半導(dǎo)體發(fā)光元件用測定裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種可同時測定各角度的光的波長和發(fā)光量的半導(dǎo)體發(fā)光元件用測定裝置。LED用測定裝置(3)具有接收LED(101)半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)射的光的光電探測器(105)、可改變LED(101)與光電探測器(105)之間的距離的距離變更機構(gòu)、以及可測定LED(101)所發(fā)射的光之中的一方向的光的波長或強度的測定部(120)，其中，即使通過距離變更機構(gòu)而改變LED(101)與光電探測器(105)之間的距離，測定部(120)也會接收光電探測器(105)所接收的光的最外周線的光。
【專利說明】半導(dǎo)體發(fā)光元件用測定裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測定裝置，其測定來自LED等半導(dǎo)體發(fā)光元件的光。

【背景技術(shù)】
[0002] 專利文獻1及專利文獻2中公開了為測定與發(fā)光中心軸所成角度所對應(yīng)的光強度 即配光強度的分布（配光強度分布），而每次測定一個地方的技術(shù)。
[0003] 此外，專利文獻3中公開了為測定配光強度分布，同時測定多個地方的技術(shù)。
[0004] 并且，專利文獻4中公開了測定發(fā)光總量的技術(shù)。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 【專利文獻1】日本專利文獻特開平5-107107號公報
[0008] 【專利文獻2】日本專利文獻特開平8-114498號公報 [0009]【專利文獻3】日本專利文獻特開2005-172665號公報 [0010]【專利文獻4】日本專利文獻特開2008-76126號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明要解決的問題
[0012] 在專利文獻1至專利文獻4中任一記載的方法都不能同時測定各角度的光的波長 分布和發(fā)光量。
[0013] 然而，存在同時測定各角度的光的波長（或光強度）以及至該角度為止的發(fā)光量 的需求。
[0014] 解決問題所需的手段
[0015] 本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其中一個目的在于提供一種可以同時測定 各角度的光的波長以及至該角度為止的發(fā)光量的半導(dǎo)體發(fā)光元件用測定裝置。
[0016] 本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件用測定裝置具有：受光部，其接收半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)射 的光；距離變更機構(gòu)，其可改變所述半導(dǎo)體發(fā)光元件與所述受光部之間的距離；以及測定 部，其可測定所述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)射的光之中一方向的光的波長或強度，其中，所述測定 部具有讓所述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)射的光射入的入射面，即使通過所述距離變更機構(gòu)而改變 所述半導(dǎo)體發(fā)光元件與所述受光部之間的距離，所述測定部也會接收所述受光部所接收的 光的最外周線的光。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明的實施方式中LED的發(fā)光狀況的說明圖。
[0018] 圖2是關(guān)于配光強度分布E的說明圖。
[0019] 圖3是實施方式中用于進行LED檢查的發(fā)光元件用測定裝置的受光模塊的說明 圖。
[0020] 圖4是LED用測定裝置3的示意說明圖。
[0021] 圖5是本實施方式中配光強度Ε( Θ )的測定方法的說明圖。
[0022] 圖6是關(guān)于在導(dǎo)光部其自身傾斜時入射面的角度的說明圖。

【具體實施方式】
[0023] 以下，使用圖1詳細說明本發(fā)明的實施方式。
[0024] 圖1是本發(fā)明的實施方式中LED的發(fā)光狀況的說明圖。
[0025] 如圖 1 (a)所示，LED(Light Emitting Diode) 101 由發(fā)光面 1011 發(fā)出光。將此 LED101的發(fā)光面1011的法線稱為發(fā)光中心軸LCA。此外，將包含發(fā)光面1011的平面上的 一方向當(dāng)作基準(zhǔn)軸（X軸）時，從該平面上的X軸逆時針旋轉(zhuǎn)的角度定義為Φ。
[0026] 另外，在將Φ固定的情況下，將與發(fā)光中心軸LCA所成的角度定義為Θ。
[0027] 從LED101的發(fā)光面1011發(fā)射的光的強度會因與發(fā)光中心軸LCA所成的角度Θ 等而不同（參照圖2)。
[0028] 然而，存在測定LED101的發(fā)光狀況的需要。所謂的發(fā)光狀況是指例如，發(fā)光量、波 長、光強度的分布（即配光強度分布）的情況等。
[0029] 通過了解該發(fā)光狀況可判斷此LED101是否適合各種使用。
[0030] 并且，在測定LED101的發(fā)光狀況時，需要盡可能地高速測定。
[0031] LED101的光的強度在不同的Θ以及φ上會呈現(xiàn)不同的值。
[0032] 由此，為了以視覺方式表現(xiàn)光的強度，使用如圖1(b)的圖進行說明。
[0033] 在圖1(b)中，X軸與Y軸的交點部分以Θ = 〇°表示。
[0034] 并且，圓上的各點分別表示Θ = 90°的各個Φ的位置。
[0035] 此外，圖1(c)是Φ的值為固定的位置的剖面圖。
[0036] 如此，在圖1中，將距離LED101相同距離且與發(fā)光中心軸LCA所成的角度Θ的位 置上的光的強度定義為配光強度E ( Θ )。
[0037] 并且，對應(yīng)于各個Θ而圖示的該配光強度Ε(θ)為配光強度分布E。作為配光強 度分布Ε的具體例子將在圖2進行說明。
[0038] 此外，在以上的說明中，假設(shè)在距離LED101夠遠的位置進行測定，則LED101可被 視為是一個點。
[0039] 在之后的說明中若無特別記載，皆假設(shè)LED101為一個點。這是因為LED101與一 般的光電探測器105相比極為渺小，因此可以做這樣的假設(shè)。
[0040] 圖2是關(guān)于配光強度分布Ε的說明圖。
[0041] 圖2(a)與圖1(c)為相同的圖。
[0042] 如圖2(a)所示，所謂配光強度分布Ε是在自LED101的距離r為固定的位置上，在 固定的Φ角度下各Θ的光的強度。
[0043] 此外，LED101 -般因其制作工藝的誤差等具有因 LED101而異的配光強度分布E。
[0044] 該不同的LED101可能存在圖2(b)的cos型LED101及圖2(c)的環(huán)型LED101。
[0045] cos型及環(huán)型LED101僅為一例，并非限定具有此兩種特性的LED101為測定對象。 不過，一般LED101大多具有光的波峰為cos型的LED101與在Θ =30°具有光的強度的波 峰的環(huán)型LED101之間的特性。也就是說，作為檢查對象的一般LED101大多在Θ為〇°? 30°的范圍內(nèi)具有光強度的波峰。
[0046] 圖3是實施方式中用于進行LED101檢查的發(fā)光元件用測定裝置3的受光模塊1 的說明圖。
[0047] 更具體地說，圖3是能夠同時測定到LED101的規(guī)定角度為止的發(fā)光總量和該規(guī)定 角度的光的波長（光的強度（配光強度Ε(θ))的裝置即測定裝置3的受光模塊1的說明 圖。
[0048] 圖3的受光模塊1用于得到數(shù)據(jù)，而該數(shù)據(jù)用于進行LED101的測定及檢查。
[0049] 以下，說明圖3的受光模塊1的構(gòu)造。
[0050] 如圖3所示，在本實施方式中，受光模塊1具有承載臺102b (試樣設(shè)置臺）、光電探 測器105、保持座107、信號線111、放大器113、通信線115和探針109。
[0051] 此外，受光模塊1具有測定部120。
[0052] 該測定部120具有導(dǎo)光部117、光纖119以及分光器121。
[0053] 導(dǎo)光部117具有入射面117a，在該入射面117a接收來自LED101的光并使光射入 到導(dǎo)光部117的內(nèi)部。
[0054] 從該入射面117a射入的光被引導(dǎo)在與導(dǎo)光部117的長度方向平行的方向上。此 夕卜，向?qū)Ч獠?17的長度方向引導(dǎo)光的方法將在圖6中進行說明。
[0055] 光纖119將該導(dǎo)光部117所引導(dǎo)的光引導(dǎo)至分光器121。
[0056] 分光器121至少對光的強度或光的波長中的一個進行測定。
[0057] 另外，所有這些構(gòu)造并不是受光模塊1必須的構(gòu)造，只要至少具有光電探測器105 和導(dǎo)光部117即可。
[0058] 多個LED101配置于水平設(shè)置的承載臺102b上。
[0059] 保持部107隔開間隔地配置于與承載臺102b相對的位置。
[0060] 在保持部107的內(nèi)部配置有光電探測器105。
[0061] LED101、承載臺102b以及光電探測器105相互平行地配置。
[0062] 探針109在受光狀況測定和電氣特性測定時與LED101的電極接觸，并施加電壓至 LED101 上。
[0063] 可以在承載臺102b及LED101固定的狀態(tài)下移動探針109,使探針109與LED101 接觸。與此相反，也可以在探針109固定的狀態(tài)下移動承載臺102b和LED101，使探針109 與LED101接觸。
[0064] 此外，探針109與電氣特性計測部125連接。
[0065] 探針109與LED101的發(fā)光面1011大致平行，在與LED101的法線成直角的方向上 放射狀地延伸。
[0066] 保持部107具有圓筒狀的側(cè)面部107b。
[0067] 側(cè)面部107b具有圓筒狀，具有沿Θ = 〇°的方向延伸的形狀。
[0068] 遮擋部107a和側(cè)面部107b的中心具有Θ =〇°的方向，與LED101的發(fā)光面1011 的發(fā)光中心軸相同。
[0069] 側(cè)面部107b的內(nèi)周面所形成的中空空間內(nèi)配置有光電探測器105。
[0070] 在遮擋部107a的中心部內(nèi)形成有圓形開口部107c，該圓形開口部107c形成有圓 柱形的中空部。由于該圓形開口部107c的存在，因此光電探測器105可接收從LED101發(fā) 射的光。
[0071] 配置于承載臺102b上的膜片102c配設(shè)有多個LED101。
[0072] 此外，在本實施方式中，該膜片102c上配置多個LED101的目的在于高速（同時） 且高精度地得到規(guī)定角度為止的發(fā)光總量以及在該規(guī)定角度的光的波長（強度）。
[0073] 光電探測器105(保持部107)可往接近LED101的方向G以及遠離LED101的方向 F移動。
[0074] 但是，也可以不移動光電探測器105而移動LED101 (承載臺102b)。
[0075] 移動該光電探測器105或LED101而改變光電探測器105與LED101之間的距離的 機構(gòu)稱為距離變更機構(gòu)。
[0076] 導(dǎo)光部117的入射面117a通過保持部而與測定對象的LED101保持相等距離。
[0077] 此外，該保持部可旋轉(zhuǎn)的保持導(dǎo)光部117。
[0078] 具體而言，保持部可使導(dǎo)光部117往Θ = 90°側(cè)方向A移動，也可使導(dǎo)光部117 往Θ = 0°側(cè)方向B移動。
[0079] 另外，保持部可使導(dǎo)光部117沿順時針方向C方向旋轉(zhuǎn)，也可使導(dǎo)光部117沿逆時 針方向D旋轉(zhuǎn)。
[0080] 該保持部雖未圖示，但只要是能使入射面117a與測定對象的LED101保持相等距 離并能旋轉(zhuǎn)地保持入射面117a的機構(gòu)即可。
[0081] 此外，在圖3中，導(dǎo)光部117配置于與光電探測器105所接收的光的最外周線L不 同的位置上，然而如下文所述，較佳地，導(dǎo)光部117配置于最外周線L上。
[0082] 如圖3所示，在膜片102c上配置有多個LED101。在如此配置有多個LED101的情 況下，會要求盡可能地高速連續(xù)測定該多個LED101。
[0083] 在本實施方式中，除了光電探測器105的移動，還通過移動、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)光部117,從 而能夠同時測定規(guī)定角度為止的發(fā)光總量和規(guī)定角度的光的波長（光的強度（配光強度 Ε(θ))。
[0084] 因此，可連續(xù)并高速地進行LED101的各項測定。
[0085] 圖4是LED101用測定裝置3的示意說明圖。
[0086] LED101的測定裝置3除了受光模塊1以外，還具有電氣特性計測部125、存儲部 161、輸出部163以及運算部151。
[0087] 此外，受光模塊1在本實施方式中具有承載臺102b(試樣設(shè)置臺）、光電探測器 105、保持座107、信號線111、放大器113、通信線115、光纖119和分光器121。
[0088] 然而，所有這些構(gòu)造并不是LED101的測定裝置3必須的構(gòu)造，只要至少具有光電 探測器105、光纖119和分光器121即可。
[0089] 電氣特性計測部125具有HV單元153、ESD單元155、切換單元157以及定位單元 159。
[0090] 光電探測器105接收從LED101發(fā)射的光。
[0091] 并且，將根據(jù)光電探測器105所接收光的全部強度的總和而輸出的電氣信號（受 光光量信息）作為模擬信號，向放大器113輸出。
[0092] 利用該光電探測器105所輸出的受光光量信息可計算配光強度分布。
[0093] 放大器113放大該受光光量信息并將其轉(zhuǎn)換為后述的運算部151可檢測出的電壓 值。
[0094] 此外，光纖119連接于分光器121，該分光器121可測定被引導(dǎo)的光的波長及光的 強度（配光強度Ε(θ))。
[0095] 而且，分光器121向運算部151輸出光的波長及配光強度Ε(θ)的信息。
[0096] 探針109具有物理性接觸LED101的表面、并施加用于使LED101發(fā)光的電壓的功 能。
[0097] 另外，探針109由定位單元159來定位并固定。
[0098] 若承載臺102b是移動形式的物體，則該定位單元159具有將探針109的頂端位置 保持在固定位置的功能。相反，若探針109是移動形式的物體，則該定位單元159具有使探 針109的頂端位置移動至承載LED101的承載臺102b上的規(guī)定位置并保持在該位置的功 能。
[0099] HV單元153具有施加額定電壓、并檢測出LED101相對于該額定電壓的各種特性的 作用。
[0100] 通常，在施加有來自該HV單元153的電壓的狀態(tài)下，光電探測器105對LED101 發(fā)出的光進行測定。
[0101] HV單元153檢測出的各種特性信息輸出至運算部151。
[0102] ESD單元155為用于在一瞬間施加高電壓至LED101，使其靜電放電，并進行其是否 遭受靜電破壞等檢查的單元。
[0103] ESD單元155檢測出的靜電破壞信息輸出至運算部151。
[0104] 切換單元157進行HV單元153與ESD單元155之間的切換。
[0105] S卩，通過該切換單元157,改變經(jīng)由探針109施加至LED101的電壓。而且，根據(jù)該 改變，LED101的檢查項目分別變更為檢測在額定電壓的各種特性，或是檢測是否有遭受靜 電破壞。
[0106] 運算部151接收由放大器113輸出的電壓、來自分光器121的光的波長和配光強 度的信息、HV單元153所檢測出的各種電氣特性信息、以及ESD單元155所檢測出的靜電 破壞信息的輸入。
[0107] 并且，運算部151根據(jù)這些輸入對LED101的特性進行分析和分類。
[0108] 圖5是本實施方式中配光強度Ε( Θ )的測定方法的說明圖。
[0109] 如圖5(a)所示，將光電探測器105與LED101之間的距離定義為LA，且在Θ = 0C 的位置測定光的波長及配光強度E ( Θ C)。
[0110] 并且，圖5(b)表示通過距離變更機構(gòu)而使光電探測器105移動至LED10U則。
[0111] 在這種情況下，將光電探測器105與LED101之間的距離定義為LB，且在Θ = 0D 的位置測定光的波長及配光強度E ( Θ D)。
[0112] 此外，無論光電探測器105的距離如何，保持部保持導(dǎo)光部117以使入射面117a 與LED101之間的距離固定。
[0113] 在此，對入射面117a與LED101之間的距離保持固定的理由進行說明。由于配光 強度Ε( Θ )是距LED101相同距離的點上的光的強度，因此必須在距LED101相同距離處測 定光的強度。然而，只要能修正距離也未必一定要使入射面117a與LED101之間的距離固 定。
[0114] 此外，保持部使導(dǎo)光部117保持在不對光電探測器105的受光產(chǎn)生影響的位置上。
[0115] 具體而言，在圖5(a)中移動導(dǎo)光部117以使0C= ΘΑ。在圖5(b)中移動導(dǎo)光部 117 以使 Θ D = θ B。
[0116] 即，使導(dǎo)光部117移動至最外周線L的位置。
[0117] 在這種情況下，可一邊測定發(fā)光量一邊測定該θ A或ΘΒ處的光的波長（或者光 的強度）。
[0118] 另外，雖然懷疑導(dǎo)光部117的存在是否會對光電探測器105的測定結(jié)果產(chǎn)生不良 影響而產(chǎn)生疑問，然而由于導(dǎo)光部117(特別是頂端）較細，因此幾乎不會對光電探測器105 的受光產(chǎn)生影響。
[0119] 此外，導(dǎo)光部117也隨保持部而旋轉(zhuǎn)。對于具體的旋轉(zhuǎn)角度將用圖6進行說明。
[0120] 圖6是關(guān)于在導(dǎo)光部117其自身傾斜時入射面117a的角度的說明圖。
[0121] 圖6所示的是導(dǎo)光部117相對于水平只傾斜Θ 4的情況。
[0122] 在這種情況下，為使射入至入射面117a的光在導(dǎo)光部117的延伸方向（導(dǎo)光方 向）上前進，則必須滿足以下數(shù)式：
[0123] Sin(90。- Θ 3+Θ 2-Θ 4) = nsin( Θ 2)。
[0124] 在此，η是導(dǎo)光部117相對于空氣的相對折射率。
[0125] 只要選擇能滿足該數(shù)式的入射面117a的角度即Θ 2、入射面117a相對于LED101 的法線的角度即Θ 3以及導(dǎo)光部117相對于水平而傾斜的角度即Θ 4,則由導(dǎo)光部117引導(dǎo) 的光能夠在導(dǎo)光部117的延伸方向上筆直地傳播。
[0126] 并且，通過由導(dǎo)光部117引導(dǎo)的光筆直地引導(dǎo)，從而能夠可靠地將入射光引導(dǎo)至 分光器121。
[0127] 也就是，可以更高的精度來測定從LED101發(fā)射的、Θ 3處的光的波長（強度）。
[0128] 較佳地，對入射面 117a 進行 APC(Angle Physical Contact)研磨。
[0129] 在此，所謂的APC研磨是一種實施斜凸球面狀的研磨面的研磨方法。通過該APC 研磨可抑制反射的衰減。
[0130] 〈實施方式的結(jié)構(gòu)及其效果〉
[0131] LED101用測定裝置3具有接收LED101半導(dǎo)體發(fā)光元件所發(fā)射的光的光電探測器 105、可改變LED101與光電探測器105之間的距離的距離變更機構(gòu)、以及可測定LED101所 發(fā)射的光之中的一方向的光的波長或強度的測定部120。
[0132] 即使通過距離變更機構(gòu)而改變LED101與光電探測器105之間的距離，測定部120 也會接收光電探測器105所接收的光的最外周線的光。
[0133] 由于具有這樣的結(jié)構(gòu)，因此可以同時測定各角度的光的波長和到該角度位置的發(fā) 光量。
[0134] 測定部120具有入射面117a，LED101所發(fā)射的光射入該入射面117a。即使通過 距離變更機構(gòu)而改變LED101與光電探測器105之間的距離，測定部120也會使LED101與 入射面117a之間的距離不發(fā)生變化。入射面117a隨著由距離變更機構(gòu)改變LED101與光 電探測器105之間的距離而旋轉(zhuǎn)。
[0135] 由于具有這樣的結(jié)構(gòu)，可以更可靠地測定各角度的光的波長。
[0136] 測定部120能夠以LED101為中心等距離地移動。
[0137] 由于具有這樣的結(jié)構(gòu)，因此可以容易地得到相等距離的光的強度即配光強度 Ε( Θ )。
[0138] 測定部120沿引導(dǎo)入射至入射面117a的光的方向，旋轉(zhuǎn)到使入射光折射的角度。
[0139] 由于具有這樣的結(jié)構(gòu)，因此測定部120能夠以更高的精度來測定光的強度（配光 強度Ε(θ))和/或光的波長。
[0140] 測定部120配置于光電探測器105所接收的光的范圍外。
[0141] 由于具有這樣的結(jié)構(gòu)，因此測定部120能夠進行測定而不會對光電探測器105進 行的測定產(chǎn)生影響。
[0142] LED101 是呈晶圓狀的 LED101。
[0143] 由于具有這樣的結(jié)構(gòu)，因此可高速并連續(xù)地進行測定。
[0144] 〈定義等〉
[0145] 本發(fā)明中的距離變更機構(gòu)可以向光電探測器105側(cè)移動，也可以向LED101側(cè)移 動。
[0146] 此外，實施方式中的光電探測器105是本發(fā)明中受光部的一例。即，本發(fā)明中的受 光部只要是可測定光的強度的機構(gòu)即可。
[0147] 另外，LED101是本發(fā)明中的半導(dǎo)體發(fā)光元件的一例。即，所謂的半導(dǎo)體發(fā)光元件 只要是發(fā)光的元件即可。在此，光不限定于可見光，例如，也可以是紅外線、紫外線等。
[0148] 本發(fā)明中的發(fā)光中心軸LCA指的是在半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)光時成為光的中心的軸。
[0149] 本發(fā)明中的運算部的一例是實施方式中的運算部151。
[0150] 符號說明
[0151] 1 受光模塊
[0152] 3 測定裝置
[0153] 101 LED (半導(dǎo)體發(fā)光元件）
[0154] 102b 承載臺
[0155] 105光電探測器（受光部）
[0156] 151 運算部。
【權(quán)利要求】
1. 一種半導(dǎo)體發(fā)光元件用測定裝置，其特征在于，具有： 受光部，其接收半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)射的光； 距離變更機構(gòu)，其可改變所述半導(dǎo)體發(fā)光元件與所述受光部之間的距離；以及 測定部，其可測定所述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)射的光之中一方向的光的波長或強度， 所述測定部具有讓所述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)射的光射入的入射面， 即使通過所述距離變更機構(gòu)而改變所述半導(dǎo)體發(fā)光元件與所述受光部之間的距離，所 述測定部也會接收所述受光部所接收的光的最外周線的光。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件用測定裝置，其特征在于， 即使通過所述距離變更機構(gòu)而改變所述半導(dǎo)體發(fā)光元件與所述受光部之間的距離，所 述測定部也不會使所述半導(dǎo)體發(fā)光元件與所述入射面之間的距離發(fā)生變化， 所述入射面會隨著通過所述距離變更機構(gòu)而改變所述半導(dǎo)體發(fā)光元件與所述受光部 之間的距離而旋轉(zhuǎn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件用測定裝置，其特征在于， 所述測定部可以所述半導(dǎo)體發(fā)光元件為中心等距離地移動。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件用測定裝置，其特征在于， 所述測定部沿引導(dǎo)入射至所述入射面的光的方向，旋轉(zhuǎn)到使入射光折射的角度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任意一項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件用測定裝置，其特征在于， 所述測定部配置于所述受光部所接收的光的范圍外。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任意一項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件用測定裝置，其特征在于， 所述半導(dǎo)體發(fā)光元件是呈晶圓狀的LED。
【文檔編號】G01M11/00GK104094091SQ201280068969
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月27日
【發(fā)明者】望月學(xué), 藤森昭一 申請人:日本先鋒公司, 先鋒自動化設(shè)備股份有限公司