一種led晶片檢測分析系統的製作方法
2023-04-24 22:37:16 2
一種led晶片檢測分析系統的製作方法
【專利摘要】一種LED晶片檢測分析系統，其特徵在於，該系統包括印刷電路板、樣品臺、多個電極、連接插頭、電學檢測單元、光學檢測單元和點連接裝置：所述樣品臺設置於所述印刷電路板的中心，用於安裝LED晶片；所述多個電極設置於印刷電路板的周圍；所述連接插頭與所述多個電極電連接；所述電學檢測單元包括電壓表、電流源、開關矩陣和輸出插頭，所述電壓表、電流源通過開關矩陣與輸出插頭電連接，開關矩陣轉換輸出插頭中各個針腳的電連接；所述點連接裝置包括點焊機和金屬導線，所述點焊機用於將金屬導線的兩端分別與電極和LED晶片連接。該系統是一種直接對LED晶片進行測試的檢測系統。
【專利說明】一種LED晶片檢測分析系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種LED晶片檢測系統，特別是一種LED晶片多路檢測系統。
【背景技術】
[0002]半導體發光二極體(LED)因其體積小、定向發射光、高亮度、PN結電特性等特點，從而在品質的評價和檢測方法方面產生許多新的問題。不同的應用場合，決定了對LED產品的性能要求。從光學性能來看，用於顯示的LED，主要是亮度、視角分布、顏色等參數。用於普通照明的LED，更注重光通量、光束的空間分布、顏色、顯色特性等參數，而生物應用的LED，則更關心生物有效輻射功率、有效輻射照度等參數。此外，發光二極體既是一種光源，又是一種功率型的半導體器件，因此有關它的質量必須從光學、電學和熱學等諸多方面進行綜合評價。
[0003]從目前LED產品的結構及產業發展的角度看，照明LED產品主要需考慮光學性能、電性能、熱性能、輻射安全和壽命等幾方面的參數。
[0004]光學性能:LED的光學性能主要涉及到光譜、光度和色度等方面的性能要求。根據新制定的行業標準「半導體發光二極體測試方法」，主要有發光峰值波長、光譜輻射帶寬、軸向發光強度、光束半強度角、光通量、輻射通量、發光效率、色品坐標、相關色溫、色純度和主波長、顯色指數等參數。顯示用的LED，主要是視覺的直觀效果，因此對相關色溫和顯色指數不作要求，而照明用的白光LED，上述兩個參數就尤為重要，它是照明氣氛和效果的重要指標，而色純度和主波長一般沒有要求。
[0005]電性能:LED的PN結電特性，決定了 LED在照明應用中區別於傳統光源的電氣性能，即單向非線性導電特性、低電壓驅動以及對靜電敏感等特點。目前主要的測量參數包括正向驅動電流、正向壓降、反向漏電流、反向擊穿電壓和靜電敏感度等。
[0006]熱性能:照明用LED發光效率和功率的提高是當前LED產業發展的關鍵問題之一，與此同時，LED的PN結溫度及殼體散熱問題顯得尤為重要，一般用熱阻、殼體溫度、結溫等參數表示。
[0007]可靠性和壽命:可靠性指標是衡量LED在各種環境中正常工作的能力。在液晶背光源和大屏幕顯示中特別重要。壽命是評價LED產品可用周期的質量指標，通常用有效壽命或終了壽命表示。在照明應用中，有效壽命是指LED在額定功率條件下，光通量衰減到初始值的規定百分比時所持續的時間。
[0008]目如對LED的檢測主要集中在封裝如的晶片檢測及封裝完成後的成品檢測。已有的LED檢測方法主要有接觸式檢測和非接觸式檢測兩大類。接觸式檢測方法包括常規的電學測量方法、四探針法、Van der Pauw 法、OBIC (opticalbeam induced current)法等。常規的電學測量方法，可以注入電流使LED發光，或者通過測量LED管腳之間的電阻來檢測，還可以通過二極體電流電壓關係來檢測pn結參數。接觸式檢測方法要求檢測探針和被測樣品直接接觸，檢測效率低，不僅探針有損耗，同時很可能在檢測過程中造成晶片汙染，甚至劃傷以至報廢，通常只能抽檢晶片，不適用於大批量生產的在線應用。非接觸式檢測方法包括無線探針板法、雷射SQUID(超導量子幹涉儀)法等。無線探針板法需要在晶片上增加額外的發送接收電路實現晶片功能的檢測，成本高且效率低。雷射SQUID法通過非接觸測量光電流產生的磁場分布來實現Pn結的檢測，但由於磁場變化極其微弱，必須採用超導量子磁強計(SQUID)，檢測儀器系統構成非常複雜，且價格昂貴。上面所述的兩類檢測方法主要用於LED外延片，晶片和成品檢測，目前國內外還沒有適合在封裝前對LED晶片半成品進行檢測的方法。
[0009]因此，需要一種能夠直接對LED晶片進行測試的檢測系統。
【發明內容】
[0010]本發明提供一種LED晶片檢測分析系統。
[0011]本發明的技術方案是:一種LED晶片檢測分析系統，其特徵在於，該系統包括印刷電路板、樣品臺、多個電極、連接插頭、電學檢測單元、光學檢測單元、溫度傳感器和點連接裝置:所述樣品臺設置於所述印刷電路板的中心，用於安裝LED晶片；所述電極設置於印刷電路板的周圍；所述連接插頭與所述多個電極電連接；所述電學檢測單元包括電壓表、電流源、開關矩陣和輸出插頭，所述電壓表、電流源通過開關矩陣與輸出插頭電連接，開關矩陣轉換輸出插頭中各個針腳的電連接；所述點連接裝置包括點焊機和金屬導線，所述點焊機用於將金屬導線的兩端分別與電極和LED晶片連接。
[0012]優選的方案中，所述印刷電路板的周圍設置8個電極。
[0013]優選的方案還包括連接插頭，所述連接插頭和輸出插頭為8針插頭。
[0014]優選的方案中，所述光學檢測單元包括單色儀、光闌和輻射探測器。
[0015]優選的方案中，所述光學檢測單元包括積分球。
[0016]優選的方案中，所述溫度傳感器集成在印刷電路板上靠近樣品臺之處。
[0017]與現有技術相比，本發明所提供的LED晶片多路檢測系統，可以對未封裝LED晶片進行直接測量。製備樣品時，使用點焊機將LED晶片上的多個特定的點與本檢測系統的多個電極進行電連接，形成多種檢測電路，可以實現LED電學性能、光學性能、壽命和可靠性等多種檢測功能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明LED晶片檢測分析系統的結構原理圖。
[0019]圖2為LED晶片檢測電路示意圖。
[0020]圖3為LED晶片檢測電路示意圖。
具體實施例
[0021]現在參考附圖描述本發明的實施例。
[0022]如圖1所示，本發明提供的一種LED晶片光電性能的多路檢測系統，包括:印刷電路板1、樣品臺2、多個電極3和點連接裝置:樣品臺2設置於所述印刷電路板I的中心，用於安裝LED晶片；電極3設置於印刷電路板的周圍，如圖1中所示設有8個電極(也可視需求，增加或減少電極數量)；所述點連接裝置包括點焊機和金屬導線(圖中未視)，所述點焊機用於將金屬導線的兩端分別與電極和LED晶片連接。
[0023]通常印刷線路板上還安裝一個連接插頭4，多個電極通過印刷電路與連接插頭4電連接，並通過連接插頭4與電流源、電壓表等電學儀表相連。連接插頭可以是4針、8針、12針等多種型號，針數與印刷電路板上的電極數相等。
[0024]進行測試之前，需要先進行樣品製備工作。首先將LED晶片安裝在印刷電路板中心的樣品臺上；然後在LED晶片上選取多個點，以圖2為例，選取8個點，其中4個在P區，另外4個在N區，編號為A-H，與印刷電路板上的8個電極相對應，使用點焊機將金屬導線的一端焊接在LED晶片上，另一端連接在相對應的電極上。
[0025]將電學檢測單元的輸出插頭與印刷電路板上的連接插頭相連，可以進行一系列的電學檢測:
[0026]電學檢測一、P區電阻
[0027]通過開關矩陣設置A、B為電流端，C、D為電壓端，如圖2所示，測量電流I時的電壓降V，以此類推，切換B、C為電流輸出端，D、A為電壓信號端，或切換C、D為電流輸出端，A、B為電壓信號端等，測量多次並進行數學處理，得到P區電阻。
[0028]電學檢測二、正向壓降和反向擊穿電壓
[0029]通過開關矩陣設置C、F為電流端，D、E為電壓端，如圖3所示，測量PN結的正向電壓降和反向擊穿電壓。
[0030]配合光學檢測單元，可進行光學檢測:
[0031]本發明的主要優點在於它是一個多路檢測系統，由於LED的製作過程中，不可避免會產生缺陷，造成區域間的性能不均衡，本發明可以使用PN結上多個不同的點作為輸入端，例如從A-D，E-H中分別選取兩個點或者多個點的組合，作為輸入端，測量LED光學性能的細微差異，可以排除外延片的影響，對LED晶片進行分析，有利於生產工藝的調整及改進。
[0032]將製備好的LED樣品與單色儀、光闌和輻射探測器等光學元件組成光路，調整被測LED樣品使它的機械軸通過探測器孔徑的中心，使用電學檢測單元中的電流源作為輸入，可檢測LED晶片的光譜分布和峰值波長。
[0033]將製備好的LED樣品放置於積分球中，使用電學檢測單元中的電流源作為輸入，待穩定後檢測，可檢測光通量、顯色指數等光學參數。
[0034]LED壽命的檢測和失效分析:
[0035]從A-D，E-H中分別選取兩個點或者多個點的組合，作為輸入端，進行LED光衰減測試，同時配合溫度傳感器實時測量PN結的溫度。如果不同的輸入端，結溫不同，則可以分析LED晶片上不同區域的不同特性。
[0036]以上所揭露的僅為本發明的優選實施例而已，不能以此來限定本發明之權利範圍，依本發明申請專利範圍所作的等同變化，仍屬本發明所涵蓋的範圍。
【權利要求】
1.一種LED晶片檢測分析系統，其特徵在於，該系統包括印刷電路板、樣品臺、多個電極、連接插頭、電學檢測單元、光學檢測單元、溫度傳感器和點連接裝置: 所述樣品臺設置於所述印刷電路板的中心，用於安裝LED晶片； 所述多個電極設置於印刷電路板的周圍； 所述連接插頭與所述多個電極電連接； 所述電學檢測單元包括電壓表、電流源、開關矩陣和輸出插頭，所述電壓表、電流源通過開關矩陣與輸出插頭電連接，開關矩陣轉換輸出插頭中各個針腳的電連接； 所述點連接裝置包括點焊機和金屬導線，所述點焊機用於將金屬導線的兩端分別與電極和LED晶片連接。
2.如權利要求1所述的LED晶片檢測分析系統，其特徵在於，所述印刷電路板的周圍設置8個電極。
3.如權利要求1所述的LED晶片檢測分析系統，其特徵在於，所述連接插頭和輸出插頭為8針插頭。
4.如權利要求1所述的LED晶片檢測分析系統，其特徵在於，所述光學檢測單元包括單色儀、光闌和輻射探測器。
5.如權利要求1所述的LED晶片檢測分析系統，其特徵在於，所述光學檢測單元包括積分球。
6.如權利要求1所述的LED晶片檢測分析系統，其特徵在於，所述溫度傳感器集成在印刷電路板上靠近樣品臺之處。
【文檔編號】G01M11/02GK104459568SQ201410707550
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月27日 優先權日:2014年11月27日
【發明者】董寧, 李波, 劉攀超 申請人:深圳市華測檢測技術股份有限公司