(57)【要約】【課題】 発光素子の検査装置及び方法を提供する。【解決手段】 光を放出する少なくとも一つの発光セルを備える発光素子の特性を検査する検査装置であり、発光素子が搭載されるテーブルと、発光素子に電流を供給するプローブとが設けられたプロービングユニットと、発光素子の映像を獲得する映像獲得ユニットと、獲得された映像の輝度情報から少なくとも一つの発光セルの発光如何を検出して、発光素子のオープン／ショート不良を判定する判定ユニットと、を備える発光素子の検査装置。【選択図】 図１
2012208121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を放出する少なくとも一つの発光セルを備える発光素子の特性を検査する検査装置であって、
前記発光素子が搭載されるテーブルと、前記発光素子に電流を供給するプローブとが設けられたプロービングユニットと、
前記発光素子の映像を獲得する映像獲得ユニットと、
前記獲得された映像の輝度情報から前記少なくとも一つの発光セルの発光如何を検出して、前記発光素子のオープン／ショート不良を判定する判定ユニットと
を備える発光素子の検査装置。
【請求項２】
前記テーブルの上方に位置して前記発光素子から放出される光を捕集する積分球と、前記積分球から前記発光素子の光学的特性を検出する検出器を備える測定ユニットと、をさらに備え、
前記判定ユニットは、前記検出された光学的特性に基づいて前記発光素子の光学的特性が不良かどうかを判定する請求項１に記載の発光素子の検査装置。
【請求項３】
前記判定ユニットは、前記オープン／ショート不良と、前記検出された光学的特性とに基づいて、前記発光素子を複数のグループに分類する請求項２に記載の発光素子の検査装置。
【請求項４】
前記積分球には光窓が設けられ、
前記映像獲得ユニットは、前記光窓を通じて前記発光素子の映像を獲得する請求項２に記載の発光素子の検査装置。
【請求項５】
前記判定ユニットは、前記獲得された映像から外観検査用の検査映像を生成する映像処理部を備え、
前記判定ユニットは、前記検査映像と予め設定された基準映像とを比較して、前記発光素子の外観が不良かどうかを判定する請求項４に記載の発光素子の検査装置。
【請求項６】
前記映像獲得ユニットは、
撮像素子と、
前記光窓を通過した光を前記撮像素子に結像させるレンズと、を備える請求項４に記載の発光素子の検査装置。
【請求項７】
前記映像獲得ユニットは、
前記レンズの前方に位置して前記光窓を通過した光量を調節する光量調節器を備える請求項６に記載の発光素子の検査装置。
【請求項８】
前記発光素子は、複数の発光セルが配列されたマルチ発光チップ、複数の発光ダイオードチップがパッケージングされた発光ダイオードパッケージ、及び複数の発光セルが配列された一つ以上のマルチ発光チップがパッケージングされた発光ダイオードパッケージのうちいずれか一つである請求項１ないし７のうちいずれか１項に記載の発光素子の検査装置。
【請求項９】
光を放出する少なくとも一つの発光セルを備える発光素子の特性を検査する検査方法であって、
前記発光素子に電流を供給する段階と、
前記発光素子の映像を獲得する段階と、
前記獲得された映像の輝度情報から前記少なくとも一つの発光セルの発光如何を検出して、前記発光素子のオープン／ショート不良を判定する段階と、を含む発光素子の検査方法。
【請求項１０】
前記発光素子から放出される光を積分球を利用して捕集し、前記捕集された光から前記発光素子の光学的特性を検出する段階と、
前記検出された光学的特性に基づいて、前記発光素子の光学的特性が不良かどうかを判定する段階と、をさらに含む請求項９に記載の発光素子の検査方法。
【請求項１１】
前記オープン／ショート不良及び前記検出された光学的特性に基づいて、前記発光素子を複数のグループに分類する段階をさらに含む請求項１０に記載の発光素子の検査方法。
【請求項１２】
前記発光素子の映像を獲得する段階は、
前記積分球に設けられた光窓を通じて前記発光素子の映像を獲得する請求項１０に記載の発光素子の検査方法。
【請求項１３】
前記獲得された映像から外観検査用の検査映像を生成する段階と、
前記検査映像を、予め設定された基準映像と比較して前記発光素子の外観が不良かどうかを判定する段階と、をさらに備える請求項１２に記載の発光素子の検査方法。
【請求項１４】
前記発光素子は、複数の発光セルが配列されたマルチ発光チップ、複数の発光ダイオードチップがパッケージングされた発光ダイオードパッケージ、及び複数の発光セルが配列された一つ以上のマルチ発光チップがパッケージングされた発光ダイオードパッケージのうちいずれか一つである請求項９ないし１３のうちいずれか１項に記載の発光素子の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子の電気的、光学的特性、外観状態などの不良かどうかを検査する検査装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子、例えば、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）とは、化合物半導体のＰＮ接合により発光源を構成することで、多様な色の光を具現できる半導体素子をいう。発光ダイオードは寿命が長くて小型化及び軽量化が可能であり、光の指向性が強くて低電圧駆動が可能であるという長所がある。また、発光ダイオードは衝撃及び振動に強く、予熱時間と複雑な駆動が不要であり、多様な形態でパッケージングすることができて、いろいろな用途に適用できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
発光素子は、一連の半導体工程を通じて製造されるが、製造された発光素子の外観状態、電気的特性、及び光学的特性の不良かどうかを検査する検査工程が必要である。
【０００４】
本発明は、電気的特性検査、すなわち、オープン／ショート検査を容易に行える検査装置及び方法を提供することを一目的とする。
【０００５】
本発明は、電気的特性検査と光学的特性検査とを同時に行えるな検査装置及び方法を提供することを他の目的とする。
【０００６】
本発明は、電気／光学的特性検査と外観状態検査とを同時に行える発光素子の検査装置及び方法を提供することをさらに他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面による発光素子の検査装置は、光を放出する少なくとも一つの発光セルを備える発光素子の特性を検査する検査装置であり、前記発光素子が搭載されるテーブルと、前記発光素子に電流を供給するプローブとが設けられたプロービングユニットと、前記発光素子の映像を獲得する映像獲得ユニットと、前記獲得された映像の輝度情報から前記少なくとも一つの発光セルの発光如何を検出して、前記発光素子のオープン／ショート不良を判定する判定ユニットと、を備える。
【０００８】
前記検査装置は、前記テーブルの上方に位置して前記発光素子から放出される光を捕集する積分球と、前記積分球から前記発光素子の光学的特性を検出する検出器を備える測定ユニットと、をさらに備え、前記判定ユニットは、前記検出された光学的特性に基づいて前記発光素子の光学的特性が不良かどうかを判定する。
【０００９】
前記判定ユニットは、前記オープン／ショート不良と、前記検出された光学的特性とに基づいて、前記発光素子を複数のグループに分類する。
【００１０】
前記積分球には光窓が設けられ、前記映像獲得ユニットは、前記光窓を通じて前記発光素子の映像を獲得する。
【００１１】
前記判定ユニットは、前記獲得された映像から外観検査用の検査映像を生成する映像処理部を備え、前記判定ユニットは、前記検査映像と予め設定された基準映像とを比較して前記発光素子の外観が不良かどうかを判定する。
【００１２】
前記映像獲得ユニットは、撮像素子と、前記光窓を通過した光を前記撮像素子に結像させるレンズと、を備える。前記映像獲得ユニットは、前記レンズの前方に位置して前記光窓を通過した光量を調節する光量調節器を備える。
【００１３】
前記発光素子は、複数の発光セルが配列されたマルチ発光チップ、複数の発光ダイオードチップがパッケージングされた発光ダイオードパッケージ、及び複数の発光セルが配列された一つ以上のマルチ発光チップがパッケージングされた発光ダイオードパッケージのうちいずれか一つである。
【００１４】
本発明の一側面による発光素子の検査方法は、光を放出する少なくとも一つの発光セルを備える発光素子の特性を検査する検査方法であり、前記発光素子に電流を供給する段階と、前記発光素子の映像を獲得する段階と、
前記獲得された映像の輝度情報から前記少なくとも一つの発光セルの発光如何を検出して、前記発光素子のオープン／ショート不良を判定する段階と、を含む。
【００１５】
前記検査方法は、前記発光素子から放出される光を積分球を利用して捕集し、前記捕集された光から前記発光素子の光学的特性を検出する段階と、前記検出された光学的特性に基づいて、前記発光素子の光学的特性が不良かどうかを判定する段階と、をさらに含む。
【００１６】
前記検査方法は、前記オープン／ショート不良及び前記検出された光学的特性に基づいて、前記発光素子を複数のグループに分類する段階をさらに含む。
【００１７】
前記発光素子の映像を獲得する段階は、前記積分球に設けられた光窓を通じて前記発光素子の映像を獲得する。
【００１８】
前記検査方法は、前記獲得された映像から外観検査用の検査映像を生成する段階と、前記検査映像を、予め設定された基準映像と比較して、前記発光素子の外観が不良かどうかを判定する段階と、をさらに備える。
【００１９】
前記発光素子は、複数の発光セルが配列されたマルチ発光チップ、複数の発光ダイオードチップがパッケージングされた発光ダイオードパッケージ、及び複数の発光セルが配列された一つ以上のマルチ発光チップがパッケージングされた発光ダイオードパッケージのうちいずれか一つである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の発光素子の検査装置及び方法によれば、発光素子の映像を利用して電気的なオープン／ショート検査を行うので、検査の信頼性を向上させることができ、高コストの電流測定装備が不要でコストダウンできる。
【００２１】
測定ユニットの積分球の光窓を通じて発光素子の映像を獲得するので、光学的特性検査とオープン／ショート検査とが一つの工程で同時に自動化して行われる。また、外観検査のためのビジョン検査も、光学的特性検査及びオープン／ショート検査と同じ工程で行われる。したがって、光学的検査またはビジョン検査のためのさらなるテーブルと照明装置、及び発光素子を運搬する装置及び工程が省略できて、コスト及び手間を低減させることができ、かつ検査の信頼性を高める。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による発光素子の検査装置の一実施形態の構成図である。
【図２】発光素子の映像を獲得するための光学的構成の一例を示す構成図である。
【図３】検査の対象になる発光素子の一例として、発光ダイオードチップの模式図である。
【図４】検査の対象になる発光素子の一例として、マルチ発光ダイオードチップの模式図である。
【図５】検査の対象になる発光素子の一例として、発光ダイオードパッケージの概略的な断面図である。
【図６】５個の発光ダイオードが並列に配列されたマルチ発光ダイオードチップの一例を示す図面である。
【図７】図６に示したマルチ発光ダイオードチップに駆動電流を印加した場合、電気的なオープン不良がある発光セルの個数による測定電流値を示すグラフである。
【図８】マルチ発光ダイオードチップの発光セルの一部が電気的にオープンされた場合の検査映像の模式図である。
【図９】マルチ発光ダイオードチップの発光セルの一部が電気的にオープンされた場合の検査映像の例を示す写真である。
【図１０】マルチ発光ダイオードチップの発光セルの一部が電気的にショートされた場合の検査映像の例を示す写真である。
【図１１】マルチ発光ダイオードチップの外観不良の一例として、外観が破損された形態の検査映像の模式図である。
【図１２】マルチ発光ダイオードチップの外観不良の一例として、異物のついた形態の検査映像の模式図である。
【図１３】発光ダイオードパッケージの外観不良の一例として、封止層形成不良の場合の検査映像の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図面で同じ参照符号は同じ構成要素を称し、各構成要素のサイズや厚さは、説明の明瞭性のために誇張している。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態による発光素子の検査装置の構成図である。
【００２５】
プロービングユニット４００は、発光素子１０に検査のための電気エネルギーを供給するためのものであり、発光素子１０が搭載されるテーブル４０１と、電源４０３と連結されて発光素子１０に検査電流を供給するプローブ４０２と、を備える。プローブ４０２は、図１に点線で示したように、オフ（ＯＦＦ）位置に位置できる。運送手段（図示せず）によって発光素子１０がテーブル４０１に搭載されれば、プローブ４０２は、図１に実線で示したように、発光素子１０の電極パッドに接触して発光素子１０に電流を供給する。
【００２６】
本実施形態の検査装置は、発光素子１０の電気的なオープン／ショート検査を、発光素子１０の映像情報を利用して行うことを特徴とする。このために、発光素子１０の映像情報を獲得する映像獲得ユニット２００が設けられる。映像獲得ユニット２００は、発光素子１０を撮影するカメラ２１０を備える。また、映像獲得ユニット２００は、カメラ２１０によって撮影された映像をデジタル化した映像情報に変換するフレームグラバー２２０をさらに備える。
【００２７】
映像を獲得する過程と、光学的特性検査とを統合するために、測定ユニット１００がさらに設けられる。本実施形態の測定ユニット１００は、積分球１２０と、検出器１１０とを備える。積分球１２０は、球形の内部空洞１２３と、発光素子１０から放出された光が内部空洞１２３に入射されるように開口された光入射部１２１とを備える。積分球１２０には、発光素子１０の光学的特性、例えば、輝度、波長などを測定するための検出器１１０が設けられる。積分球１２０の内壁は反射率の高い物質でコーティングされていて、入射された光は、積分球１２０の内部で均一に反射される。したがって、積分球１２０の内部の光の分布は非常に均一になり、光入射部１２１を通じて積分球１２０の内部に入射された光は、積分球１２０の内壁全体に均一に分布される。積分球１２０の内壁全体に入射される光量は、積分球１２０の内部に入射された総光量と同一である。これを利用して、積分球１２０の内壁の一部測定領域に入射される光量を測定すれば、これから積分球１２０に入射される総光量を求めることができる。測定領域の面積をＡ、積分球１２０の内壁の総表面的をＢ、測定された光量をＣとすれば、総光量はＣ×（Ｂ／Ａ）になる。ここで、測定領域の面積は、検出器１１０の受光素子の面積でありうる。前記のように、検出器１１０によって測定された光量から発光素子１０の輝度を測定できる。また検出器１１０には、波長を検出するための分光器が備えられる。
【００２８】
積分球１２０には光窓１２２が設けられる。映像獲得ユニット２００は、積分球１２０に設けられた光窓１２２を通じて発光素子１０の映像を獲得する。図２には、光窓１２２を通じて発光素子１０の映像を獲得するための光学的構成の一例が図示されている。図２を見れば、発光素子１０から放出された光は、光窓１２２を通じて出射される。光窓１２２は、例えば、直径２ｍｍないし４ｍｍほどのピンホールの形態でありうるが、これによって本発明が限定されるものではない。光窓１２２の形態及びサイズは、積分球１２０によって検出される光量に影響しない範囲内で適宜に選定できる。実験によれば、直径１００ｍｍほどの積分球１２０に直径４ｍｍほどの光窓１２２を形成した場合に、検出器１１０によって検出される光量は、光窓１２２のない場合に検出される光量の約９９．９９％であり、光量の検出にほとんど影響を及ぼさない。
【００２９】
レンズ２１２は、光窓１２２を通じて出射される光をカメラ２１０の撮像素子２１１、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）に結像させる。光量調節器２３０は、発光素子１０から放出された光が撮像素子２１１を飽和させないように光量を調節するためのものである。光量調節器２３０は、例えば、１枚以上の偏光板によって具現できる。偏光板は特定方向に偏光された光のみを通過させるので、偏光板を利用して撮像素子２１１に入射される光量を調節できる。また、光量調節器２３０は、ＮＤフィルタ（ｎａｔｕｒａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ ｆｉｌｔｅｒ）などの光量を調節できる他の光学的要素によっても具現できる。また、光量調節器２３０は、カメラ２１０に内蔵されるシャッターの速度を調節することで具現できる。また、光量調節器２３０は、撮像素子２１１の感度を調節することで具現される。
【００３０】
発光素子１０の映像は撮像素子２１１によって光電変換され、フレームグラバー２２０によってデジタル化して、コンピュータで処理できる映像情報に変換される。
【００３１】
判定ユニット３００は、映像処理部３１０を備える。映像処理部３１０は、映像獲得ユニット２００から伝えられた映像情報から、検査に必要な発光素子１０の検査映像を抽出する。検査映像は、輝度情報を含む。また、検査映像は、撮影された発光素子の輪郭線情報を含む。判定ユニット３００は、輝度情報から発光素子１０の電気的なオープン／ショート如何を判定できる。また、判定ユニット３００は、検査映像を基準映像と比較して発光素子１０の破損如何、異物の存否などの外観検査を行える。判定ユニット３００は、測定ユニット１００から伝えられる光学的特性を利用して発光素子１０の光学的特性が不良かどうかを判定できる。判定ユニット３００は、光学的特性によって発光素子１０を複数のグループに分類できる。
【００３２】
発光素子１０は、例えば、図３に示したような単一の発光セルを備える発光ダイオードチップ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ ｃｈｉｐ；ＬＥＤ ｃｈｉｐ）２０でありうる。発光ダイオードチップ２０は、発光ダイオードチップをなす化合物半導体の材質によって、青色、緑色、赤色などを発光できる。例えば、青色発光ダイオードチップは、ＧａＮとＩｎＧａＮとが交互に形成された複数の量子ウェル層構造の活性層を持つことができ、このような活性層の上下部に、ＡｌＸＧａＹＮＺの化合物半導体で形成されたＰ型クラッド層とＮ型クラッド層とを形成できる。本実施形態は、発光素子１０が発光ダイオードチップ２０である場合を説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、発光素子１０は、ＵＶ光ダイオードチップ、レーザーダイオードチップ、有機発光ダイオードチップなどでありうる。
【００３３】
発光ダイオードチップ２０は、一連の半導体工程を通じて図３に示したように、ウェーハ５００上に複数が形成される。図３では、発光ダイオードチップ２０の具体的な構造は開示せず、カソード電極２１とアノード電極２２のみを模式的に表示する。同じウェーハ５００上に形成された発光ダイオードチップ２０であっても、製造ロットとウェーハ５００上の位置によって光学的特性に差があり、不良が発生する恐れもある。
【００３４】
発光素子１０は、図４に示した複数の発光セル３３を備えるマルチ発光ダイオードチップ３０でありうる。最近に発光素子１０、特に、発光ダイオードが照明用としてその使用先が拡大するにつれて、高輝度及び低コストの発光素子が要求されている。マルチ発光ダイオードチップ３０はかかる要求に応じるためのものであり、複数の発光セル３３と、これらに電流を供給するためのカソード電極３１及びアノード電極３２を一つのチップ形態に製造したものである。複数の発光セル３３それぞれは、光を放出できる発光ダイオード構造を持つ。また、複数の発光セル３３それぞれは、光を放出する複数の発光ダイオードを備える。複数の発光セル３３は、カソード電極３１及びアノード電極３２に対して並列に配置される。複数の発光セル３３は、カソード電極３１及びアノード電極３２を通じて供給される電流によって駆動される。マルチ発光ダイオードチップ３０は、ＤＣ型またはＡＣ型でありうる。
【００３５】
発光素子１０は、一つ以上の発光ダイオードチップ２０または一つ以上のマルチ発光ダイオードチップ３０が本体にパッケージングされた発光ダイオードパッケージでありうる。発光ダイオードチップ２０またはマルチ発光ダイオードチップ３０の電気／光学的検査及びビジョン検査を行った後にパッケージングするとしても、パッケージング後の発光ダイオードパッケージの電気／光学的特性及び外観状態を再び検査する必要がある。
【００３６】
図５によれば、発光ダイオードパッケージ１は、発光チップ７、例えば、一つ以上の発光ダイオードチップ２０及び／または一つ以上のマルチ発光ダイオードチップ３０と、発光チップ７が搭載されるパッケージ本体２とを備える。パッケージ本体２は、例えば、導電性リ―ドフレーム５を備える。リ―ドフレーム５は、発光チップ７が搭載される搭載部５１と、発光チップ７とワイヤーボンディングによって電気的に連結される第１、第２端子部５２、５３とを備える。例えば、第１、第２端子部５２、５３は、それぞれボンディングワイヤー６１、６２によって、発光チップ７のカソード電極及びアノード電極に連結される。第１、第２端子部５２、５３は、パッケージ本体２の外部に露出されて、発光チップ７に電流を供給するための端子として機能する。複数の発光ダイオードチップ２０がパッケージングされる場合に、これらはいずれも第１、第２端子部５２、５３に対して並列に配列される。複数の発光ダイオードチップ２０は、互いに直列に連結された２つ以上の発光ダイオードチップ２０で集められた複数のグループに区分され、複数のグループが第１、第２端子部５２、５３に対して並列に配列される。リ―ドフレーム５は、アルミニウム、銅などの導電性金属板材をプレス加工、エッチング加工などを通じて製造できる。リ―ドフレーム５には、例えば、インサート射出成形などの工程によってモールドフレーム４が結合される。モールドフレーム４は、例えば、電気絶縁性ポリマーで形成される。モールドフレーム４は、搭載部５１、第１、第２端子部５２、５３を露出させた凹部状に形成される。これによって、パッケージ本体２には空洞３が形成される。空洞３の内側面８は、発光チップ７から放出される光を反射させパッケージ本体２から出射させる反射面でありうる。このために、内側面８には光反射率の高い物質、例えば、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）などがコーティングまたは蒸着される。空洞３には、発光チップ７及びボンディングワイヤー６１、６２を外部環境から保護するために、シリコンなどの透光性樹脂からなる封止層９が形成される。封止層９には、発光チップ７から放出される光を所望色相の光に変換する蛍光体が含まれる。蛍光体は単一種であっても、所定割合で混合された複数種であってもよい。
【００３７】
図５に示した発光ダイオードパッケージ１は一例に過ぎず、図５に示した形態によって本発明の範囲が限定されるものではない。例えば、発光チップ７のアノード電極パッドとカソード電極パッドのうち一つ、例えば、カソード電極パッドは発光チップ７の下方に位置して、搭載部５１に直接電気的に接続するように搭載される。すなわち、搭載部５１が第２端子部５３の機能を兼ねる。この場合に、ボンディングワイヤー６１を利用して、発光チップ７のアノード電極パッドと第１端子部５２とを電気的に連結すればよい。また、例えば、発光ダイオードパッケージ１は、必ずしも空洞３を備える形態である必要はない。発光ダイオードパッケージ１は、リ―ドフレーム５の搭載部５１に発光チップ７が搭載され、発光チップ７と端子部５２、５３とがボンディングワイヤー６１、６２によって連結され、発光チップ７とボンディングワイヤー６１、６２とを覆う透光性封止層９が形成された形態でありうる。この場合、パッケージ本体２はリ―ドフレーム５によって形成され、モールドフレーム４は省略できる。これ以外にも、発光ダイオードパッケージ１は多様な形態でありうる。
【００３８】
一般的に、発光素子１０の電気的なオープン／ショート検査は、電気的な方法によって行われる。例えば、発光素子１０に駆動電流、詳細には、順方向の電流を供給し、この時に発光素子１０に流れる電流を測定できる。電流の測定は、発光素子２０の両端にかかる電圧を測定することで間接的に行われてもよい。検出された電流値が所定の基準範囲以上である場合に、発光素子１０は、電気的なオープン不良のない良品と判断される。また、発光素子１０に順方向の弱電流、例えば、数ないし数百マイクロアンペアの電流を供給できる。ダイオード構造は、所定のしきい電流以上でのみ動作するため、これより低い電流が印加される場合には電流が流れない。しかし、ダイオード構造に電気的なショートがある場合には、弱電流にもかかわらずダイオード構造に電流が流れる。したがって、電流値が検出される場合には電気的にショート不良があると判断される。
【００３９】
しかし、図４に示したマルチ発光ダイオードチップ３０の場合には、前述した電気的な方式によっては、電気的なオープン／ショート検査の信頼性を確保し難い。図６に示したように、５個の発光ダイオード６０１が並列に配列されたマルチ発光ダイオードチップ６００に電流を供給して、電気的なオープン検査を行う場合を挙げて説明する。この場合、５個の発光ダイオード６０１のうちいくつにオープン不良があるかによって、検出される電流値が変わる。
【００４０】
図７は、図６に示したマルチ発光ダイオードチップ６００に電流を供給して、マルチ発光ダイオードチップ６００に流れる電流値を測定した結果を示すグラフである。横軸の＊Ｖ＿＃ｃｈｉｐで、＊は駆動電圧を、＃は正常に発光した発光ダイオード６０１の個数、すなわち、電気的なオープン不良のない発光ダイオード６０１の個数を意味する。例えば、３．１Ｖ＿５ｃｈｉｐは、３．１Ｖの駆動電圧で５個の発光ダイオード６０１が発光した場合を意味する。それぞれの場合に、試料の個数は１０個である。例えば、４個以上の発光ダイオード６０１が正常に発光する場合に、マルチ発光ダイオードチップ６００を良品と取扱うために基準を定めると仮定する。この場合に、３．１Ｖの駆動電圧では、測定電流値が約０．２Ａ以上の場合を基準として定めることができる。しかし、３．１Ｖ＿５ｃｈｉｐの場合にも、一部は測定電流値が０．２Ａ以下であり、３．１Ｖ＿３ｃｈｉｐの場合にも、一部は測定電流値が０．２Ａ以上でありうる。したがって、測定電流値だけでは良品の基準を定めるのが不可能である。これは、駆動電圧が３．２Ｖ、３．３Ｖ、３．４Ｖ、３．５Ｖの場合にも同様である。
【００４１】
このような電気的なオープン検査の困難点は、並列に連結された複数の発光ダイオードチップ２０、または一つ以上のマルチ発光ダイオードチップ３０を備える発光ダイオードパッケージ１の場合にも同様である。
【００４２】
電気的ショート検査の場合には、数ないし数百マイクロアンペアの弱電流を供給し、これを検出するための高コストの電流検出装備が必要になる。
【００４３】
前記問題点を解決するために、本実施形態の検査装置及び方法によれば、発光素子１０の映像を利用して電気的なオープン／ショート検査を行う。また、本実施形態の検査装置及び方法によれば、光学的検査と、映像を利用した電気的なオープン／ショート検査とを単一の工程によって行うために、光学的検査のための積分球１２０に光窓１２２を設け、この光窓１２２を通じて発光素子１０の映像を獲得する。また、本実施形態の検査装置及び方法によれば、発光素子１０の映像を利用して外観不良検査も共に行われる。
【００４４】
以下、本発明による発光素子の検査方法を説明する。
【００４５】
電気／光学的特性の適合性如何及び外観が不良かどうかを検査するために、例えば、マルチ発光ダイオードチップ３０は、ダイシング工程によってウェーハから分離されて図１に示したテーブル４０１に搭載される。
【００４６】
プローブ４０２は、図１に実線で示したように移動して、マルチ発光ダイオードチップ３０のカソード電極３１及びアノード電極３２に接触する。電源４０３から、プローブ４０２を通じてマルチ発光ダイオードチップ３０に電流が供給されれば、マルチ発光ダイオードチップ３０から光が放出される。放出された光は、積分球１２０の内部に入射されて積分球１２０の内壁で均一に反射され、積分球１２０の内部の光分布は非常に均一になる。検出器１１０は積分球１２０の内部の光を受光してマルチ発光ダイオードチップ３０の輝度、波長などの光学的特性を検出する。検出された光学的特性は判定ユニット３００に伝えられる。
【００４７】
判定ユニット３００は、検出された光学的特性を、予め設定された基準光学特性と比較して光学的特性が不良かどうかを判定する。輝度または波長などの光学的特性が許容範囲を外れる場合には、判定ユニット３００は光学的特性不良と判定できる。
【００４８】
光学的検査と同時に電気的なオープン／ショート検査が行われる。このために、マルチ発光ダイオードチップ３０に、プローブ４０２を通じて電源４０３から駆動電流が印加される。マルチ発光ダイオードチップ３０から放出された光は、光窓１２２を通じて積分球１２０の外部に出射される。出射された光は、レンズ２１２によって映像獲得ユニット２００の撮像素子２１１に結像される。フレームグラバー２２０は、撮像素子２１１によって光電変換された映像をデジタル化した映像情報に変換して、判定ユニット３００に伝達する。また、マルチ発光ダイオードチップ３０に弱電流が印加され、映像獲得ユニット２００は、この時の映像を獲得して判定ユニット３００に伝達する。映像情報は、判定ユニット３００の映像処理部３１０に入力され、映像処理部３１０は、ノイズ除去過程、トレーシング過程、しきい過程などの一連の映像処理過程を通じて、この映像情報から検査映像を抽出する。
【００４９】
光学的特性が許容範囲以内の場合にも、電気的なオープン／ショート不良がある場合には不良と判定できる。判定ユニット３００は、例えば、マスクマッチング過程を通じて、予め保存された電気的なオープン／ショート検査の基準映像と獲得された映像とを比較して、電気的なオープン／ショート如何を判定できる。図８に示したように、正常な駆動電流を印加した場合にも、複数の発光セル３３のうち正常に発光しない非正常発光セル３３ｂ（図８）が存在する場合には、不良と判定できる。例えば、図８に示したように、検査映像で正常に発光する正常発光セル３３ａに該当する領域に比べて発光しないか、または非正常的に発光する非正常発光セル３３ｂに該当する領域は暗く表れ、これから、非正常発光セル３３ｂの位置及び個数を検出できる。判定ユニット３００は、検査映像の輝度情報を利用して非正常発光セル３３ｂの個数を検出し、この個数が基準個数を超える場合には、電気的なオープン不良と判定できる。図９には、電気的なオープン不良によって点灯しないマルチ発光ダイオードチップ３０の映像の例が図示されている。図９の例で、一つの発光セルには複数の発光ダイオードが直列連結されており、このうち一つでも電気的にオープンされた場合には、発光セル全体が点灯しない。
【００５０】
また、弱電流を印加して獲得した映像で点灯した発光セルが全く見つからない場合には、電気的ショート不良がないと判定される。しかし、電気的ショート不良がある場合には、一部の発光セルが点灯する。判定ユニット３００は、検査映像の輝度情報を利用して電気的ショート不良のある発光セル３３の個数を検出し、この個数が基準個数を超える場合には電気的ショート不良と判定できる。図１０には、電気的ショート不良によって弱電流でも点灯したマルチ発光ダイオードチップ３０の映像の例が図示されている。図１０の例で、一つの発光セルには複数の発光ダイオードが直列連結されており、このうち電気的ショート不良のある発光ダイオードが点灯する。
【００５１】
検査映像を利用して外観不良検査が行われる。例えば、図１１は、一部破損された領域がある場合のマルチ発光ダイオードチップ３０の検査映像の例を模式的に示したものであり、図１２は、異物がある場合のマルチ発光ダイオードチップ３０の検査映像の例を模式的に示したものである。判定ユニット３００は、例えば、マスクマッチング過程を通じて検査映像を、予め保存された外観検査用基準映像と比較して、マルチ発光ダイオードチップ３０の外観が不良かどうかを判定できる。
【００５２】
電気／光学的特性不良または外観不良と判定されたマルチ発光ダイオードチップ３０は、運搬手段（図示せず）によって不良ビン５０１に運搬される。また、判定ユニット３００は、光学的特性、例えば、輝度及び波長によってマルチ発光ダイオードチップ３０を複数のグループに分類でき、複数のグループに対応する複数のビン５０２に運搬できる。
【００５３】
従来の検査装置によれば、測定電流値に基づいて電気的なオープン／ショート不良を判定するので、良品判定の信頼性が低下する。かかる点に鑑みて、電気的なオープン／ショート検査後に再び発光素子１０に駆動電流と弱電流とを順次に印加し、肉眼で点灯如何を確認して電気的なオープン／ショート検査を補完する必要がある。したがって、追加的な工程がかかって工程時間が長くなる。また、肉眼検査は、検査者の熟練度によって検査結果が変わるため、検査結果の信頼性が落ちる。本発明の検査装置及び方法によれば、発光素子１０の映像を利用して駆動電流印加時と弱電流印加時の点灯如何及び個数を検出して電気的なオープン／ショート検査を行うので、正確な良品判定が可能である。また、判定ユニット３００による自動検査が可能であって、検査の均一性及び信頼性を確保できる。
【００５４】
本発明の検査装置及び方法によれば、積分球１２０の光窓１２２を通じてオープン／ショート検査に必要な発光素子１０の映像を獲得するので、光学的検査とオープン／ショート検査とが一つの工程で行われる。
【００５５】
また、従来の検査装置によれば、電気的／光学的検査を行った後で肉眼で外観検査を行う。このために、光学的検査が完了した発光素子１０を、他のテーブル（図示せず）に移動させ、発光素子１０に光を照射して肉眼で外観が不良かどうかを検査せねばならないので、外観検査のためのさらなる工程時間がかかる。また、肉眼検査は、検査者の熟練度によって検査結果が変わるため、検査結果の信頼性が落ちる。外観検査を自動で行う検査装置の場合にも、発光素子１０の映像を獲得するために、積分球１２０を備える測定ユニット１００を発光素子１０から回避させるか、または発光素子１０を他のテーブル（図示せず）に移動させ、別途の照明光源で発光素子１０を照明して映像を獲得せねばならないので、外観検査のための付加的な工程時間及び設備がかかる。本発明の検査装置及び方法によれば、積分球１２０の光窓１２２を通じてオープン／ショート検査及び外観検査のための発光素子１０の映像を獲得するので、光学的検査とオープン／ショート検査及び外観検査とが一つの工程で行われる。したがって、外観検査のためのさらなるテーブルと照明装置、及び発光素子１０を運搬する過程が省略できて、コスト及び手間を低減させ、かつ検査の信頼性を高める。
【００５６】
前述した検査過程では、マルチ発光ダイオードチップ３０を検査する過程について説明したが、これによって本発明の範囲が限定されるものではない。例えば、検査の対象になる発光素子１０は、図５に示した発光ダイオードパッケージ１でありうる。発光ダイオードパッケージ１のオープン／ショート検査、光学的検査及び外観検査は、前述したものと同じ過程によって行われる。簡略に説明すれば、次の通りである。
【００５７】
外観が不良かどうか及び電気／光学的特性の適合性如何を判定するために、発光ダイオードパッケージ１は、図１に示したテーブル４０１に搭載される。プローブ４０２は、図１に実線で示したように移動して、発光ダイオードパッケージ１の第１、第２端子部５１、５２に接触する。電源供給部（図示せず）からプローブ４０２を通じて発光チップ７に電流が供給されれば、光が放出される。放出された光は、積分球１２０の内部に入射され、検出器１１０は、積分球１２０の内部の光を受光して輝度、波長などの光学的特性を検出する。検出された光学的特性は判定ユニット３００に伝えられる。判定ユニット３００は、光学的特性を、予め設定された基準光学特性と比較して、発光ダイオードパッケージ１の光学的特性が不良かどうかを判定する。
【００５８】
映像獲得ユニット２００は、光窓１２２を通じて駆動電流及び弱電流が印加された時の発光ダイオードパッケージ１の映像を獲得し、デジタル化した映像情報に変換して判定ユニット３００に伝達する。映像情報は判定ユニット３００の映像処理部３１０に入力され、映像処理部３１０は、一連の映像処理過程を通じて検査映像を抽出する。
【００５９】
判定ユニット３００は、検査映像から発光ダイオードパッケージ１のオープン／ショート不良、すなわち、電気的特性が不良かどうかを判定できる。発光ダイオードパッケージ１の電気的不良は、例えば、ワイヤー６１、６２の断線や短絡、パッケージング過程における発光チップ７の電気的な損傷によって発生する。電気的なオープン／ショート不良がある場合に、図９、図１０に示したものと類似した映像が得られ、これにより不良かどうかが判定される。
【００６０】
検査映像を、予め保存された基準映像と比較して、発光ダイオードパッケージ１の破損、異物混入如何、封止層９の樹脂はみ出しなどの外観が不良かどうかを判定できる。例えば、封止層９を形成する樹脂が過剰注入されて流れてあふれた場合に、検査映像には、図１３に概略的に示したように、パッケージ本体２の外郭を超える輪郭線Ｄが表れる。この場合、判定ユニット３００は、封止層９の樹脂あふれによる外観不良と判定できる。
【００６１】
電気／光学的特性不良または外観不良と判定された発光ダイオードパッケージ１は、運搬手段（図示せず）によって不良ビン５０１に運搬される。判定ユニット３００は、輝度及び波長によって発光ダイオードパッケージ１を複数のグループに分類して、対応する複数のビン５０２にそれぞれ運搬できる。
【００６２】
前述した検査装置及び方法は、図３に示した発光ダイオードチップ２０に対しても適用できる。発光ダイオードチップ２０の光学的検査及びビジョン検査は、前述したものと同じ過程によって行われる。すなわち、正常な駆動電流が印加された場合に発光しなければ電気的なオープン不良と、弱電流によって発光する場合には電気的ショート不良と判定されるという点を除外すれば、マルチ発光ダイオードチップ３０の検査過程と同一である。
【００６３】
前記実施形態は例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他の実施形態が可能である。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲に記載された発明の技術的思想により定められねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、発光素子の検査装置関連に技術分野に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００６５】
１０  発光素子
１００  測定ユニット
１１０  検出器
１２０  積分球
１２１  光入射部
１２２  光窓
１２３  内部空洞
２００  映像獲得ユニット
２１０  カメラ
２２０  フレームグラバー
２３０ 光量調節器
３００  判定ユニット
３１０  映像処理部
４００  プロービングユニット
４０１  テーブル
４０２  プローブ
４０３  電源
５０１  不良ビン
５０２  複数のビン
【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７】
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【図８】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図９】
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【図１０】
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