(57)【要約】  デバイスが収容されている搬送媒体上で多元データ・マトリクス・コードをライン走査カメラで読み取るためのＬＥＤ照明システムは、ライト・ハウジングと、高角度照明および低角度照明を提供するように配置されるライト・ハウジングの内面に実装された複数のＬＥＤを有する複数のＬＥＤ回路バーと、ライト・ハウジングに動作可能に接続され、複数の各ＬＥＤアレイ・バー上のＬＥＤの光度、配光および角度を選択的に制御し、それによりＬＥＤ照明システムがテクスチャ・ノイズを低減し、デバイスが収容された搬送媒体上での色のコントラストまたはテクスチャのコントラストを検出することができる光制御装置とを含む。ＬＥＤ照明システムは、ＬＥＤが最適のレベルで動作することができるようにＬＥＤを冷却するための空気圧縮器を有するデバイス冷却システムを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスが収容されている搬送媒体上の複数の二次元データ・マトリクス・コードをライン走査カメラで読み取るためのＬＥＤ照明システムであって、
ライト・ハウジングと、
内面に実装される複数のＬＥＤアレイであって、前記ＬＥＤアレイの少なくとも１つが前記ＬＥＤアレイの実装面上に、前記実装面に対して６０〜０度の範囲内の角度で実装されているＬＥＤアレイと、
前記複数の各ＬＥＤアレイ上のＬＥＤの光度、配光および角度方向を選択的に制御するために前記ライト・ハウジングに動作可能に接続されている光制御装置であって、それによりテクスチャ・ノイズが低減され、検出器が、デバイスが収容されている搬送媒体上での色のコントラストまたはテクスチャのコントラストを検出することができる光制御装置と
を備えるＬＥＤ照明システム。
【請求項２】
前記ＬＥＤを冷却するために構成された連続動作可能な空気圧縮器を有する冷却システムをさらに備える、請求項１に記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項３】
前記ライト・ハウジングが外チャンバを備える、請求項１に記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項４】
前記ライト・ハウジングが半円筒状の形状で形成される、請求項１に記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項５】
前記ＬＥＤアレイが前記ライト・ハウジング内で異なる角度位置で配置される、請求項４に記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項６】
前記複数のＬＥＤが前記ＬＥＤ回路バーに沿って等間隔に配置される、請求項１に記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項７】
前記複数のＬＥＤ回路バーのうち少なくとも１つが前記実装面に対して＋６０度の角度で実装される複数のＬＥＤを有する、請求項１に記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項８】
前記複数のＬＥＤ回路バーのうち少なくとも１つが−６０度の角度で実装される複数のＬＥＤを有する、請求項１に記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項９】
前記光制御装置が、前記複数のＬＥＤアレイのうちの１つをそれぞれが制御するための複数のチャネルを有する、請求項１に記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項１０】
前記ＬＥＤが５ｍｍの赤のＬＥＤであり、その最大光度が８３００ｍｃｄ以上である、請求項１に記載のＬＥＤ照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、ＬＥＤ照明システムに関し、特に、ライン走査カメラによる多元データ・マトリクス・スキャナのためのＬＥＤ照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスは、通常、試験時に決定された性能特性に基づいて、特殊化された処理装置によって異なるカテゴリーに仕分けされる。搬送媒体は、処理装置に対して内部的または外部的に半導体デバイスを搬送するために設計された任意の取付け具またはキャリアを含む。１つの例は、ＪＥＤＥＣ設計標準によって規定されているようなプラスチック・トレイである。ほとんどの場合において、処理装置は、デバイスを識別して仕分けするのを支援するための視覚システムおよび照明システムを有する。
【０００３】
一般に、処理装置に対する従来の照明システムは、低光度の照明を提供する。従来のシステムは、通常、ライン走査機能に対する照明を提供するために、１つの照明バーを使用する。１つの照明バーは、走査カメラが色のコントラストおよびテクスチャのコントラストを検出できるように十分な照明を提供することができる。しかし、従来の照明を使用したスキャナは二次元データ・マトリクス・コードのテクスチャと製造テクスチャの差を明確には見分けられない。さらに、１つの照明バーの特性のために、色のコントラストおよびテクスチャのコントラストを同時に検出することができない。色のコントラストまたはテクスチャのコントラストのいずれを検出するかによって、照明バーは物理的に再配置されなければならない。さらに、従来の照明システムにおいては、面実装型ＬＥＤが使用されている。いくつかの例においては、ＬＥＤを再配置することによって、より正確な画像を捕捉するための機会がライン・スキャナに与えられる。しかし、面実装型ＬＥＤは再配置することが難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、テクスチャ・ノイズを低減し、色およびテクスチャのコントラストを最小構成で検出することができる大きな領域を有する照明システムが必要である。さらに、照明システムは、高性能および長寿命を低コストで提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、デバイスが収容されている搬送媒体上の多元データ・マトリクス・コードを１つのライン走査カメラで読み取るためのＬＥＤ照明システムは、ライト・ハウジングと、複数のＬＥＤ回路バーとを備え、ＬＥＤ回路バーは、高角度照明および低角度照明を提供するために配置されたライト・ハウジングの内面に実装される複数のＬＥＤを有し、複数のＬＥＤアレイのうち少なくとも１つは、ＬＥＤアレイの実装面に対して６０度以下の角度で搬送媒体に向いているＬＥＤ回路バーの実装面上に実装された複数のＬＥＤを有し、さらにＬＥＤ照明システムは、複数の各ＬＥＤアレイ・バー上のＬＥＤの光度、配光および角度を選択的に制御するために、ライト・ハウジングに動作可能に接続されている光制御装置を備え、それによりＬＥＤ照明システムは、デバイスが収容されている搬送媒体上のテクスチャ・ノイズを低減し、色のコントラストまたはテクスチャのコントラストを検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明のＬＥＤ照明システムの一例を、ここで添付の図面を参照しながら説明する。本発明の照明システムは、各デバイス上の一意の識別コードに基づいてデバイスをカテゴリーに仕分けするバックエンドＩＣ自動ハンドリング装置（例えば、図９に示すような）と一緒に有利に使用することができることを理解されたい。さらに、各コードは、カテゴリー番号と関連付けられている。自動ハンドリング装置は、視覚システムまたはスキャナを使用して各デバイスを識別する。このシステムは、各トレイ内部のデバイスの位置を追跡し、それらをトレイ、特にＪＥＤＥＣトレイ内に仕分けして、同じカテゴリーのデバイスが同じトレイ内にあるようにする。もちろん、当業者には他の用途も明らかであろう。
【０００７】
図１、図４および図５に示すように、ＬＥＤ照明システム１は、半円筒状の形状に形成されたＬＥＤライト・ハウジング１０を有する。ＬＥＤライト・ハウジング１０の内面は、ＬＥＤ回路バー２０にアレイの形で実装される複数の個々のＬＥＤ４０で占められている。ライト・ハウジング１０は、ＪＥＤＥＣトレイなどのトレイ８０が一様な照明で露光されるように構成されている。好適には、ＬＥＤ４０は、最大光度が８３００ｍｃｄ以上で、波長が６３０ｎｍである５ｍｍの赤のＬＥＤであることが好ましい。サイズ、波長および光度の異なる他のＬＥＤ４０（好適には、より明るい光度のＬＥＤ）も使用することができる。
【０００８】
ＬＥＤ照明システム１によって、ライト・ハウジング１０内の開口部９０の上に設置されているライン走査カメラ７０が、ライト・ハウジング１０の下に配置されているＪＥＤＥＣトレイ８０上の複数の二次元データ・マトリクス・コードを読み取ることができる。データ・マトリクス・コードは、ＬＥＤ４０の照明によって生成される色コントラストから、またはテクスチャ差から識別することができる。ＬＥＤシステム１は、制御システム３０（図１０に示す）を含み、制御システム３０は、回路バー２０上に実装される各ＬＥＤアレイの光度を操作することができ、また、実際のシステムハードウェアを変更することなしに、水平（ｘ軸）、垂直（ｙ軸）および走査線の軸（ｚ軸）における配光を操作することができる。また、照明システム１は、ライン走査カメラ７０が、デバイスが完全にＪＥＤＥＣトレイ８０のポケット内にあるか否かを識別すること、ＪＥＤＥＣトレイ８０上のデバイスの向きを識別することの少なくとも一方が可能であるように、ＪＥＤＥＣトレイ８０を照明する。
【０００９】
図２および図６に示すように、本発明のある実施形態によるＬＥＤシステム１は、高角度照明および低角度照明の両方を使用する。回路バー２１Ａ〜２７Ａおよび２１Ｂ〜２７Ｂは、照明されているトレイ８０に対してライト・ハウジング１０内で種々の角度位置に設置されている。本発明の一実施形態によれば、低角度照明は、高角度照明に対して相対的である。例えば、高角度照明は、上部位置において、照明されるトレイ８０に対して９０度に近いが、それより小さい角度で実装される一対のＬＥＤ回路バー２１Ａ、２１Ｂによって提供される。低角度照明は、９０度以下の角度で実装されるＬＥＤ回路バー２２Ａ〜２７Ａおよび２２Ｂ〜２７Ｂによって提供される。一般に、高角度照明は、二次元データ・マトリクス・コードにおける色差を検出するために使用され、低角度照明は、二次元データ・マトリクス・コードにおけるテクスチャ差を検出するために使用される。
【００１０】
図３に示すように、複数のＬＥＤ４０がＬＥＤ回路バー２０に実装される。次に、ＬＥＤ回路バー２０は、ＬＥＤライト・ハウジング１０の内面に実装される。ＬＥＤ４０は、それらがＬＥＤ回路バー２０上に等間隔に配置されるように実装される。好適には、ＬＥＤ回路バー２０は、２列のＬＥＤ４０を有することが好ましい。さらに、回路バー２０の寸法は、それらが従来のＪＥＤＥＣトレイ８０の幅より長い寸法である。標準のＪＥＤＥＣトレイ８０で使用するために、ＬＥＤ回路バー２０の長さを約８インチ（２０．３ｃｍ）とすることができる。しかし、回路バー２０の長さおよびバーを占めるＬＥＤ４０の個数は変更することができる。
【００１１】
図３に示すように、ＬＥＤ回路バー２０のいくつかは、その回路バー２０の実装面２８に対して９０度の角度で実装されるＬＥＤを有する。本発明の特徴によれば、ＬＥＤ回路バー２０のうち２つは、回路バー２０上のＬＥＤ実装面に対して６０度の角度で実装されるＬＥＤ４０と、回路バー２０上のＬＥＤ実装面に対して−６０度の角度で実装される２つの回路バーとを有する。この構成がより詳しく図４に示されている。
【００１２】
図２および図６を参照すると、複数の回路バー２０は、ＬＥＤ実装面２８に対して６０度以下の角度で実装されるＬＥＤ４０を有することができる。好適には、本発明の一実施形態によれば、２つの回路バーがｚ軸（ここで、ｚ軸は回路バー２０の長手方向の軸に平行である）に対して−６０度の角度で実装されるＬＥＤ４０を有し、２つの回路バーがｚ軸に対して＋６０度の角度で実装されるＬＥＤ４０を有することが好ましい。特に、本発明の特定の実施形態によれば、回路バー２５Ａおよび２２Ｂは、ｚ軸に沿って＋６０度の角度で実装されるＬＥＤ４０を有する。さらに、回路バー２５Ｂおよび２２Ａは、ｚ軸に沿って−６０度の角度で実装されたＬＥＤ４０を有する。実質的に、角度が付けられたＬＥＤ４０を有するＬＥＤ回路バー２０は、ｚ軸における走査線に沿った追加の方向の照明を生成する。それ故、ＬＥＤライト・ハウジング１０は、すべての方向において一様な照明を発生する。上記構成を有するライト・ハウジング１０は、そのトレイ内のデバイスの製造テクスチャが無視されて二次元マトリクス・コードのテクスチャが強調されるように、ＪＥＤＥＣトレイ８０上に光を提供する。これにより、ライン走査カメラ７０がＪＥＤＥＣトレイ８０の画像を正確に捕捉することができる。もちろん、図示の特定の例とは異なる向きおよび構成も可能である。
【００１３】
図１０に示すように、光度はチャネル光制御装置３０によって制御される。光制御装置３０は、配線またはケーブルなどの電気的接続を行う任意の既知の従来の方法を使用してＬＥＤ照明システム１に接続することができる。光制御装置３０は、さらに、グラフィカル・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）１００を介して情報を表示および受信することができるプロセッサ１１０に動作可能に結合されている。光制御装置３０に対するグラフィカル・ユーザ・インタフェース１００の例示的実施形態を図５に示す。図に示すように、光のレベルおよび配光がチャネル光制御装置３０によって測定され、制御される。好適には、光制御装置３０は、１２個のチャネルを有することが好ましい。各チャネルは、４ｘ、３ｚ、２ｚ、１ｘなどのようにラベル付けされたＬＥＤ回路バー２０に対応する。この例においては、制御装置は、各チャネルの電流を０〜５００ｍＡなどの範囲内に管理する。チャネルの数は変更することができる。さらに、動作電流も変更することができる。
【００１４】
図５のＧＵＩ１００は、ＬＥＤ照明システム１を構成するためのユーザオプションの例を表示する。ＧＵＩは、ユーザが、予め設定された構成（「光構成番号」）をロードすること、一群の回路バーをリセットすること（「ボード１リセット」など）、一群の回路バーを選択すること（「ボード１」など）、およびＬＥＤ照明の光度を変更すること（光度スライドバー）ができるようにするための機能を提供する。「学習」の選択によって、ユーザは、先ず物理的なＬＥＤシステム１によってその構成が実施されていない状態で、照明構成を設定することができる。代わりに、「ターンオン」の選択によって、ユーザ定義照明構成を実際のＬＥＤシステム１上に実施する。「ライト」オプションは、ＬＥＤシステム１から発生された光に基づいてユーザに対して光の読みを表示する。「レシピ」、「取得」、「画像解析」および「ツールの表示」オプションは、ＬＥＤ照明システム１と組み合わせて使用されるライン走査カメラ７０の機能に関連する。
【００１５】
図６に示すように、ＬＥＤシステム１は、冷却システム５０を含むことができる。冷却システム５０は、ＬＥＤ４０の温度を制御する。冷却システム５０はＬＥＤライト・ハウジング１０の外チャンバ６０に冷却空気を供給する。好適には、冷却システム５０は、エア・コネクタ５１を介してＬＥＤ照明システムに流体的に接続されていることが好ましい。図６に示すように、エア・コネクタ５１は、ライト・ハウジング１０の外チャンバ６０内に位置している。エア・コネクタ５１は、ＬＥＤ照明システム１を囲んでいる環境内に存在する従来の冷却システム５０に接続されるように構成される。図６に示すように、本発明の一実施形態によれば、空気はＬＥＤライト・ハウジング１０の底部から流入し、ＬＥＤライト・ハウジング１０の上部に設置されている開口部９０から抜ける。
【００１６】
冷却システムは、ＬＥＤ照明システム１のＬＥＤの総合的品質を改善する役割を果たす。ＬＥＤ４０の光度は温度が上昇するにつれて低下する。さらに、ＬＥＤ４０は、高温において焼き切れる可能性がある。実質的に、冷却システム５０は、最適の動作温度にＬＥＤ４０を保つことによって照明システムの輝度を増加させる。ＬＥＤライト４０の光度は温度に敏感である。好適には、冷却システム５０は、温度上昇の影響に対抗するために、３０〜５０℃の範囲にＬＥＤの温度を維持することが好ましい。
【００１７】
上記ＬＥＤシステムは、いくつかの利点を提供する。ＬＥＤシステムは、テクスチャ・ノイズを低減し、色ベースのデータ・マトリクス・コードおよびテクスチャベースのデータ・マトリクス・コードを読み取るために、ライン走査カメラに対する光度および角度を変更するために構成可能な照明を提供する。さらに、ＬＥＤシステムは、ライン走査カメラに対して低コストのＬＥＤによって低コストの照明を提供する。さらに、ＬＥＤシステムは、長寿命で高性能のＬＥＤによってライン走査カメラに対して長寿命で高性能の照明を提供する。最後に、ＬＥＤシステムは、ライン走査カメラを実装しやすくするより大きな露光領域を提供する。
【００１８】
本発明は、全体を参照により本明細書に組み込むものとする、２００５年３月３０日出願の「自動仕分け装置において半導体デバイスおよび搬送媒体を処理するためのプロセス」（Process for Handling Semiconductor Devices and Transport Media in Automated Sorting Equipment）と題する、共通所有の同時係属仮特許出願第＿＿＿＿＿号、および、全体を参照により本明細書に組み込むものとする、２００５年３月３０日出願の「デバイスを伴うＪＥＤＥＣトレイのためのライン走査カメラを使用したマシン・ビジョン・ベースのスキャナ」（Machine Vision Based Scanner Using Line Scan Camera for JEDEC Trays with Devices）と題する、共通所有の同時係属仮特許出願第＿＿＿＿＿号に記載の半導体処理およびハンドリング装置と一緒に有利に使用することができる。
【００１９】
本発明は、特定の実施形態を参照しながら説明されてきたが、当業者には、種々の他の実施形態および変更は明らかであろう。したがって、好ましい実施形態についての上記説明は、単に例示としてのものに過ぎないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態によるＬＥＤライト・ハウジングの斜視図である。
【図２】本発明のもう１つの実施形態によるＬＥＤライト・ハウジングの断面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるＬＥＤ回路バーの前面図である。
【図４】ＬＥＤの角度方向を示している、本発明の一実施形態によるＬＥＤ回路バーの斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態による光制御装置のためのユーザ・インタフェースである。
【図６】本発明の一実施形態によるＬＥＤライト・ハウジングの断面図である。
【図７Ａ】ＪＥＤＥＣトレイ上のデバイスにおける色データ・マトリクス・コードのコントラストおよびテクスチャ・データ・マトリクス・コードのコントラストを示す画像である。
【図７Ｂ】ＪＥＤＥＣトレイ上のデバイスにおける色データ・マトリクス・コードのコントラストおよびテクスチャ・データ・マトリクス・コードのコントラストを示す画像である。
【図８Ａ】それぞれＪＥＤＥＣトレイの斜視図および平面図である。
【図８Ｂ】それぞれＪＥＤＥＣトレイの斜視図および平面図である。
【図９】ＬＥＤ照明システムを組み込んでいる自動化ハンドラ装置の斜視図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるＬＥＤ照明システムのブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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