬릿빔이 전체로서 n × m의 배열(여기서, n 및 m은 2 이상의 자연수)을 가지면서 복수의 측정대상체(5)에 결상되는 실시형태로 이해될 수 있을 것이다. 이에 제한되는 것은 아니지만, 도 5는 상기 복수의 슬릿빔이 전체로서 3 × 2의 배열을 가지며, 복수의 측정대상체(5)에 각각 결상된 형태를 도시한다.
구체적으로, 상기 렌즈부(20)는 상기 광원부(10)로부터 렌즈축(Z)에 대해 X축 및 Y축 중 적어도 하나의 축 방향으로 소정의 각도를 갖는 복수의 슬릿빔을 주사받을 수 있다. 본 실시형태를 예로 들면, 한 번의 스캐닝 작업으로 6개의 측정대상체(5)를 측정할 수 있게 되어 작업효율이 효과적으로 개선될 수 있음을 알 수 있다.
한편, 앞선 실시형태와 달리 상기 영상획득부(40) 및 연산처리부(50)는 각각 복수개로 구비될 수 있다. 이는 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 3차원 형상 측정장치를 도시한다.
도 6을 참조하면, 본 실시형태에 따른 3차원 형상 측정장치는 광원부(10), 렌즈부(20)와 영상획득부 및 연산처리부를 포함하며, 상기 영상획득부와 연산처리부가 복수개로 구비된 실시형태를 설명한다. 여기서, 상기 광원부(10)와 렌즈부(20)는 이 둘을 결합시키는 하나의 헤드부(30) 내에서 구비될 수 있다.
도 6의 실시형태에 따르면, 복수의 측정대상체(5)에 결상된 슬릿빔의 이미지를 복수의 영상획득부(41, 42, 43) 각각에서 얻을 수 있다. 이때, 상기 연산처리부는 상기 영상획득부(41, 42, 43)와 마찬가지로 복수개 구비되며, 각각의 연산처리부(51, 52, 53)는 상기 복수의 영상획득부(41, 42, 43)로부터 획득된 이미지로부터 복수의 측정대상체(5)의 3차원 형상 정보를 각각 생성할 수 있다.
이 경우, 하나의 연산처리부가 연산 처리해야하는 측정대상물의 개수가 감소되어 연산처리부(51, 52, 53)의 과부하를 줄일 수 있고, 측정장치의 안정화 및 속도개선이 가능하다.
또한, 본 실시형태에서, 상기 렌즈부(20)는 수차방지 렌즈(21)를 더 포함할 수 있다. 여기서 수차라 함은, 색수차, 구면수차, 비점수차 등을 의미하는 것으로, 이 경우, 선형성 내지 선명함이 개선된 슬릿빔을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에서, 상기 영상획득부(41, 42, 43)는 측정대상체(5)에 결상된 슬릿빔의 이미지를 보다 선명하게 획득하기 위한 수단으로 필터부(45)를 더 포함할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니지만, 상기 필터부(45)는 예를 들면 편광(Polariztion)필터 및 ND(Neutral Density)필터 중 적어도 하나일 수 있다.
본 실시형태에 따르면, 복수의 측정대상체(5)를 병렬적으로 동시에 측정할 수 있으므로 작업의 효율성이 증대되고, 측정결과의 신뢰성도 향상된 3차원 형상 측정장치를 얻을 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 3차원 형상 측정장치의 이용예를 설명하기로 한다. 다만, 본 실시형태의 3차원 형상 측정장치의 용도가 후술하는 이용예로 한정되지 아니함은 자명할 것이다.
<3차원 형상 측정장치의 이용예 1>
일 예로, 상기 전자장치는 실장기판 상에 발광소자 패키지가 실장되는 발광장치일 수 있다. 이는 도 7 내지 도 12를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 3차원 형상 측정장치를 이용하여 발광장치를 제조하는 예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시형태의 발광장치의 제조방법은 복수의 발광소자 패키지 및 패키지 실장기판을 마련하는 단계(S21)와, 상기 복수의 패키지 실장기판 상에 솔더크림을 도포하는 단계(S22)와, 상기 솔더크림이 도포된 복수의 패키지 실장기판의 3차원 형상을 측정하여 솔더크림의 도포위치 및 도포량 중 적어도 하나에 대한 정보를 획득하는 단계(S23)와, 상기 획득된 정보와 기 설정된 오차범위를 비교하는 단계(S24) 및 오차범위를 만족하는 경우 상기 패키지 실장기판 상에 발광소자 패키지를 실장하고(S25-1), 오차범위를 초과하는 경우 상기 패키지 실장기판 상에 도포된 솔더크림을 제거하는 단계(S25-2)를 포함할 수 있다.
이하, 도 8 내지 도 12를 참조하여 각 단계를 보다 구체적으로 설명한다.
우선, 본 발명에 따른 발광장치 제조방법은 복수의 발광소자 패키지(100) 및 패키지 실장기판(200)을 마련하는 단계(S21)부터 시작된다.
도 8a 및 도 8b는 각각 본 실시형태에 따른 발광소자 패키지(100)와 패키지 실장기판(200)을 예시적으로 도시한다.
도 8a를 참조하면, 본 실시형태에 따른 발광소자 패키지(100)는 발광소자(110)와 상기 발광소자(110)가 수용되는 캐비티(CT)가 형성된 패키지 본체(120) 및 상기 캐비티(CT)에 충진된 수지부(130)를 포함할 수 있다. 물론, 이에 한정되는 것은 아니므로, 본 실시형태에 발광소자 패키지(100)는 발광소자 칩 단위로 구현되는 칩 스케일 패키지(CSP)일 수 있다.
상기 발광소자(110)는 전기신호 인가시 빛을 방출하는 광전 소자라면 어느 것이나 이용가능하며, 대표적으로, 성장기판 상에 반도체층을 에피택셜 성장시킨 반도체 발광소자일 수 있다. 이에 한정하는 것은 아니나, 예를 들면 상기 발광소자는 n형 반도체층 및 p형 반도체층과 이들 사이에 배치된 활성층을 포함할 수 있다. 또한, 여기서 상기 활성층은 단일 또는 다중 양자우물구조로 이루어진 InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)을 포함하는 질화물 반도체로 구성될 수 있다.
상기 패키지 본체(120)는 상기 발광소자(110)를 수용하는 캐비티(CT)와 제1 및 제2 전극부(121, 122)를 포함할 수 있다. 상기 패키지 본체(120)는 불투명 또는 반사율이 큰 수지로 성형될 수 있으며, 사출공정이 용이한 폴리머 수지를 이용하여 제공될 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니므로, 기타 다양한 비전도성 재질로 형성될 수 있다.
상기 캐비티(CT)에 충진된 수지부(130)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지로 이루어질 수 있으며, 상기 발광소자(110)에서 방출된 광에 의해 여기되어 상기 다른 파장의 광을 방출하는 파장변환물질(PQ)을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 파장변환물질(PQ)은 형광체 및 양자점 중 적어도 하나일 수 있다.
한편, 도 8b를 참조하면, 본 실시형태에 따른 패키지 실장기판(200)은 발광소자 패키지(100)가 실장되기 위한 회로기판(210)을 포함할 수 있으며, 이른바 인쇄회로기판(Print Circuit Board: PCB)일 수 있다. 상기 기판(210)은 예를 들어, FR-4, CEM-3 등의 재질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니므로, 글라스나 에폭시 재질 또는 세라믹 재질 등으로도 이루어질 수 있다. 상기 패키지 실장기판(200)은 상기 발광소자 패키지(100)의 제1 및 제2 전극부(121, 122)에 전기신호를 인가하기 위한 배선패턴(P)이 형성되어 있으며, 상기 발광소자 패키지(100)의 제1 및 제2 전극부(121, 122)와 전기적으로 접촉되는 제1 및 제2 패드부(221, 222)를 포함한다.
다음으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 패키지 실장기판(200) 상에 솔더크림(230)(solder cream)을 도포한다(S22). 이에 제한되는 것은 아니지만, 상기 솔더크림(230)은 상기 패키지 실장기판(200)의 제1 및 제2 패드부(221, 222)가 위치한 영역 상에 스크린 프린팅 공정을 이용하여 도포될 수 있다.
다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 솔더크림(230)이 도포된 복수의 패키지 실장기판(200)의 3차원 형상을 측정하여, 솔더크림(230)의 도포위치 및 도포량 중 적어도 하나에 대한 정보를 획득한다(S23).
이 경우, 본 단계(S23)는 도 11에 도시된 순서도와 같이, 슬릿빔이 렌즈부(20)를 투과하여 복수의 패키지 실장기판(200)에 결상되도록 상기 렌즈부(20)에 서로 다른 각도로 주사되는 복수의 슬릿빔을 조사하는 단계(S23-1)와, 상기 복수의 패키지 실장기판(200) 상에 결상된 슬릿빔의 이미지를 획득하는 단계(S23-2)와, 상기 획득된 이미지로부터 패키지 실장기판(200)의 3차원 형상정보를 생성하는 단계(S23-3)를 포함할 수 있다.
이에 제한되는 것은 아니지만, 상기 복수의 패키지 실장기판(200)에 결상되는 슬릿빔은 복수개일 수 있다.
여기서 얻어지는 패키지 실장기판(200)의 3차원 형상정보로부터, 상기 솔더크림(230)이 패키지 실장기판(200) 상에 원하는 위치에 적량으로 도포되었는지 판단할 수 있다.
본 실시형태에 따르면, 복수의 패키지 실장기판(200)의 병렬적인 측정이 가능하므로, 제조과정에서의 효율성이 개선될 수 있다.
다음으로, 상기 패키지 실장기판(200)의 3차원 형상정보로부터 얻어지는 솔더크림(230)의 도포위치 및 도포량 중 어느 하나에 대한 정보와 기 설정된 오차범위를 비교하며(S24), 오차범위를 만족하는 경우 도 12a에 도시된 바와 같이 상기 패키지 실장기판(200) 상에 발광소자 패키지(100)를 실장할 수 있다(S25-1).
여기서, 상기 발광소자 패키지(100)를 실장하는 단계(S25-1)는, 상기 발광소자 패키지(100)를 패키지 실장기판(200) 상에 배치한 후, 리플로우 공정 등을 통해 솔더크림(230)을 용융시킴으로써 상기 발광소자 패키지(100)를 패키지 실장기판(200)에 접합시키는 공정을 포함할 수 있다.
반면, 기 설정된 오차범위를 벗어난 것으로 판단되는 경우 도 12b에 도시된 바와 같이 상기 패키지 실장기판(200) 상에 도포된 솔더크림(230)을 제거할 수 있다(S25-2). 예를 들어, 본 공정은 솔더크림(230) 제거기(300)를 이용할 수 있다.
이후, 상기 솔더크림(230)이 제거된 패키지 실장기판(200)에는 다시 솔더크림(230)을 도포하여(S22), 상기 솔더크림(230)이 원하는 위치에 적량으로 도포되도록 할 수 있다.
<3차원 형상 측정장치의 이용예 2>
앞서 설명된 이용예와 달리, 본 발명의 일 실시형태에 따른 3차원 형상 측정장치는 발광소자 패키지의 제조공정에서 이용될 수 있다.
도 13은 본 실시형태에 따른 발광소자 패키지 제조공정을 설명하는 순서도이다.
도 13을 참조하면, 본 실시형태에 따른 발광소자 패키지 제조방법은, 발광소자가 배치된 복수의 발광소자 패키지를 마련하는 단계(S31)와, 상기 발광소자 패키지 상에 파장변환물질을 포함하는 수지부를 도포하고, 상기 수지부를 경화시키는 단계(S32)와, 상기 수지부가 경화된 발광소자 패키지의 3차원 형상을 측정하여, 수지부의 도포량에 대한 정보를 획득하는 단계(S33)와, 상기 획득된 정보와 기 설정된 오차범위를 비교하는 단계(S34) 및 오차범위를 만족하는 경우 상기 발광소자 패키지가 정상임을 판별하고(S35-1), 오차범위를 초과하는 경우 상기 발광소자 패키지가 불량임을 판별하는 단계(S35-2)를 포함할 수 있다.
이에 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 상기 발광소자 패키지가 정상으로 판별된 경우 발광소자 패키지의 제조공정을 완료할 수 있으며(S36-1), 불량으로 판별된 경우 상기 발광소자 패키지를 폐기(S36-2)할 수 있을 것이다.
이하, 도 14 내지 도 17을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 14는 발광소자(110)가 배치된 발광소자 패키지(100)를 마련하는 단계(S31)가 완료된 이후, 상기 발광소자 패키지(100) 상에 파장변환물질(PQ)을 포함하는 수지부(130)를 도포하는 공정을 나타낸 단면도이다.
도 14를 참조하면, 본 실시형태의 발광소자 패키지(100)는 발광소자(110)와, 상기 발광소자(110)가 수용되는 캐비티(CT)가 형성된 패키지 본체(120)를 포함할 수 있다.
여기서, 디스펜서(400)에 의해 상기 캐비티(CT)에 수지부(130)가 도포될 수 있다. 이때 상기 수지부(130)는 파장변환물질(PQ)을 포함할 수 있으며, 상기 파장변환물질(PQ)은 형광체 및 양자점 중 적어도 하나일 수 있다.
도 15는 상기 수지부(130)를 경화시키는 단계(S32)까지 완료된 상태를 도시한다. 이때, 상기 수지부(130)는 C1으로 표기된 바와 같이 원하는 위치에 적량으로 도포될 수도 있으나, 이와 달리, 상기 수지부(130)는 C2 또는 C3로 표기된 바와 같이 과도하게 많이 분포되거나 또는 적게 분포될 수도 있다.
이후, 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 수지부(130)가 경화된 발광소자 패키지(100)의 3차원 형상을 측정하여, 상기 수지부(130)의 도포량에 대한 정보를 획득한다(S33).
이 경우, 본 단계(S33)는 도 17에 도시된 순서도와 같이, 슬릿빔이 렌즈부(20)를 투과하여 복수의 발광소자 패키지(100)에 결상되도록 상기 렌즈부(20)에 서로 다른 각도로 주사되는 복수의 슬릿빔을 조사하는 단계(S33-1)와, 상기 복수의 발광소자 패키지(100) 상에 결상된 슬릿빔의 이미지를 획득하는 단계(S33-2)와, 상기 획득된 이미지로부터 발광소자 패키지(100)의 3차원 형상정보를 생성하는 단계(S33-3)를 포함할 수 있다.
이에 제한되는 것은 아니지만, 상기 복수의 발광소자 패키지(100)에 결상되는 슬릿빔은 복수개일 수 있다.
여기서 얻어지는 발광소자 패키지(100)의 3차원 형상정보로부터, 상기 발광소자 패키지(100) 상에 도포된 수지부(130)의 도포량에 대한 정보를 얻을 수 있다.
다음으로, 상기 획득된 정보와 기 설정된 오차범위를 비교하며(S34), 상기 획득된 정보가 오차범위를 만족하는 경우 상기 발광소자 패키지가 정상(100-C1)임을 판별(S35-1)하고, 오차범위를 초과하는 경우 상기 발광소자 패키지가 불량(100-C2, 100-C3)임을 판별(S35-2)할 수 있다.
다음으로, 예를 들면 상기 발광소자 패키지가 불량으로 판별된 경우 발광소자 패키지(100-C2, 100-C3)를 폐기(S36-2)하고, 상기 발광소자 패키지가 정상으로 판별된 경우, 발광소자 패키지(100-C1)의 제조공정을 완료(S36-1)할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
10: 광원부 20: 렌즈부
30: 헤드부 40: 영상획득부
50: 연산처리부 60: 이송부
11: 제1 광원 12: 제2 광원
13: 제3 광원 15: 각도제어부
16: 광원위치제어부 21: 수차방지 렌즈
45: 필터부 5: 측정대상체
100: 발광소자 패키지 200: 패키지 실장기판

Claims (10)

  1. 복수의 측정대상체에 슬릿빔을 결상시키는 렌즈부;
    상기 렌즈부에 복수의 슬릿빔을 서로 다른 각도로 주사하는 복수의 광원을 구비하는 광원부;
    상기 복수의 측정대상체에 결상된 슬릿빔의 이미지를 획득하는 영상획득부;
    상기 영상획득부에서 얻어진 이미지로부터 상기 복수의 측정대상체의 3차원 형상 정보를 생성하는 연산처리부; 및
    상기 측정대상체와 상기 측정대상체에 결상되는 슬릿빔의 상대적인 위치를 변경하는 이송부;를 포함하고,
    상기 복수의 광원의 이격거리를 조절함으로써, 상기 측정대상체에 결상되는 슬릿빔의 위치를 제어하는,
    3차원 형상 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 측정대상체에 결상되는 슬릿빔은 복수의 슬릿빔이며, 상기 복수의 슬릿빔은 상기 복수의 측정대상체 각각에 결상되는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 측정대상체에 결상된 복수의 슬릿빔은 전체로서 n x m의 배열을 갖도록 결상되는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치. (단, n은 2 이상의 자연수이고, m은 1 이상의 자연수)
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 렌즈부는 상기 복수의 측정대상체에 하나의 슬릿빔을 결상시키는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 광원부는 상기 렌즈부에 서로 다른 각도로 복수의 슬릿빔을 주사하되, 상기 렌즈부에 주사된 복수의 슬릿빔은, 상기 복수의 측정대상체에 서로 중첩된 영역을 갖도록 결상되는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 3차원 형상 측정장치는 헤드부를 더 포함하며, 상기 렌즈부와 광원부는 상기 헤드부 내에 구비되는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 헤드부는 상기 광원부에 결합되어 상기 렌즈부에 주사되는 복수의 슬릿빔의 주사각을 제어하는 각도제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 영상획득부는 복수개 구비되며,
    상기 복수의 영상획득부는 상기 복수의 측정대상체에 결상된 슬릿빔의 이미지를 각각 획득하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
  10. 복수의 측정대상체에 슬릿빔을 결상시키는 렌즈부와, 상기 렌즈부에 복수의 슬릿빔을 서로 다른 각도로 주사하는 복수의 광원과, 상기 복수의 광원 간의 이격거리를 변경하는 광원위치제어부를 갖는 헤드부;
    상기 복수의 측정대상체에 결상된 슬릿빔의 이미지를 획득하는 영상획득부;
    상기 영상획득부에서 얻어진 이미지로부터 상기 복수의 측정대상체의 3차원 형상 정보를 생성하는 연산처리부; 및
    상기 측정대상체와 상기 측정대상체에 결상되는 슬릿빔의 상대적인 위치를 변경하는 이송부;
    를 포함하는 3차원 형상 측정장치.
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