고감도 그림자 무아레 기법을 이용한 모바일 전자부품의 변형 측정

Abstract

모바일 기기 내부에 있는 전자부품들은 반도체 칩이나 그 밖의 여러 가지 재료로 구성되어 있다. 이러한 전자부품들은 매우 얇고, 구성된 재료들은 다양한 열팽창 계수를 가지고 있으므로 온도 변화나 외부 하중에 의해서 쉽게 굽힘이 일어난다. 그림자 무아레 방법은 비접촉으로 전체 영역에 걸친 면외변위를 측정하는 광학적 방법이지만 측정 감도를 <TEX>$50{\mu}m/fringe$</TEX> 이내로 하기 어려워서 반도체 패키지의 굽힘변형을 측정하기에는 적당하지 않은 면이 있었다. 본 논문에서는 그림자 무아레 기법의 여러 실험조건들을 최적화하여 <TEX>$25{\mu}m/fringe$</TEX>의 향상된 감도를 갖는 측정 방법을 구현하였다. 또한 이로부터 위상이동에 의해 기록되는 4장의 그림자 무늬를 영상 처리하여 감도가 4배 향상된 그림자 무늬를 얻어내고 이를 스마트폰의 소형 전자부품들에 적용하여 온도변화에 따라 발생하는 굽힘 변위를 <TEX>$5{\mu}m/fringe$</TEX>의 고감도로 측정하였다. The electronic components in mobile device are composed of electronic chips and various other materials. These components become extremely thin and the constituent materials have different coefficient of thermal expansion, so that considerable warpages occurs easily due to temperature change or external load. Shadow <TEX>$moir{\acute{e}}$</TEX> is non-contact, whole field technique for measuring out-of-plane displacement, but the measurement sensitivity is not less than <TEX>$50{\mu}m/fringe$</TEX>, which is not suitable for measuring the warpage of the electronic components. In this paper, we implemented a measurement method with enhanced sensitivity of <TEX>$25{\mu}m/fringe$</TEX> by investigating and optimizing various experimental conditions of the shadow <TEX>$moir{\acute{e}}$</TEX>. In addition, four <TEX>$moir{\acute{e}}$</TEX> fringe patterns recorded by the phase shift are processes to obtain a <TEX>$moir{\acute{e}}$</TEX> fringe patterns with a sensitivity four times higher. The measurement technique is applied to small electronic components of a smart phone for measuring warpage with a high sensitivity of <TEX>$5{\mu}m/fringe$</TEX> at room temperature and at the temperature of <TEX>$100^{\circ}C$</TEX>.