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김택겸(T. Kim),손운철(U. Son) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
광학자동 검사기(Automatic Optical Inspection, AOI)에서는 반사 및 투과의 원리를 이용하여 반도체 패키지 제품의 불량 검사시스템을 사용하였다. 기존 검사장비의 업체의 차별화 기술, 즉 경쟁력은 좋은 이미지 확보와 검출 알고리즘이었다. 좋은 이미지 확보는 검출 알고리즘을 쉽게 하여 검사 시간을 단축할 수 있어 가장 중요한 요인이라고 할 수 있다. 좋은 이미지 품질을 얻기 위해 차별화 된 조명과 렌즈 그리고 카메라였다. 조명 외에 렌즈와 카메라의 품질은 그 제조사에 의해서 결정된다. 본 과제에서 개발하고자하는 것은 기존 광학 기술로 품질이 안 좋은 이미지를 품질이 좋은 이미지를 획득하는 기술이며 볼 수 없는 것을 볼 수 있게, 그리고 속도와 해상도(해상력)은 기존 기술과 동등 수준을 목표로 하고 있다. 일반 검사로는 검사가 불가능한 다층 투명 필름으로 회로가 형성된 제품은 일반 반사광 방식으로는 아래층들의 회로 패턴 이미지가 같이 보여 검사가 불가능하다(이미지 간섭이 생김). 형광 검사에서는 필름의 이미지가 White 이고, 금속(Cu) 패턴이 Black 으로 표현 되어 아래층의 이미지의 간섭이 전혀 없다. 형광 검사 이미지를 반전하면 최 위층의 회로 패턴만을 아래층의 회로 패턴 간섭 없는 반사이미지로 보는 것과 같다. 또한 일반 광학 검사는 반사체의 표면 조도가 좋지 않은 경우 이미지 품질이 패턴 검사하기에 불가능한 수준이다. 형광 검사에서 이미지의 품질이 검사하기에 충분한이미지 품질을 보여준다.
레이저 다이오드의 메사 형상 측정을 기반으로 한 자동용접장치용 정밀 정렬 장치의 개발
김호상(H. S. Kim),이찬희(C. H. Lee),김택겸(T. K. Kim),이기봉(K. B. Lee) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
최근 광통신 업계의 레이저다이오드 정밀도가 향상됨에 따라 고배율의 메사측정방식을 통한 자동정렬기능을 갖춘 자동용접장비에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 메사 형상은 레이저 다이오드 광부품의 발광 칩의 중심부에 위치하고 있으며 수직방향의 고정도 카메라를 이용하여 영상을 취득했을때 W자의 미세한 메사형상의 영상을 얻을 수 있다. 그리고 이러한 메사의 중심을 캡의 중심과 일치시켜 자동용접을 수행했을때 실제 완전한 광 부품의 제작 또는 완성된 제품으로 간주된고 있다. 그러나 이러한 메사형상의 크기는 크기가 수 마이크로 미터에 불과하고 캡의 직경(수 mm)과 비교하여 크기의 차이가 너무 커 이 두 개를 동시에 측정할 수 있는 광학측정시스템의 개발이 문제점으로 부각되고 있다. 또한 광학적으로 측정된 이미지로부터 실제 자동용접장치에 적용하기 위한 오차보상방법의 개발이 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는 메사 기반 자동정렬 기능을 갖춘 용접장치를 제안하였다. 먼저, 고정밀도 고속의 메사 이미지 측정을 수행하여 메사 부분과 렌즈 갭 중심부를 동시에 볼 수 있는 광학측정시스템을 제작하고 관련 성능을 확인하였다. 레이저 다이오드에 대한 광학측정시스템의 성능측정 결과, 메사형상을 정확하게 측정할 수 있는 것을 확인하였으며 관련 성능의 환경적 영향에 대한 검토를 수해하였다. 또한, 캡 또는 스템의 위치를 정밀하게 이송시킬 수 있는 장치를 이용하여 실제 메사와 캡 중심사이의 오차를 보상하는 방법을 제안하고 향후 자동용접장치에 적용할 수 있는 가능성을 검토하였다.
상용 렌즈 해석 소프츠웨어(Zemax)를 이용한 고속형광시스템용 줌 렌즈 어셈블리의 제작
이찬희(C. Lee),주윤재(Y. Ju),김호상(H. Kim),김택겸(T. Kim) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
웨어러블 디바이스 및 사물 인터넷에 대한 소비자 수요가 증가함에 따라 반도체 업계는 고밀도, 박막화, 유연화의 추세로 발전되고 있으며 기존의 검사 방법으로 검사하기 어려운 영역을 검사하기 위해 다양한 기술이 개발/적용되고 있다. 특히, 고속 고분해능의 형광 광학 시스템에 대한 연구 개발은 이러한 목적을 달성하기 위해 급속하게 이루어지고 있다. 본 연구에서는 형광 광학시스템을 이루는 핵심 부품인 줌 렌즈 어셈블리의 성능을 예측하기 위해 기존 상용 렌즈들과 비구면 형상의 렌즈들을 조합하여 성능시험용 렌즈 어셈블리를 제작하였다. 제작 이전에 관련 렌즈들의 조합을 이용하여 줌 렌즈 어셈블리를 구성하고 상용 렌즈해석 소프트웨어인 Zemax를 사용하여 어셈블리의 관련 성능을 예측하였다. 관련 시뮬레이션 결과 해당 어셈블리는 실제 형광 시스템에 사용하기에 적합한 성능을 가지는 것으로 예측되었으며 관련 비구면 렌즈들을 제작하고 관련 가공 중 인자들을 분석하고 성능 시험을 수행하였다. 이러한 연구를 통해 얻어진 데이터들은 관련 형광 렌즈 어셈블리의 성능 시험을 위한 기초 데이터로 활용될 수 있으며 향후 동등 또는 고성능의 광학 렌즈 제작을 위한 기초 데이터 및 가공 공정 개선에 사용될 수 있다.