KR20120002430A - Ｌｅｄ칩 검사 장치 - Google Patents

Abstract

LED칩의 봉지 수지부에 존재하는 결손을 정확하게 검출할 수 있는 검사 장치를 제공한다. LED칩을 지지하는 투명한 판 형상 또는 시트 형상의 지지부재와, 지지부재보다 상방에 배치되고, LED칩의 표면 측의 영상을 촬영하는 카메라와, 지지부재보다 하방위치에, 지지부재를 사이에 두고 카메라와 대향하도록 설치된 차광판과, 차광판보다 하방에 설치된 조명기구로 이루어진다. 차광판은, 적어도 LED칩보다도 큰 크기를 갖고, 조명기구는, LED칩의 봉지 수지부를, 차광판의 외측으로부터 지지부재를 투과하여 조명한다.

Description

ＬＥＤ칩 검사 장치{CHIP LED INSPECTION APPARATUS}

본 발명은, LED칩의 봉지 수지부(封止樹脂部)에 생긴 손상이나 흠집과 같은 결손을 검출하는 검사 장치에 관한 것이다.

종래부터, LED칩으로서는 각종 형태의 것이 알려져 있지만, 그 하나로서, 도 4에 도시한 것과 같은 것이 알려져 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 이 LED칩(50)은, 투광성을 갖는 기판(51)과, 이 기판(51)의 이면에 상호 분리된 상태에서 형성된 적어도 두 개의 불투명성의 전극부(52，52)와, 상기 기판(51)의 표면중앙부에 배치된 발광부(53)와, 기판(51)의 표면을 피복하여 상기 발광부(53)를 봉지하는 투광성 봉지수지(54)로 구성된다.

상기 봉지수지(54)는, 발광부(53)를 피복하는 부분이 볼록한 곡면 형상(이 예에서는, 거의 반구형상)으로 형성되어 있고, 상술한 발광부(53)를 봉지하는 역할 외에, 볼록한 곡면부(54a)는, 발광부(53)에서 발생된 빛을 집광시키는 렌즈로서의 역할을 하고 있다.

따라서, 그러한 역할을 하는 볼록한 곡면부(54a)에 손상이나 흠집과 같은 결손이 생긴 경우에는, 발광부(53)으로부터 발광된 빛이 이 결손부에 의해 흐트러지고, 해당 LED칩(50)에서 조사된 빛이 불균일하게 되는 문제가 발생한다.

이 때문에, 종래, 봉지수지(54)(특히, 볼록한 곡면부(54a))에 발생한 결손을 검출할 수 있는 검사 장치가 요구되어 왔다.

한편, 검사 장치로서는, 종래, LED칩을 검사 대상물로 한 것은 아니지만, 반도체 패키지의 배선 패턴을 검사하는 장치로서, 일본 특허 공개 제2009-288050호 공보에 개시된 검사 장치가 알려져 있다.

이 검사 장치는, 간접 조명 수단에 의해 피검체를 조명하고, 이 피검체를 라인센서카메라로 촬영하고 그 영상을 해석하여, 결점을 검출하는 것이고, 간접 조명 수단은, 돔 형상을 한 오목한 곡면 형상 반사면을 갖는 본체를 구비하고, 본체의 개구부측의 내면에 형성된 광 출사구로부터, 상기 반사면으로 빛을 조사하고, 이 반사에 의해 반사된 빛으로 하방의 피검체를 조명한다. 또한, 카메라는, 상기 본체에 형성된 관찰창으로부터 상기 피검체를 촬영한다.

일본 특허 공개 제2009-288050호 공보

그런데, 상기 구성을 갖는 LED칩의 경우, 종래의 검사 장치를 그대로 해당 LED칩의 검사에 적용하여도, 해당 LED칩의 구성 상, 그 봉지 수지부에 존재하는 결손부를 정확하게는 검출할 수 없었다.

상기 종래의 간접 조명 수단을 사용하여 LED칩을 조명한 경우, 이것을 카메라로 촬영한 영상은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 평면에서 보아, 상기 볼록한 곡면부의 외주 부분(기판으로부터 볼록하게 나온 부분)(부호 55), 및 전극이 없는 부분(표리(表裏)에 투광되는 부분)(부호 56)이 어두운 부분이 되고, 그 외 전극부 및 발광부가 밝은 부분으로 된 명암 영상이 된다. 또한, 영상 중 LED칩(50)에 상당하는 부분 이외에도 어두운 부분이 된다.

전극부 및 발광부는 비교적 빛을 잘 반사하기 때문에, 봉지수지 및 기판을 투과한 빛은, 해당 전극부에서 반사되고, 다시 기판 및 봉지수지를 투과하여 카메라에 입광되기 때문에, 같은 부분이 밝은 부분이 되고, 이에 대하여, 전극이 형성되어 있지 않은 곳에 대해서는, 봉지수지 및 기판을 투과한 빛이 반사되지 않기 때문에, 어두운 부분이 되는 것이다.

또한, 상기 볼록한 곡면부의 기판으로부터 볼록하게 나온 부분(외주 부분)에 대해서는, 상기 구조를 구비한 종래의 간접조명수단으로는, 조명에 기여하는 상기 반사광(조명광)이 하방을 향하여 어느 정도의 지향성을 갖는 것으로 되어 있기 때문에, 이 조명광과 예각으로 교차하는 상기 외주부에서는, 해당 외주부 표면에서 정반사되는 조명광이 많고, 또한, 수지 내부로 입광되는 조명광이 적다는 점에서, 해당 외주부로부터 카메라로 입광되는 반사광이 적고, 이 때문에 어두운 부분이 되는 것이라고 생각된다.

한편, 상기 결손부는 그 표면이 요철 형상으로 되어 있고, 해당 결손부에 있어서 조사광이 난반사되기 때문에, 밝은 부분으로 된다. 따라서, 결손이, 외주부 이외의 볼록한 곡면부나, 전극이 형성되어 있는 부분에 대응하는 위치에 있는 경우에는, 모두 밝은 부분으로 되기 때문에, 해당 결손을 검출하는 것이 극히 곤란하다(도 5 참조. 도 ５에 있어서 부호 57이 결손이다.).

또한, LED칩으로서는, 상술한 형태의 것 외에, 기판 이면의 전체면에 불투명성 수지나 그 외 부재가 설치된 것도 있지만, 상기 전극부나 발광부가 밝은 부분으로 된다고 하는 점에 대해서는 다를 바 없다.

본 발명은, 이상의 실정을 감안한 것으로서, LED칩의 봉지 수지부에 존재하는 결손부를, 이것이 존재하는 위치에 상관없이 정확하게 검출할 수 있는 검사 장치를 제공하는 것을, 그 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은,

투광성을 갖는 기판과, 이 기판의 이면에 형성된 불투명성의 전극부와, 상기 기판의 표면 중앙부에 배치된 발광부와, 상기 기판 표면을 피복하여 상기 발광부를 봉지하는 투광성의 봉지 수지로 구성되고, 이 봉지수지의 적어도 상기 발광부를 덮는 부분이 볼록한 곡면 형상으로 형성된 LED칩의, 상기 봉지수지에 생긴 결손을 검출하는 검사 장치로서,

상기 LED칩을 지지하는 투명한 판 형상 또는 시트 형상의 지지부재와,

상기 지지부재보다 상방에 배치되고, 이 지지부재 상에 재치된 LED칩의 표면 측 영상을 촬영하는 카메라와,

상기 지지부재보다 하방 위치에, 이 지지부재를 사이에 두고 상기 카메라와 대향하도록 설치된 차광판과,

상기 차광판보다 하방에 설치된 조명기구로 이루어지고,

상기 차광판은, 적어도 상기 LED칩의 평면 형상보다도 큰 평면형상을 갖고,

상기 조명기구는, 상기 지지부재 상에 재치(載置)된 LED칩의 봉지 수지부를, 상기 차광판의 외측에서 상기 지지부재를 투과하여 조명하도록 구성된 LED칩 검사 장치에 관한 것이다.

본 발명에 관한 검사 장치에서는, 우선, 검사 대상의 LED칩을 지지부재 상의 검사 영역(상기 카메라의 촬영 시야 영역) 내에 위치시킨다. 또한, LED칩을 반송하는 기구로서는, 예를 들면, 적당한 반송수단에 의해 LED칩을 반송하여, 상기 지지부재 상의 검사영역 내에 재치(載置)하는 것 외에, 지지부재 상에서 LED칩을 적당한 반송수단으로 반송하여, 적당한 반송 속도로 상기 검사영역 내를 통과시키는 것이어도 좋고, 혹은, LED칩이 재치(載置)된 상태의 지지부재를 이동시켜서, 해당 LED칩을 적당한 반송속도로 상기 검사영역 내를 통과시키는 기구이어도 좋다.

지지부재 상의 검사영역 내에 위치한 LED칩은 상기 조명 기구에 의해 조명되며, 그 표면 측의 영상이 카메라에 의해 촬영된다.

상기 카메라와 대향하는 위치, 즉, 상기 LED칩의 바로 아래에는 차광판이 설치되어 있고, 상기 조명기구는, 상기 차광판의 외측에서 상기 지지부재를 투과하여 LED칩의 봉지 수지부를 조명한다. 즉, 차광판이 설치되어 있는 관계 상, LED칩은, 상기 조명기구로부터 조사된 비스듬한 상방으로부터의 빛으로만, 그 봉지 수지부가 조명된다.

비스듬한 하방으로부터 봉지 수지부로 조사된 빛은, 기본적으로는, 해당 봉지 수지부를 그대로 조사방향으로 투과한다. 따라서, 상기 카메라로 입광되는 빛은 극히 적고, 해당 카메라에 의해 촬영되는 LED칩의 영상은, 그 전체가 어두운 부분으로 된 영상이 된다.

한편, 봉지 수지부에 결손이 있는 경우에는, 그 표면이 요철 형상으로 되어 있기 때문에, 상기 조명기구에서 조사된 빛 중, 해당 결손부에 도달하는 빛은, 그 요철의 표면에서 난반사되고, 그 일부가 상기 카메라로 입광된다. 따라서, 상기 조명기구에 의해 상기 봉지 수지부를 조명한 경우, 결손이 있는 경우에는, 같은 부위가 밝은 부분으로 된 영상이 된다.

이렇게 하여, 본 발명에 의하면, 봉지 수지부에 결손이 있는 경우에는, 그 결손부만이 밝은 부분으로 된 영상을 얻을 수 있기 때문에, 상기 판정부에 있어서, 촬영 영상을 해석하여 해당 결손부의 유무를 판정하고자 할 때에는, 이것을 용이하면서도 정확하게 행할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 조명 기구는, 이것을, 상면이 개구된 원통 형상의 본체와, 이 본체 내에, 원주 방향으로 등간격이면서, 또한 내측에서 비스듬히 상방을 향한 광 축의 빛을 조사하도록 설치된 복수의 광원으로 구성할 수 있다.

이러한 구성의 조명기구에 의하면, 본체에 배치된 복수의 광원 전체로서, 주로, 상방의 고리 형상의 영역을 고조도 영역으로서 조명하고, 상기 LED칩은, 이 조명기구에서 조사된 빛 중, 주로, 내측에서 비스듬히 상방을 향하여 조사된 빛에 의해, 그 봉지 수지부가 조명된다.

또한, 본 발명에 따른 상기 차광판은, 이것이 흑색을 띠는 것이 바람직하다. 흑색인 경우에는, 이것에 의해 반사되는 반사광이 적고, 환경광(Ambient light)이 생기기 어렵기 때문이다.

또한, 검사 대상물로서의 LED칩은, 투광성을 갖는 기판과, 해당 기판의 이면에 형성된 불투명성의 전극부와, 상기 기판의 표면 중앙부에 배치된 발광부와, 상기 기판 표면을 피복하여 상기 발광부를 봉지하는 투광성의 봉지수지로 구성되고, 이 봉지수지의 적어도 상기 발광부를 덮는 부분이 볼록한 곡면 형상으로 형성된 것이고, 볼록한 곡면부의 형상에 대하여는 전혀 한정되지 않는다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 카메라에 의해 촬영된 LED칩의 영상을, 그 전체가 어두운 부분으로 된 영상으로 할 수 있고, 이 결과, 상기 봉지 수지부에 결손이 존재하는 경우에는, 해당 결손부만이 밝은 부분으로 된 영상을 얻을 수 있고, 이로 인해, 얻어진 영상을 해석하여 결손의 유무를 판정할 때에는, 이것을 용이하고도 정확하게 할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 검사 장치를 나타내는 정면도이다.
도 2는, 본 실시 형태에 관한 조명 기구를 나타내는 종단면도이다.
도 3은, 본 실시 형태에 있어서의 LED칩의 촬영 영상을 나타낸 설명도이다.
도 4a 내지 도 4c는, LED칩의 형태를 설명하기 위한 설명도들이다.
도 5는, 종래의 검사 장치에 의해 얻어지는 촬영 영상을 나타낸 설명도이다.

이하, 본 발명의 일 구제적인 실시 형태에 대하여, 도면에 근거하여 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 예의 LED칩 검사 장치(1)는, 검사대상인 LED칩(50)이 재치되는 투명한 판 형상 지지부재(5)와, 이 지지부재(5)보다 상방에 배치되고, 해당 지지부재(5) 상에 재치된 LED칩(50)의 표면 측의 영상을 촬영하는 카메라(6)와, 상기 지지부재(5)보다 하방의 위치(본 예에서는, 지지부재(5)의 이면)에, 이 지지 부재(5)를 사이에 두고 상기 카메라(6)에 대향하도록 설치된 차광판(10)과, 이 차광판(10)보다 하방의 위치에, 상기 카메라(6)와 대향하도록 설치된 조명 기구(15)와, 카메라(6)에 의해 촬영된 영상을 해석하여, 촬영한 LED칩(50)의 불량 여부를 판정하는 판정부(8)를 구비하고 있다.

또한, 본 예의 검사대상물인 LED칩(50)은, 상술한 도 ４a 내지 도 4c에 나타낸 형태를 갖고 있는 것으로 한다.

상기 지지부재(5)는, 유리 등, 굴절없이 빛을 투과하는 것이면 그 재질에 제한은 없고, 또한, 그 형태도 강성이 높은 판재 외에, 가소성이 있는 시트재이어도 좋다.

상기 조명기구(15)는, 도 ２에 나타낸 바와 같이, 상면이 개구된 원통 형상의 본체(16)와, 이 본체(16) 내에, 원주 방향으로 등간격이면서, 또한 내측에서 비스듬히 상방을 향한 광축의 빛을 조사하도록 배치된 복수의 LED램프(17)로 이루어진다.

이 조명기구(15)에 의하면, 고리 형상에 배치된 각 LED램프(17)에서 조명광이 조사되고, 조사된 빛은, 본체(16)의 개구부(18)을 통과하고, 복수의 LED램프(17) 전체로서, 상방의 고리 형상 영역을 고조도 영역으로서 조명한다. 이와 같이 하여, 지지부재(5) 상에 재치된 LED칩(50)은, 이 조명기구(15)로부터 내측에서 비스듬히 상방을 향하여 조사되고, 지지부재(5)를 투과하는 빛에 의해 조명된다.

상기 카메라(6)는, 그 하방의 LED칩(50)의 영상을 촬영하는 것으로, 영상을 촬영할 수 있는 것이라면 어떠한 것도 좋고, 예를 들면, 에리어 센서 카메라나 라인 센서 카메라를 적용할 수 있다. 단, 라인 센서 카메라를 사용하는 경우에는, LED칩(50)을 소정의 속도로 이동시킬 필요가 있다.

상기 차광판(10)은, 흑색을 띠는 부재로 구성되고, 적어도 상기 LED칩(50)의 평면 형상보다도 큰 평면 형상, 즉, LED칩(50)이 해당 차광판(10) 상으로부터 벗어나는 부분이 없는 크기를 갖는다.

또한, 상기 판정부(8)는, 카메라(6)에 의해 촬영된 영상을 해석하여, 예를 들면, 촬영 영상을 ２치화 처리하여, LED칩(50)의 봉지 수지(54)부에 결손이 존재하는지 여부를 판별한다.

이상의 구성을 구비한 본 실시예의 검사 장치(1)에 의하면, 이하와 같이 하여, LED칩(50)이 검사된다.

우선, 검사대상인 LED칩(50)을 적절한 반송수단으로 반송하여, 상기 지지부재(5) 상의 검사 영역, 즉, 상기 카메라의 촬영 시야 영역 내에 위치시킨다.

상기 지지부재(5) 상의 상기 검사영역에서는, 조명기구(15)에 의해 LED칩(50)이 조명되고, 이 상태에서, 해당 LED칩(50)의 표면 측의 영상이 카메라(6)에 의해 촬영된다.

LED칩(50) 바로 아래에는 차광판(10)이 설치되어 있고, 조명기구(15)로부터 조사되는 내측에서 비스듬히 상방을 향한 빛은, 이 차광판(10)의 외측에서 지지 부재(5)를 투과하여 LED칩(50)을 조명하고, LED칩(50)의 봉지 수지부(54)(볼록한 곡면부(54a))은, 이러한 비스듬한 하방으로부터의 빛에 의해서만 조명된다.

비스듬한 하방으로부터 볼록한 곡면부(54a)로 조사된 빛은, 기본적으로는, 해당 볼록한 곡면부(54a)를 그대로 조사방향으로 투과한다. 따라서, 상기 카메라(6)에 입광되는 빛은 극히 적고, 해당 카메라(6)에 의해 촬영되는 LED칩(50)의 영상은, 도 ３에 나타낸 바와 같이, 그 전체가 어두운 부분으로 된 영상이 된다.

한편, 볼록한 곡면부(54a)에 결손이 있는 경우에는, 그 표면이 요철형상으로 되어 있기 때문에, 조명기구(15)에서 조사된 빛 중, 해당 결손부(57)에 도달한 빛은, 그 요철의 표면에서 난반사되고, 그 일부가 카메라(6)로 입광된다. 따라서, 조명기구(15)에 의해 볼록한 곡면부(54a)를 조명한 경우, 결손부(57)가 있는 경우에는, 상기 도 ３에 나타낸 바와 같이, 상기 결손부(57)가 밝은 부분으로 된 영상이 된다.

상기 판정부(8)에는, 카메라(6)에 의해 촬영된 이러한 영상이 송신되고, 송신된 영상이 해당 판정부(8)에서 해석되고, 상기 결손부(57)의 유무가 판정된다. 이 때, 카메라(6)에 의해 촬영된 영상은 결손부(57)만이 밝은 부분으로 되기 때문에, 해당 결손부(57)의 검출을 용이하고도 정확하게 행할 수 있다.

이후, 지지부재(5) 상에 재치된 LED칩(50)을 순차적으로 새로운 것으로 교환하여, 상기 일련의 검사를 행함으로써, 다수의 LED칩(50)에 대하여 연속적으로 결손의 검사가 행해진다.

이상, 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 채용될 수 있는 구체적인 형태는, 전혀 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 이탈하지 않는 범위에서 다른 형태도 채용할 수 있다.

예를 들면, 차광판(10)을, 흑색을 띠는 부재로 구성하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

또한, 검사 대상물로서의 LED칩(50)의 형태는, 상술한 예에 한정되는 것은 아니고, 볼록한 곡면 형상을 한 봉지수지(54)를 갖는 것에 대하여는, 본 발명에 따른 검사 장치에 의해, 결손의 유무를 양호하게 검사할 수 있고, 볼록한 곡면부(54a)의 형상에 대하여도 어떠한 한정은 없다.

또한, 상기 예에서는, 상기 지지 부재(5)를 고정하는 것으로 했지만, LED칩(50)이 재치(載置)된 상태의 지지부재(5)를 이동시켜서, 해당 LED칩(50)을 적절한 반송속도로 상기 검사영역 내를 통과시키도록 하여도 좋다.

1　　LED칩 검사 장치 5　　지지부재
6　　카메라 8　　판정부
10　 차광판 15 조명기구
16 본체 17 LED램프
50　 LED칩 51　 기판
52　 전극 53　 발광부
54　 봉지수지 54a 볼록한 곡면부

Claims (3)

1. 투광성을 갖는 기판과, 이 기판의 이면에 형성된 불투명성의 전극부와, 상기 기판의 표면 중앙부에 배치된 발광부와, 상기 기판 표면을 피복하여 상기 발광부를 봉지하는 투광성의 봉지 수지로부터 구성되고, 이 봉지수지의 적어도 상기 발광부를 덮는 부분이 볼록한 곡면 형상으로 형성된 LED칩의, 상기 봉지수지에 생긴 결손을 검출하는 검사 장치로서,
   상기 LED칩을 지지하는 투명한 판 형상 또는 시트 형상의 지지부재;
   상기 지지부재보다 상방에 배치되고, 이 지지부재 상에 재치된 LED칩의 표면측의 영상을 촬영하는 카메라;
   상기 지지부재보다 하방 위치에, 이 지지부재를 사이에 두고 상기 카메라와 대향하도록 설치된 차광판; 및
   상기 차광판보다 하방에 설치된 조명기구로 이루어지고,
   상기 차광판은, 적어도 상기 LED칩의 평면 형상보다도 큰 평면형상을 갖고,
   상기 조명기구는, 상기 지지부재 상에 재치(載置)된 LED칩의 봉지 수지부를, 상기 차광판의 외측에서 상기 지지부재를 투과하여 조명하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 LED칩 검사 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 조명기구는, 상면이 개구된 원통 형상의 본체와, 이 본체 내에, 원주 방향으로 등간격이면서, 또한 내측에서 비스듬히 상방을 향한 광축의 빛을 조사하도록 배치된 복수의 광원으로 구성되는 것을 특징으로 하는 LED칩 검사 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 차광판이 흑색을 띠고 있는 LED칩 검사 장치.

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