KR101182822B1

KR101182822B1 - 발광소자 검사장치 및 방법

Info

Publication number: KR101182822B1
Application number: KR1020110028209A
Authority: KR
Inventors: 지원수; 박대서; 김추호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2012-09-13
Anticipated expiration: 2031-03-29
Also published as: TW201245695A; JP2012208121A; CN102735982A; US20120249776A1

Abstract

개시된 발광소자 검사장치는, 광을 방출하는 적어도 하나의 발광 셀을 구비하는 발광소자의 특성을 검사하는 검사장치로서, 발광소자가 탑재되는 테이블과 발광소자에 전류를 공급하는 프로브가 마련된 측정유닛과, 발광소자의 영상을 획득하는 영상획득유닛과, 획득된 영상의 밝기 정보로부터 발광 셀의 발광 여부를 검출하여 발광소자의 오픈/쇼트 불량 여부를 판정하는 판정유닛과, 상기 테이블의 상방에 위치되어 상기 발광소자로부터 방출되는 광을 포집하는 적분구와, 상기 적분구로부터 상기 발광소자의 광학적 특성을 검출하는 검출기를 포함하는 측정유닛을 포함하며, 상기 적분구에는 광창이 마련되며, 상기 영상획득유닛은 상기 광창을 통하여 상기 발광소자의 영상을 획득하며, 상기 판정유닛은 상기 검출된 광학적 특성에 근거하여 상기 발광소자의 광학적 특성 불량 여부를 판정한다.

Description

발광소자 검사장치 및 방법{inspection apparatus and method of light emitting device}

본 발명은 발광소자의 전기적, 광학적 특성, 외관 상태 등의 불량 여부를 검사하는 검사장치 및 방법에 관한 것이다.

발광소자(light emitting device), 예를 들면, 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 화합물 반도체(compound semiconductor)의 PN접합을 통해 발광원을 구성함으로서 다양한 색의 빛을 구현할 수 있는 반도체 소자를 말한다. 발광다이오드는 수명이 길고, 소형화 및 경량화가 가능하며, 빛의 지향성이 강하고 저전압 구동이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 발광다이오드는 충격 및 진동에 강하고, 예열시간과 복잡한 구동이 불필요하며, 다양한 형태로 패키징할 수 있어 여러가지 용도로 적용이 가능하다.

발광소자는 일련의 반도체 공정을 통하여 제조되는데, 제조된 발광소자의 외관 상태, 전기적 특성, 및 광학적 특성의 불량 여부를 검사하는 검사 공정이 필요하다.

본 발명은 전기적 특성 검사, 즉 오픈/쇼트 검사를 용이하게 수행할 수 있는 검사장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

본 발명은 전기적 특성검사와 광학적 특성 검사가 동시에 가능한 검사장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

본 발명은 전기/광학적 특성 검사와 외관 상태 검사가 동시에 가능한 발광소자 검사장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 발광소자 검사장치는, 광을 방출하는 적어도 하나의 발광 셀을 구비하는 발광소자의 특성을 검사하는 검사장치로서, 상기 발광소자가 탑재되는 테이블과, 상기 발광소자에 전류를 공급하는 프로브가 마련된 프로빙 유닛; 상기 발광소자의 영상을 획득하는 영상획득유닛; 상기 획득된 영상의 밝기 정보로부터 상기 적어도 하나의 발광 셀의 발광 여부를 검출하여 상기 발광소자의 오픈/쇼트 불량 여부를 판정하는 판정유닛; 및 상기 테이블의 상방에 위치되어 상기 발광소자로부터 방출되는 광을 포집하는 적분구와, 상기 적분구로부터 상기 발광소자의 광학적 특성을 검출하는 검출기를 포함하는 측정유닛;을 포함하며, 상기 적분구에는 광창이 마련되며, 상기 영상획득유닛은 상기 광창을 통하여 상기 발광소자의 영상을 획득하며, 상기 판정유닛은 상기 검출된 광학적 특성에 근거하여 상기 발광소자의 광학적 특성 불량 여부를 판정할 수 있다.

삭제

상기 판정유닛은 상기 오픈/쇼트 불량 여부와 상기 검출된 광학적 특성에 근거하여 상기 발광소자를 복수의 그룹으로 분류할 수 있다.

삭제

상기 판정유닛은 상기 획득된 영상으로부터 외관 검사를 위한 검사 영상을 생성하는 영상처리부를 포함하며, 상기 판정유닛은 상기 검사 영상과 미리 설정된 기준 영상을 비교하여 상기 발광소자의 외관 불량 여부를 판정할 수 있다.

상기 영상획득유닛은, 촬상소자와, 상기 광창을 통과한 광을 상기 촬상소자에 결상시키는 렌즈;를 포함할 수 있다. 상기 영상획득유닛은, 상기 렌즈 앞에 위치되어 상기 광창을 통과한 광의 광량을 조절하는 광량조절기;를 포함할 수 있다.

상기 발광소자는 복수의 발광 셀이 배열된 멀티 발광 칩일 수 있다.

상기 발광소자는 복수의 발광 다이오드 칩이 패키징된 발광다이오드 패키지일 수 있다.

상기 발광소자는 복수의 발광 셀이 배열된 하나 이상의 멀티 발광 칩이 패키징된 발광다이오드 패키지일 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 발광소자 검사방법은, 광을 방출하는 적어도 하나의 발광 셀을 구비하는 발광소자의 특성을 검사하는 검사방법으로서, 상기 발광소자에 전류를 공급하는 단계; 상기 발광소자의 영상을 획득하는 단계; 상기 획득된 영상의 밝기 정보로부터 상기 적어도 하나의 발광 셀의 발광 여부를 검출하여 상기 발광소자의 오픈/쇼트 불량 여부를 판정하는 단계;상기 발광소자로부터 방출되는 광을 적분구를 이용하여 포집하고, 상기 포집된 광으로부터 상기 발광소자의 광학적 특성을 검출하는 단계; 상기 검출된 광학적 특성에 근거하여 상기 발광소자의 광학적 특성 불량 여부를 판정하는 단계;를 포함하며, 상기 발광소자의 영상을 획득하는 단계는 상기 적분구에 마련된 광창을 통하여 상기 발광소자의 영상을 획득한다.

삭제

상기 검사방법은, 상기 오픈/쇼트 불량 여부와 상기 검출된 광학적 특성에 근거하여 상기 발광소자를 복수의 그룹으로 분류하는 단계;를 더 구비할 수 있다.

삭제

상기 검시방법은, 상기 획득된 영상으로부터 외관 검사를 위한 검사 영상을 생성하는 단계; 상기 검사 영상을 미리 설정된 기준 영상을 비교하여 상기 발광소자의 외관 불량 여부를 판정하는 단계;를 더 구비할 수 있다.

복수의 발광 셀이 배열된 하나 이상의 멀티 발광 칩이 패키징된 발광다이오드 패키지일 수 있다.

상술한 본 발명의 발광소자 검사장치 및 방법에 따르면, 발광소자의 영상을 이용하여 전기적 오픈/쇼트 검사를 수행하므로 검사의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 고가의 전류측정장비가 소요되지 않으므로 비용을 절감할 수 있다.

측정유닛의 적분구의 광창을 통하여 발광소자의 영상을 획득하므로, 광학적 특성 검사와 오픈/쇼트 검사가 하나의 공정에서 동시에 자동화되어 수행될 수 있다. 또한, 외관 검사를 위한 비젼 검사도 광학적 특성 검사 및 오픈/쇼트 검사와 동일한 공정에서 수행될 수 있다. 따라서, 광학적 검사 또는 비젼 검사를 위한 추가적인 테이블과, 조명장치, 및 발광소자를 운반하는 정치 및 공정이 생략될 수 있어, 공정 비용과 공정 시간을 절감할 수 있으며, 검사의 신뢰성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 발광소자 검사 장치의 일 실시예의 구성도.
도 2는 발광소자의 영상을 획득하기 위한 광학적 구성의 일 예를 도시한 구성도.
도 3은 검사의 대상이 되는 발광소자의 일 예로서 발광 다이오드 칩의 모식도.
도 4는 검사의 대상이 되는 발광소자의 일 예로서 멀티 발광 다이오드 칩의 모식도.
도 5는 검사의 대상이 되는 발광소자의 일 예로서 발광 다이오드 패키지의 개략적인 단면도.
도 6은 5개의 발광 다이오드가 병렬로 배열된 멀티 발광 다이오드 칩의 일 예를 도시한 도면.
도 7은 도 6에 도시된 멀티 발광 다이오드 칩에 구동전류를 인가한 경우 전기적 오픈 불량이 있는 발광 셀의 갯수에 따른 측정 전류값을 도시한 그래프.
도 8은 멀티 발광 다이오드 칩의 발광 셀의 일부가 전기적으로 오픈된 경우의 검사 영상의 모식도.
도 9는 멀티 발광 다이오드 칩의 발광 셀의 일부가 전기적으로 오픈된 경우의 검사 영상의 예를 보여주는 사진.
도 10은 멀티 발광 다이오드 칩의 발광 셀의 일부가 전기적으로 쇼트된 경우의 검사 영상의 예를 보여주는 사진.
도 11는 멀티 발광 다이오드 칩의 외관 불량의 일 예로서 외관이 파손된 형태의 검사 영상의 모식도.
도 12는 멀티 발광 다이오드 칩의 외관 불량의 일 예로서 이물질이 부착된 형태의 검사 영상의 모식도.
도 13은 발광 다이오드 패키지의 외관 불량의 일 예로서 봉지층 형성 불량인 경우의 검사 영상의 모식도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 검사장치의 구성도이다. 패키지의 단면도이다.

프로빙 유닛(400)은 발광소자(10)에 검사를 위한 전기 에너지를 공급하기 위한 것으로서, 발광소자(10)가 탑재되는 테이블(401)과, 전원(403)과 연결되어 발광소자(10)에 검사 전류를 공급하는 프로브(402)를 포함할 수 있다. 프로브(402)는 도 1에 점선으로 도시된 바와 같이 오프(OFF) 위치에 위치될 수 있다. 도시되지 않은 운송수단에 의하여 발광소자(10)가 테이블(401)에 탑재되면, 프로브(402)는 도 1에 실선으로 도시된 바와 같이 발광소자(10)의 전극패드에 접촉되어 발광소자(10)에 전류를 공급한다.

본 실시예의 검사장치는 발광소자(10)의 전기적 오픈/쇼트 검사를 발광소자(10)의 영상 정보를 이용하여 수행하는 것을 특징으로 한다. 이를 위하여, 발광소자(10)의 영상정보를 획득하는 영상획득유닛(200)이 마련된다. 영상획득유닛(200)은 발광소자(10)를 촬영하는 카메라(210)를 구비할 수 있다. 또한, 영상획득유닛(200)은 카메라(210)에 의하여 촬영된 영상을 디지털화된 영상정보로 변환하는 프레임 그래버(220)를 더 구비할 수 있다.

영상을 획득하는 과정과 광학적 특성 검사를 통합하기 위하여, 측정유닛(100)이 더 마련될 수 있다. 본 실시예의 측정유닛(100)은 적분구(intergation sphere)(120)와, 검출기(110)를 포함할 수 있다. 적분구(120)는 구형의 내부 공동(123)과, 발광소자(10)로부터 방출된 광이 내부 공동(123)으로 입사되도록 개구된 광입사부(121)를 포함할 수 있다. 적분구(120)에는 발광소자(10)의 광학적 특성, 예를 들어 휘도, 파장 등을 측정하기 위한 검출기(110)가 설치된다. 적분구(120)의 내벽은 반사율이 높은 물질로 코팅되어 있어서, 입사된 광은 적분구(120) 내부에서 고르게 반사된다. 따라서, 적분구(120) 내부의 광의 분포는 매우 균일해지며, 광입사부(121)를 통하여 적분구(120) 내부로 입사된 광은 적분구(120)이 내벽 전체에 고르게 분포된다. 적분구(120)의 내벽 전체에 입사되는 광량은 적분구(120)의 내부로 입사된 총 광량과 동일하다. 이를 이용하여 적분구(120)의 내벽의 일부 측정영역에 입사되는 광량을 측정하면, 이로부터 적분구(120)로 입사되는 총 광량을 구할 수 있다. 측정영역의 면적을 A, 적분구(120)의 내벽의 총 표면적을 B, 측정된 광량을 C라 하면, 총광량은 C×(B/A)가 된다. 여기서, 측정 영역의 면적은 검출기(110)의 수광소자의 면적일 수 있다. 상기한 바와 같이 검출기(110)에 의하여 측정된 광량으로부터 발광소자(10)의 휘도를 측정할 수 있다. 또한 검출기(110)에는 파장을 검출하기 위한 분광기가 구비될 수 있다.

적분구(120)에는 광창(122)이 마련된다. 영상획득유닛(200)은 적분구(120)에 마련된 광창(122)을 통하여 발광소자(10)의 영상을 획득한다. 도 2에는 광창(122)을 통하여 발광소자(10)의 영상을 획득하기 위한 광학적 구성의 일 예가 도시되어 있다. 도 2를 보면, 발광소자(10)로부터 방출된 광은 광창(122)을 통하여 출사된다. 광창(122)은 예를 들어 직경이 2mm 내지 4mm 정도인 핀 홀의 형태일 수 있으나, 이에 의하여 본 발명의 한정되는 것은 아니다. 광창(122)의 형태와 크기는 적분구(120)에 의하여 검출되는 광량에 영향을 주지 않는 범위 내에서 적절히 선정될 수 있다. 실험에 의하면, 직경 약 100mm 정도의 적분구(120)에 직경 약 4mm 정도의 광창(122)을 형성한 경우에 검출기(110)에 의하여 검출되는 광량은 광창(122)이 없는 경우에 검출되는 광량의 약 99.99% 로서, 광량의 검출에 거의 영향을 미치지 않는다.

렌즈(212)는 광창(122)을 통하여 출사되는 광을 카메라(210)의 촬상소자(211), 예를 들어 CCD(charged coupled device)에 결상시킨다. 광량 조절기(230)는 발광소자(10)로부터 방출된 광이 촬상소자(211)를 포화(saturation)시키지 않도록 광량을 조절하기 위한 것이다. 광량 조절기(230)는 예를 들어 한 매 이상의 편광판에 의하여 구현될 수 있다. 편광판은 특정 방향으로 편광된 광만을 통과시키므로 편광판을 이용하여 촬상소자(211)에 입사되는 광량을 조절할 수 있다. 또한, 광량 조절기(230)는 ND필터(natural density filter) 등 광량을 조절할 수 있는 다른 광학적 요소에 의하여도 구현될 수 있다. 또한, 광량 조절기(230)은 카메라(210)에 내장되는 셔터의 속도를 조절함으로써 구현될 수 있다. 또한, 광량 조절기(230)는 촬상소자(211)의 감도를 조절함으로써 구현될 수 있다.

발광소자(10)의 영상은 촬상소자(211)에 의하여 광전변환되며, 프레임 그래버(frame grabber(220)에 의하여 디지털화되어 컴퓨터에서 처리될 수 있는 영상정보로 변환될 수 있다.

판정유닛(300)은 영상처리부(310)를 구비할 수 있다. 영상처리부(310)는 영상획득유닛(200)으로부터 전달된 영상정보로부터 검사에 필요한 발광소자(10)의 검사 영상을 추출한다. 검사 영상은 밝기 정보를 포함할 수 있다. 또한, 검사 영상은 촬영된 발광소자의 윤곽선 정보를 포함할 수 있다. 판정유닛(300)은 밝기 정보로부터 발광소자(10)의 전기적 오픈/쇼트 여부를 판정할 수 있다. 또한, 판정유닛(300)은 검사 영상을 기준 영상과 비교하여 발광소자(10)의 파손 여부, 이물질의 존재 여부 등의 외관 검사를 수행할 수 있다. 판정유닛(300)은 측정유닛(100)으로부터 전달되는 광학적 특성을 이용하여 발광소자(10)의 광학적 특성 불량 여부를 판정한 수 있다. 판정유닛(300)은 광학적 특성에 따라 발광소자(10)를 복수의 그룹으로 분류할 수 있다.

발광소자(10)는 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같은 단일의 발광 셀을 구비하는 발광다이오드 칩(light emitting diode chip; LED chip)(20)일 수 있다. 발광다이오드 칩(20)은 발광다이오드 칩을 이루는 화합물반도체의 재질에 따라 청색, 녹색, 적색 등을 발광할 수 있다. 예를 들어, 청색 발광다이오드 칩은 GaN과 InGaN이 교번되어 형성된 복수의 양자 우물층 구조의 활성층을 가질 수 있으며, 이러한 활성층의 상하부에 Al_XGa_YN_Z의 화합물반도체로 형성된 P형 클래드 층과 N형 클래드 층이 형성될 수 있다. 본 실시예는 발광소자(10)가 발광다이오드 칩(20)인 경우를 설명하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 발광소자(10)는 UV 광다이오드 칩, 레이저 다이오드 칩, 유기발광 다이오드 칩 등일 수 있다.

발광 다이오드 칩(20)은 일련의 반도체 공정을 통하여 도 3에 도시된 바와 같이 웨이퍼(500) 상에 복수 개가 형성된다. 도 3에서는 발광 다이오드 칩(20)의 구체적인 구조는 개시하지 않고, 캐소우드 전극(21)과 애노우드 전극(22)만을 모식적으로 표시한다. 동일한 웨이퍼(500) 상에 형성된 발광 다이오드 칩(20)이라 하더라도 제조 로트(lot)와 웨이퍼(500) 상에서의 위치에 따라서 광학적 특성에 차이가 있을 수 있으며, 불량이 발생될 수도 있다.

발광소자(10)는 도 4에 도시된 복수의 발광 셀(33)을 구비하는 멀티 발광 다이오드 칩(30)일 수 있다. 근래에 발광소자(10), 특히 발광 다이오드가 조명용으로 그 사용처가 확대됨에 따라 고휘도 및 저비용의 발광소자가 요구되고 있다. 멀티 발광 다이오드 칩(30)은 이러한 요구에 부응하기 위한 것으로서, 복수의 발광 셀(light emitting cell)(33)과 이들에 전류를 공급하기 위한 캐소우드 전극(31) 및 애노우드 전극(32)을 하나의 칩 형태로 제조한 것이다. 복수의 발광 셀(33) 각각은 광을 방출할 수 있는 발광 다이오드 구조를 가질 수 있다. 또한, 복수의 발광 셀(33) 각각은 광을 방출하는 복수의 발광 다이오드를 구비할 수 있다. 복수의 발광 셀(33)은 캐소우드 전극(31) 및 애노우드 전극(32)에 대하여 병렬로 배치된다. 복수의 발광 셀(33)은 캐소우드 전극(31) 및 애노우드 전극(32)을 통하여 공급되는 전류에 의하여 구동된다. 멀티 발광 다이오드 칩(30)은 DC형 또는 AC형일 수 있다.

발광소자(10)는 하나 이상의 발광 다이오드 칩(20) 또는 하나 이상의 멀티 발광 다이오드 칩(30)이 본체에 패키징된 발광 다이오드 패키지일 수 있다. 발광 다이오드 칩(20) 또는 멀티 발광 다이오드 칩(30)의 전기/광학적 검사와 비젼 검사를 수행한 후에 패키징을 하더라도 패키징 후의 발광 다이오드 패키지의 전기/광학적 특성과 외관 상태를 다시 검사할 필요가 있다.

도 5를 보면, 발광 다이오드 패키지(1)는 발광 칩(7), 예를 들어 하나 이상의 발광 다이오드 칩(20) 및/또는 하나 이상의 멀티 발광 다이오드 칩(30)과, 발광 칩(7)이 탑재되는 패키지 본체(2)를 포함할 수 있다. 패키지 본체(2)는 예를 들어 도전성 리드 프레임(5)을 포함할 수 있다. 리드 프레임(5)은 발광 칩(7)이 탑재되는 탑재부(51)와, 발광 칩(7)과 와이어 본딩에 의하여 전기적으로 연결되는 제1, 제2단자부(52)(53)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2단자부(52)(53)는 각각 본딩 와이어(61)(62)에 의하여 발광 칩(7)의 캐소우드(cathode) 전극과 애노우드(anode) 전극에 연결될 수 있다. 제1, 제2단자부(52)(53)는 패키지 본체(2)의 외부로 노출되어 발광 칩(7)에 전류를 공급하기 위한 단자로서 기능한다. 복수의 발광 다이오드 칩(20)이 패키징되는 경우에 이들은 모두 제1, 제2단자부(52)(53)에 대하여 병렬로 배치될 수 있다. 복수의 발광 다이오드 칩(20)은 서로 직렬로 연결된 둘 이상의 발광 다이오드 칩(20)으로 묶여진 복수의 그룹으로 구분되고, 복수의 그룹이 제1, 제2단자부(52)(53)에 대하여 병렬로 배치될 수 있다. 리드 프레임(5)은 알루미늄, 구리와 같은 도전성 금속 판재를 프레스 가공, 식각 가공 등을 통해 제조될 수 있다. 리드 프레임(5)에는 예를 들어 인써트 사출성형 등의 공정에 의하여 몰드 프레임(4)이 결합될 수 있다. 몰드 프레임(4)은 예를 들어 전기 절연성 폴리머로 형성될 수 있다. 몰드 프레임(4)은 탑재부(51), 제1, 제2단자부(52)(53)를 노출시킨 오목한 형태로 형성된다. 이에 의하여, 패키지 본체(2)에는 캐비티(3)가 형성된다. 캐비티(3)의 내측면(8)은 발광 칩(7)으로부터 방출되는 광을 반사시켜 패키지 본체(2)로부터 출사시키는 반사면일 수 있다. 이를 위하여 내측면(8)에는 광반사율이 높은 물질, 예를 들어 은(Ag), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 티탄(Ti), 크롬(Cr), 구리(Cu) 등이 코팅 또는 증착될 수 있다. 캐비티(3)에는 발광 칩(7)과 본딩 와이어(61)(62)를 외부 환경으로부터 보호하기 위하여 실리콘 등의 투광성 수지로 된 봉지층(9)이 형성된다. 봉지층(9)에는 발광 칩(7)으로부터 방출되는 광을 소망하는 색상의 광으로 변환하는 형광체가 포함될 수 있다. 형광체는 단일 종일 수 있으며, 소정 비율로 혼합된 복수의 종일 수도 있다.

도 5에 도시된 발광 다이오드 패키지(1)는 일 예일 뿐이며, 도 5에 도시된 형태에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 발광 칩(7)의 애노우드 전극 패드와 캐소우드 전극 패드 중 하나, 예를 들어 캐소우드 전극 패드는 발광 칩(7)의 아래쪽에 위치되어 탑재부(51)에 직접 전기적으로 접속되도록 탑재될 수 있다. 즉, 탑재부(51)가 제2단자부(53)의 기능을 겸할 수 있다. 이 경우에, 본딩 와이어(61)를 이용하여 발광 칩(7)의 애노우드 전극 패드와 제1단자부(52)를 전기적으로 연결하면 된다. 또, 예를 들어, 발광 다이오드 패키지(1)는 반드시 캐비티(3)를 구비하는 형태일 필요는 없다. 발광 다이오드 패키지(1)는 리드 프레임(5)의 탑재부(51)에 발광 칩(7)이 탑재되고, 발광 칩(7)과 단자부(52)(53)가 본딩 와이어(61)(62)에 의하여 연결되고, 발광 칩(7)과 본딩 와이어(61)(62)를 덮는 투광성 봉지층(9)이 형성된 형태일 수 있다. 이 경우 패키지 본체(2)는 리드 프레임(5)에 의하여 형성되고 몰드 프레임(4)은 생략될 수 있다. 이 외에도 발광 다이오드 패키지(1)는 다양한 형태일 수 있다.

일반적으로 발광소자(10)의 전기적 오픈/쇼트 검사는 전기적인 방법에 의하여 수행된다. 예를 들어, 발광소자(10)에 구동 전류, 상세하게는 순방향의 전류를 공급하고 이때에 발광소자(10)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 전류의 측정은 발광소자(20)의 양단에 걸리는 전압을 측정함으로써 간접적으로 수행될 수도 있다. 검출된 전류값이 소정의 기준범위 이상인 경우에 발광소자(10)는 전기적 오픈 불량이 없는 양품으로 판단될 수 있다. 또, 발광소자(10)에 순방향의 약전류, 예를 들면 수 내지 수백 마이크로 암페어의 전류를 공급할 수 있다. 다이오드 구조는 소정의 스레숄드 전류 이상에서만 동작되므로 이보다 낮은 전류가 인가되는 경우에는 전류가 흐르지 않는다. 그러나, 다이오드 구조에 전기적인 쇼트가 있는 경우에는 약전류에도 불구하고 다이오드 구조에 전류가 흐른다. 따라서, 전류값이 검출되는 경우에는 전기적으로 쇼트 불량이 있는 것으로 판단될 수 있다.

그러나, 도 4에 도시된 멀티 발광 다이오드 칩(30)의 경우에는 상술한 전기적인 방식에 의하여는 전기적 오픈/쇼트 검사의 신뢰성을 확보하기가 어렵다. 도 6에 도시된 바와 같이 5개의 발광 다이오드(601)가 병렬로 배열된 멀티 발광 다이오드 칩(600)에 전류를 공급하고 전기적인 오픈 검사를 수행하는 경우를 예로써 설명한다. 이 경우, 5개의 발광 다이오드(601) 중에서 몇 개에 오픈 불량이 있는지에 따라서 검출되는 전류값이 달라질 것이다.

도 7은 도 6에 도시된 멀티 발광 다이오드 칩(600)에 전류를 공급하고 멀티 발광 다이오드 칩(600)에 흐르는 전류값을 측정한 결과를 도시한 그래프이다. 가로축에서 *V_#chip에서 *은 구동전압을, #은 정상적으로 발광된 발광 다이오드(601)의 갯수, 즉 전기적 오픈 불량이 없는 발광 다이오드(601)의 갯수를 의미한다. 예를 들어, 3.1V_5chip은 3.1V의 구동전압에서 5개의 발광 다이오드(601)가 발광된 경우를 의미한다. 각각의 경우에 시료의 갯수는 10개이다. 예를 들어, 4개 이상의 발광 다이오드(601)가 정상적으로 발광되는 경우에 멀티 발광 다이오드 칩(600)을 양품으로 취급하고자 기준을 정한다고 가정한다. 이 경우에, 3.1V의 구동전압에서는 측정 전류값이 약 0.2A 이상인 경우를 기준으로 정할 수 있을 것이다. 그러나, 3.1V_5chip의 경우에도 일부는 측정 전류값이 0.2A 이하 수 있고, 3.1V_3chip의 경우에도 일부는 측정 전류값이 0.2A 이상일 수 있다. 따라서, 측정 전류값만으로는 양품의 기준을 정하기가 불가능하다. 이는 구동전압이 3.2V 3.3V 3.4V, 3.5V의 경우에도 마찬가지이다.

이와 같은 전기적 오픈 검사의 어려움은 병렬로 연결된 복수의 발광 다이오드 칩(20) 또는 하나 이상의 멀티 발광 다이어드 칩(30)을 구비하는 발광 다이오드 패키지(1)의 경우에도 마찬가지이다.

전기적 쇼트 검사의 경우에는 수 내지 수백 마이크로 암페어 정도의 약전류를 공급하고 이를 검출하기 위한 고가의 전류검출장비가 필요하게 된다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 실시예의 검사 장치 및 방법에 따르면 발광소자(10)의 영상을 이용하여 전기적 오픈/쇼트 검사를 수행한다. 또, 본 실시예의 검사 장치 및 방법에 따르면 광학적 검사와 영상의 이용한 전기적 오픈/쇼트 검사를 단일의 공정에 의하여 수행하기 위하여, 광학적 검사를 위한 적분구(120)에 광창(122)을 마련하고, 이 광창(122)을 통하여 발광소자(10)의 영상을 획득한다. 또, 본 실시예의 검사 장치 및 방법에 따르면 발광소자(10)의 영상을 이용하여 외관 불량 검사도 함꼐 수행될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 발광소자 검사방법을 설명한다.

전기/광학적 특성의 적합성 여부 및 외관 불량 여부를 검사하기 위하여 예를 들어 멀티 발광 다이오드 칩(30)은 다이싱 공정에 의하여 웨이퍼로부터 분리되어 도 1에 도시된 테이블(401)에 탑재된다.

프로브(402)는 도 1에 실선으로 도시된 바와 같이 이동되어 멀티 발광 다이오드 칩(30)의 캐소우드 전극(31) 및 애노우드 전극(32)에 접촉된다. 전원(403)으로부터 프로브(402)를 통하여 멀티 발광 다이오드 칩(30)에 전류가 공급되면, 멀티 발광 다이오드 칩(30)으로부터 광이 방출된다. 방출된 광은 적분구(120)의 내부로 입사되어 적분구(120)의 내벽에서 고르게 반사되며, 적분구(120) 내부의 광의 분포는 매우 균일해진다. 검출기(110)는 적분구(120) 내부의 광을 수광하여 멀티 발광 다이오드 칩(30)의 휘도, 파장 등의 광학적 특성을 검출한다. 검출된 광학적 특성은 판정유닛(300)으로 전달된다.

판정유닛(300)은 검출된 광학적 특성을 미리 설정된 기준 광학 특성과 비교하여 광학적 특성 불량 여부를 판정한다. 휘도 또는 파장 등의 광학적 특성이 허용 범위를 벗어나는 경우에는 판정유닛(300)은 광학적 특성 불량으로 판정할 수 있다.

광학적 검사와 동시에 전기적 오픈/쇼트 검사가 수행될 수 있다. 이를 위하여 멀티 발광 다이오드 칩(30)에 프로브(402)를 통하여 전원(403)으로부터 구동전류가 인가된다. 멀티 발광 다이오드 칩(30)으로부터 방출된 광은 광창(122)을 통하여 적분구(120)의 외부로 출사된다. 출사된 광은 렌즈(212)에 의하여 영상획득유닛(200)의 촬상소자(211)에 결상된다. 프레임 그래버(220)는 촬상소자(211)에 의하여 광전변환된 영상을 디지털화한 영상정보로 변환하여 판정유닛(300)으로 전달한다. 또, 멀티 발광 다이오드 칩(30)에 약전류가 인가되고, 영상획득유닛(200)은 이때의 영상을 획득하여 판정유닛(300)으로 전달한다. 영상정보는 판정유닛(300)의 영상처리부(310)로 입력되며, 영상처리부(310)는 노이즈 제거(noise filtering) 과정, 트레이싱(tracing) 과정, 스레숄드(threshould) 과정 등의 일련의 영상처리 과정을 통하여 이 영상정보로부터 검사 영상을 추출한다.

광학적 특성이 허용 범위 이내인 경우에도 전기적 오픈/쇼트 불량이 있는 경우에는 불량으로 판정될 수 있다. 판정유닛(300)은 예를 들어 마스크 매칭(mask matching) 과정을 통하여 미리 저장된 전기적 오픈/쇼트 검사의 기준 영상과 획득된 영상을 비교하여 전기적 오픈/쇼트 여부를 판정할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 정상적인 구동전류를 인가한 경우에도 복수의 발광 셀(33) 중 정상적으로 발광되지 않는 비정상 발광 셀(도 8: 33b)이 존재하는 경우에는 불량으로 판정될 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 검사 영상에서 정상적으로 발광되는 정상 발광 셀(33a)에 해당되는 영역에 비하여 발광이 되지 않거나 비정상적으로 발광되는 비정상 발광 셀(33b)에 해당되는 영역은 어둡게 나타나며, 이로부터 비정상 발광 셀(33b)의 위치와 갯수를 검출할 수 있다. 판정유닛(300)은 검사 영상의 밝기 정보를 이용하여 비정상 발광 셀(33b)의 갯수를 검출하고, 이 갯수가 기준 갯수를 넘는 경우에는 전기적 오픈 불량으로 판정할 수 있다. 도 9에는 전기적 오픈 불량에 의하여 점등되지 않은 멀티 발광 다이오드 칩(30)의 영상의 예가 도시되어 있다. 도 9의 예에서 하나의 발광 셀에는 복수의 발광 다이오드가 직렬 연결되어 있으며, 이 중에서 하나라도 전기적으로 오픈된 경우에는 발광 셀 전체가 점등되지 않는다.

또한, 약전류를 인가하고 획득한 영상에서 점등된 발광 셀이 전혀 발견되지 않는 경우에는 전기적 쇼트 불량이 없는 것으로 판정될 수 있다. 그러나, 전기적 쇼트 불량이 있는 경우에는 일부 발광 셀이 점등된다. 판정유닛(300)은 검사 영상의 밝기 정보를 이용하여 전기적 쇼트 불량이 있는 발광 셀(33)의 갯수를 검출하고, 이 갯수가 기준 갯수를 넘는 경우에는 전기적 쇼트 불량으로 판정할 수 있다. 도 10에는 전기적 쇼트 불량에 의하여 약전류에서도 점등된 멀티 발광 다이오드 칩(30)의 영상의 예가 도시되어 있다. 도 10의 예에서 하나의 발광 셀에는 복수의 발광 다이오드가 직렬 연결되어 있으며, 이 중에서 전기적 쇼트 불량이 있는 발광 다이오드가 점등된다.

검사 영상을 이용하여 외관 불량 검사가 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 11은 일부 파손된 영역이 있는 경우의 멀티 발광 다이오드 칩(30)의 검사 영상의 예를 모식적으로 도시한 것이며, 도 12는 이물질이 있는 경우의 멀티 발광 다이오드 칩(30)의 검사 영상의 예를 모식적으로 도시한 것이다. 판정유닛(300)은 예를 들어 마스크 매칭(mask matching) 과정을 통하여 검사 영상을 미리 저장된 외관 검사용 기준 영상과 비교하여 멀티 발광 다이오드 칩(30)의 외관 불량 여부를 판정할 수 있다.

전기/광학적 특성 불량 또는 외관 불량으로 판정된 멀티 발광 다이오드 칩(30)은 도시되지 않은 운반수단에 의하여 불량 빈(bin)(501)으로 운반될 수 있다. 또한, 판정유닛(300)은 광학적 특성, 예를 들어 휘도와 파장에 따라서 멀티 발광 다이오드 칩(30)을 복수의 그룹으로 분류할 수 있으며, 복수의 그룹에 대응되는 복수의 빈(502)으로 운반할 수 있다.

종래의 검사장치에 따르면, 측정 전류값에 기반하여 전기적 오픈/쇼트 불량 여부를 판정하므로, 양품 판정의 신뢰성이 저하될 수 있다. 이러한 점을 감안하여, 전기적 오픈/쇼트 검사 후에 다시 발광소자(10)에 구동전류와 약전류를 순차로 인가하고 육안으로 점등 여부를 확인하여 전기적 오픈/쇼트 검사를 보완할 필요가 있다. 그러므로 추가적인 공정이 소요되어 공정시간이 길어지게 된다. 또한, 육안 검사는 검사자의 숙련도에 따라서 검사 결과가 달라질 수 있으므로 검사결과의 신뢰성이 떨어질 수 있다. 본 발명의 검사장치 및 방법에 따르면, 발광소자(10)의 영상을 이용하여 구동전류 인가 시와 약전류 인가 시의 점등 여부 및 갯수를 검출하여 전기적 오픈/쇼트 검사를 수행하므로, 정확한 양품 판정이 가능하다. 또한, 판정유닛(300)에 의한 자동 검사가 가능하여 검사의 균일성 및 신뢰성을 확보할 수 있다.

본 발명의 검사장치 및 방법에 따르면, 적분구(120)의 광창(122)을 통하여 오픈/쇼트 검사에 필요한 발광소자(10)의 영상을 획득하므로, 광학적 검사와 오픈/쇼트 검사가 하나의 공정에서 수행될 수 있다.

또한, 종래의 검사장치에 따르면, 전기적/광학적 검사를 수행한 후에 육안으로 외관 검사를 한다. 이를 위하여 광학적 검사가 완료된 발광소자(10)를 도시되지 않은 다른 테이블로 이동시키고 발광소자(10)에 광을 조사하여 육안으로 외관 불량 여부를 검사하여야 하므로, 외관 검사를 위한 추가적인 공정시간이 소요된다. 또한, 육안 검사는 검사자의 숙련도에 따라서 검사 결과가 달라질 수 있으므로 검사결과의 신뢰성이 떨어질 수 있다. 외관 검사를 자동으로 수행하는 검사 장치의 경우에도 발광소자(10)의 영상을 획득하기 위하여 적분구(120)를 포함하는 측정유닛(100)을 발광소자(10)로부터 도피시키거나 발광소자(10)를 도시되지 않은 다른 테이블로 이동시키고 별도의 조명광원으로 발광소자(10)를 조명하여 영상을 획득하여야 하므로, 외관 검사를 위한 부가적인 공정시간 및 설비가 소요된다. 본 발명의 검사장치 및 방법에 따르면, 적분구(120)의 광창(122)을 통하여 오픈/쇼트 검사 및 외관 검사를 위한 발광소자(10)의 영상을 획득하므로, 광학적 검사와 오픈/쇼트 검사 및 외관 검사가 하나의 공정에서 수행될 수 있다. 따라서, 외관 검사를 위한 추가적인 테이블과, 조명장치, 및 발광소자(10)를 운반하는 과정이 생략될 수 있어, 공정 비용과 공정 시간을 절감할 수 있으며, 검사의 신뢰성을 높일 수 있다.

상술한 검사과정에서는 멀티 발광 다이오드 칩(30)을 검사하는 과정에 관하여 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 검사의 대상이 되는 발광소자(10)는 도 5에 도시된 발광 다이오드 패키지(1)일 수 있다. 발광 다이오드 패키지(1)의 오픈/쇼트 검사, 광학적 검사 및 외관 검사는 상술한 바와 동일한 과정에 의하여 수행될 수 있다. 간략하게 설명하면 다음과 같다.

외관 불량 여부 및 전기/광학적 특성의 적합성 여부를 판정하기 위하여 발광 다이오드 패키지(1)는 도 1에 도시된 테이블(401)에 탑재된다. 프로브(402)는 도 1에 실선으로 도시된 바와 같이 이동되어 발광 다이오드 패키지(1)의 제1, 제2단자부(51)(52)에 접촉된다. 도시되지 않은 전원공급부로부터 프로브(402)를 통하여 발광 칩(7)에 전류가 공급되면, 광이 방출된다. 방출된 광은 적분구(120)의 내부로 입사되며, 검출기(110)는 적분구(120) 내부의 광을 수광하여 휘도, 파장 등의 광학적 특성을 검출한다. 검출된 광학적 특성은 판정유닛(300)으로 전달된다. 판정유닛(300)은 광학적 특성을 미리 설정된 기준 광학 특성과 비교하여 발광 다이오드 패키지(1)의 광학적 특성 불량 여부를 판정한다.

영상획득유닛(200)은 광창(122)을 통하여 구동 전류와 약전류가 인가된 때의 발광 다이오드 패키지(1)의 영상을 획득하며 디지털화한 영상정보로 변환하여 판정유닛(300)으로 전달한다. 영상정보는 판정유닛(300)의 영상처리부(310)로 입력되며, 영상처리부(310)는 일련의 영상처리 과정을 통하여 검사 영상을 추출한다.

판정유닛(300)은 검사 영상으로부터 발광 다이오드 패키지(1)의 오픈/쇼트 불량 여부, 즉 전기적 특성 불량 여부를 판정할 수 있다. 발광 다이오드 패키지(1)의 전기적 불량은 예를 들어 와이어(61)(62)의 단선이나 단락, 패키징 과정에서의 발광 칩(7)이 전기적으로 손상에 의하여 발생될 수 있다. 전기적 오픈/쇼트불량이 있는 경우에 도 9, 도 10에 도시된 것과 유사한 영상을 얻을 수 있으며, 이로부터 불량 여부가 판정될 수 있다.

검사 영상을 미리 저장된 기준 영상과 비교하여 발광 다이오드 패키지(1)의 파손, 이물질 혼입 여부, 봉지층(9)의 수지 넘침 등의 외관 불량 여부를 판정할 수 있다. 예를 들어, 봉지층(9)을 형성하는 수지가 과다 주입되어 흘러 넘친 경우에 검사 영상에는 도 13에 개략적으로 도시된 바와 같이 패키지 본체(2)의 외곽을 넘어서는 윤곽선(D)가 나타나게 된다. 이 경우 판정유닛(300)은 봉지층(9)의 수지 넘침에 의한 외관 불량으로 판정할 수 있다.

전기/광학적 특성 불량 또는 외관 불량으로 판정된 발광 다이오드 패키지(1)는 도시되지 않은 운반수단에 의하여 불량 빈(bin)(501)으로 운반될 수 있다. 판정유닛(300)은 휘도와 파장에 따라서 발광 다이오드 패키지(1)를 복수의 그룹으로 분류하여 대응되는 복수의 빈(502)으로 각각 운반할 수 있다.

상술한 검사장치 및 방법은 도 3에 도시된 발광 다이오드 칩(20)에 대하여도 적용될 수 있다. 발광 다이오드 칩(20)의 광학적 검사 및 비젼 검사는 상술한 바와 동일한 과정에 의하여 수행될 수 있다. 즉, 정상적인 구동 전류가 인가된 경우에 발광이 되지 않으면 전기적 오픈 불량으로, 약전류에 의하여 발광이 되는 경우에는 전기적 쇼트 불량으로 판정될 수 있는 점을 제외하면, 멀티 발광 다이오드 칩(30)의 검사 과정과 동일하다.

상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

1...발광소자 패키지 7...발광칩
10...발광소자 20...발광 다이오드 칩
30...멀티 발광 다이오드 칩 100...측정유닛
110...검출기 120...적분구
121...광입사부 122...광창
123...공동 200...영상획득유닛
210...카메라 211...촬상소자
220...프레임 그래버 230...광량 조절기
300...판정유닛 310...영상처리부
400...프로빙 유닛 401...테이블
402...프로브 403...전원
500...웨이퍼

Claims

광을 방출하는 적어도 하나의 발광 셀을 구비하는 발광소자의 특성을 검사하는 검사장치로서,
상기 발광소자가 탑재되는 테이블과, 상기 발광소자에 전류를 공급하는 프로브가 마련된 프로빙 유닛;
상기 발광소자의 영상을 획득하는 영상획득유닛;
상기 획득된 영상의 밝기 정보로부터 상기 적어도 하나의 발광 셀의 발광 여부를 검출하여 상기 발광소자의 오픈/쇼트 불량 여부를 판정하는 판정유닛; 및
상기 테이블의 상방에 위치되어 상기 발광소자로부터 방출되는 광을 포집하는 적분구와, 상기 적분구로부터 상기 발광소자의 광학적 특성을 검출하는 검출기를 포함하는 측정유닛;을 포함하며,
상기 적분구에는 광창이 마련되며,
상기 영상획득유닛은 상기 광창을 통하여 상기 발광소자의 영상을 획득하며,
상기 판정유닛은 상기 검출된 광학적 특성에 근거하여 상기 발광소자의 광학적 특성 불량 여부를 판정하는 발광소자 검사장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 판정유닛은 상기 오픈/쇼트 불량 여부와 상기 검출된 광학적 특성에 근거하여 상기 발광소자를 복수의 그룹으로 분류하는 발광소자 검사장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 판정유닛은 상기 획득된 영상으로부터 외관 검사를 위한 검사 영상을 생성하는 영상처리부를 포함하며,
상기 판정유닛은 상기 검사 영상과 미리 설정된 기준 영상을 비교하여 상기 발광소자의 외관 불량 여부를 판정하는 발광소자 검사장치.
제1항에 있어서, 상기 영상획득유닛은,
촬상소자와,
상기 광창을 통과한 광을 상기 촬상소자에 결상시키는 렌즈;를 포함하는 발광소자 검사장치.
제6항에 있어서, 상기 영상획득유닛은,
상기 렌즈 앞에 위치되어 상기 광창을 통과한 광의 광량을 조절하는 광량조절기;를 포함하는 발광소자 검사장치.
제1항, 제3항, 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광소자는 복수의 발광 셀이 배열된 멀티 발광 칩인 발광소자 검사장치.
제1항, 제3항, 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광소자는 복수의 발광 다이오드 칩이 패키징된 발광다이오드 패키지인 발광소자 검사장치.
청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제1항, 제3항, 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광소자는 복수의 발광 셀이 배열된 하나 이상의 멀티 발광 칩이 패키징된 발광다이오드 패키지인 발광소자 검사장치.
광을 방출하는 적어도 하나의 발광 셀을 구비하는 발광소자의 특성을 검사하는 검사방법으로서,
상기 발광소자에 전류를 공급하는 단계;
상기 발광소자의 영상을 획득하는 단계;
상기 획득된 영상의 밝기 정보로부터 상기 적어도 하나의 발광 셀의 발광 여부를 검출하여 상기 발광소자의 오픈/쇼트 불량 여부를 판정하는 단계;
상기 발광소자로부터 방출되는 광을 적분구를 이용하여 포집하고, 상기 포집된 광으로부터 상기 발광소자의 광학적 특성을 검출하는 단계;
상기 검출된 광학적 특성에 근거하여 상기 발광소자의 광학적 특성 불량 여부를 판정하는 단계;를 포함하며,
상기 발광소자의 영상을 획득하는 단계는 상기 적분구에 마련된 광창을 통하여 상기 발광소자의 영상을 획득하는 발광소자 검사방법.
삭제
제11항에 있어서,
상기 오픈/쇼트 불량 여부와 상기 검출된 광학적 특성에 근거하여 상기 발광소자를 복수의 그룹으로 분류하는 단계;를 더 구비하는 발광소자 검사방법.
삭제
제11항에 있어서,
상기 획득된 영상으로부터 외관 검사를 위한 검사 영상을 생성하는 단계;
상기 검사 영상을 미리 설정된 기준 영상을 비교하여 상기 발광소자의 외관 불량 여부를 판정하는 단계;를 더 구비하는 발광소자 검사방법.
청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제11항, 제13항, 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광소자는 복수의 발광 셀이 배열된 멀티 발광 칩인 발광소자 검사방법.
청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제11항, 제13항, 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광소자는 복수의 발광 다이오드 칩이 패키징된 발광다이오드 패키지인 발광소자 검사방법.
청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제11항, 제13항, 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광소자는 복수의 발광 셀이 배열된 하나 이상의 멀티 발광 칩이 패키징된 발광다이오드 패키지인 발광소자 검사방법.