一種led芯片檢測分析系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種LED芯片檢測分析系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括印刷電路板、樣品臺、多個電極、連接插頭、電學(xué)檢測單元、光學(xué)檢測單元和點連接裝置：所述樣品臺設(shè)置于所述印刷電路板的中心，用于安裝LED芯片；所述多個電極設(shè)置于印刷電路板的周圍；所述連接插頭與所述多個電極電連接；所述電學(xué)檢測單元包括電壓表、電流源、開關(guān)矩陣和輸出插頭，所述電壓表、電流源通過開關(guān)矩陣與輸出插頭電連接，開關(guān)矩陣轉(zhuǎn)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(jī)和金屬導(dǎo)線，所述點焊機(jī)用于將金屬導(dǎo)線的兩端分別與電極和LED芯片連接。該系統(tǒng)是一種直接對LED芯片進(jìn)行測試的檢測系統(tǒng)。
【專利說明】一種LED芯片檢測分析系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種LED芯片檢測系統(tǒng)，特別是一種LED芯片多路檢測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)因其體積小、定向發(fā)射光、高亮度、PN結(jié)電特性等特點，從而在品質(zhì)的評價和檢測方法方面產(chǎn)生許多新的問題。不同的應(yīng)用場合，決定了對LED產(chǎn)品的性能要求。從光學(xué)性能來看，用于顯示的LED，主要是亮度、視角分布、顏色等參數(shù)。用于普通照明的LED，更注重光通量、光束的空間分布、顏色、顯色特性等參數(shù)，而生物應(yīng)用的LED，則更關(guān)心生物有效輻射功率、有效輻射照度等參數(shù)。此外，發(fā)光二極管既是一種光源，又是一種功率型的半導(dǎo)體器件，因此有關(guān)它的質(zhì)量必須從光學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)等諸多方面進(jìn)行綜合評價。
[0003]從目前LED產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度看，照明LED產(chǎn)品主要需考慮光學(xué)性能、電性能、熱性能、輻射安全和壽命等幾方面的參數(shù)。
[0004]光學(xué)性能:LED的光學(xué)性能主要涉及到光譜、光度和色度等方面的性能要求。根據(jù)新制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“半導(dǎo)體發(fā)光二極管測試方法”，主要有發(fā)光峰值波長、光譜輻射帶寬、軸向發(fā)光強(qiáng)度、光束半強(qiáng)度角、光通量、輻射通量、發(fā)光效率、色品坐標(biāo)、相關(guān)色溫、色純度和主波長、顯色指數(shù)等參數(shù)。顯示用的LED，主要是視覺的直觀效果，因此對相關(guān)色溫和顯色指數(shù)不作要求，而照明用的白光LED，上述兩個參數(shù)就尤為重要，它是照明氣氛和效果的重要指標(biāo)，而色純度和主波長一般沒有要求。
[0005]電性能:LED的PN結(jié)電特性，決定了 LED在照明應(yīng)用中區(qū)別于傳統(tǒng)光源的電氣性能，即單向非線性導(dǎo)電特性、低電壓驅(qū)動以及對靜電敏感等特點。目前主要的測量參數(shù)包括正向驅(qū)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(fā)光效率和功率的提高是當(dāng)前LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一，與此同時，LED的PN結(jié)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(jié)溫等參數(shù)表示。
[0007]可靠性和壽命:可靠性指標(biāo)是衡量LED在各種環(huán)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(chǎn)品可用周期的質(zhì)量指標(biāo)，通常用有效壽命或終了壽命表示。在照明應(yīng)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(guī)定百分比時所持續(xù)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后的成品檢測。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(guī)的電學(xué)測量方法、四探針法、Van der Pauw 法、OBIC (opticalbeam induced current)法等。常規(guī)的電學(xué)測量方法，可以注入電流使LED發(fā)光，或者通過測量LED管腳之間的電阻來檢測，還可以通過二極管電流電壓關(guān)系來檢測pn結(jié)參數(shù)。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芯片污染，甚至劃傷以至報廢，通常只能抽檢芯片，不適用于大批量生產(chǎn)的在線應(yīng)用。非接觸式檢測方法包括無線探針板法、激光SQUID(超導(dǎo)量子干涉儀)法等。無線探針板法需要在晶片上增加額外的發(fā)送接收電路實現(xiàn)晶片功能的檢測，成本高且效率低。激光SQUID法通過非接觸測量光電流產(chǎn)生的磁場分布來實現(xiàn)Pn結(jié)的檢測，但由于磁場變化極其微弱，必須采用超導(dǎo)量子磁強(qiáng)計(SQUID)，檢測儀器系統(tǒng)構(gòu)成非常復(fù)雜，且價格昂貴。上面所述的兩類檢測方法主要用于LED外延片，芯片和成品檢測，目前國內(nèi)外還沒有適合在封裝前對LED芯片半成品進(jìn)行檢測的方法。
[0009]因此，需要一種能夠直接對LED芯片進(jìn)行測試的檢測系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明提供一種LED芯片檢測分析系統(tǒng)。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種LED芯片檢測分析系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括印刷電路板、樣品臺、多個電極、連接插頭、電學(xué)檢測單元、光學(xué)檢測單元、溫度傳感器和點連接裝置:所述樣品臺設(shè)置于所述印刷電路板的中心，用于安裝LED芯片；所述電極設(shè)置于印刷電路板的周圍；所述連接插頭與所述多個電極電連接；所述電學(xué)檢測單元包括電壓表、電流源、開關(guān)矩陣和輸出插頭，所述電壓表、電流源通過開關(guān)矩陣與輸出插頭電連接，開關(guān)矩陣轉(zhuǎn)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(jī)和金屬導(dǎo)線，所述點焊機(jī)用于將金屬導(dǎo)線的兩端分別與電極和LED芯片連接。
[0012]優(yōu)選的方案中，所述印刷電路板的周圍設(shè)置8個電極。
[0013]優(yōu)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(yōu)選的方案中，所述光學(xué)檢測單元包括單色儀、光闌和輻射探測器。
[0015]優(yōu)選的方案中，所述光學(xué)檢測單元包括積分球。
[0016]優(yōu)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(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的LED芯片多路檢測系統(tǒng)，可以對未封裝LED芯片進(jìn)行直接測量。制備樣品時，使用點焊機(jī)將LED芯片上的多個特定的點與本檢測系統(tǒng)的多個電極進(jìn)行電連接，形成多種檢測電路，可以實現(xiàn)LED電學(xué)性能、光學(xué)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(fā)明LED芯片檢測分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0019]圖2為LED芯片檢測電路示意圖。
[0020]圖3為LED芯片檢測電路示意圖。
具體實施例
[0021]現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明的實施例。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種LED芯片光電性能的多路檢測系統(tǒng)，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(shè)置于所述印刷電路板I的中心，用于安裝LED芯片；電極3設(shè)置于印刷電路板的周圍，如圖1中所示設(shè)有8個電極(也可視需求，增加或減少電極數(shù)量)；所述點連接裝置包括點焊機(jī)和金屬導(dǎo)線(圖中未視)，所述點焊機(jī)用于將金屬導(dǎo)線的兩端分別與電極和LED芯片連接。
[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，并通過連接插頭4與電流源、電壓表等電學(xué)儀表相連。連接插頭可以是4針、8針、12針等多種型號，針數(shù)與印刷電路板上的電極數(shù)相等。
[0024]進(jìn)行測試之前，需要先進(jìn)行樣品制備工作。首先將LED芯片安裝在印刷電路板中心的樣品臺上；然后在LED芯片上選取多個點，以圖2為例，選取8個點，其中4個在P區(qū)，另外4個在N區(qū)，編號為A-H，與印刷電路板上的8個電極相對應(yīng)，使用點焊機(jī)將金屬導(dǎo)線的一端焊接在LED芯片上，另一端連接在相對應(yīng)的電極上。
[0025]將電學(xué)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(jìn)行一系列的電學(xué)檢測:
[0026]電學(xué)檢測一、P區(qū)電阻
[0027]通過開關(guān)矩陣設(shè)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，測量多次并進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，得到P區(qū)電阻。
[0028]電學(xué)檢測二、正向壓降和反向擊穿電壓
[0029]通過開關(guān)矩陣設(shè)置C、F為電流端，D、E為電壓端，如圖3所示，測量PN結(jié)的正向電壓降和反向擊穿電壓。
[0030]配合光學(xué)檢測單元，可進(jìn)行光學(xué)檢測:
[0031]本發(fā)明的主要優(yōu)點在于它是一個多路檢測系統(tǒng)，由于LED的制作過程中，不可避免會產(chǎn)生缺陷，造成區(qū)域間的性能不均衡，本發(fā)明可以使用PN結(jié)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(xué)性能的細(xì)微差異，可以排除外延片的影響，對LED芯片進(jìn)行分析，有利于生產(chǎn)工藝的調(diào)整及改進(jìn)。
[0032]將制備好的LED樣品與單色儀、光闌和輻射探測器等光學(xué)元件組成光路，調(diào)整被測LED樣品使它的機(jī)械軸通過探測器孔徑的中心，使用電學(xué)檢測單元中的電流源作為輸入，可檢測LED芯片的光譜分布和峰值波長。
[0033]將制備好的LED樣品放置于積分球中，使用電學(xué)檢測單元中的電流源作為輸入，待穩(wěn)定后檢測，可檢測光通量、顯色指數(shù)等光學(xué)參數(shù)。
[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(jìn)行LED光衰減測試，同時配合溫度傳感器實時測量PN結(jié)的溫度。如果不同的輸入端，結(jié)溫不同，則可以分析LED芯片上不同區(qū)域的不同特性。
[0036]以上所揭露的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，依本發(fā)明申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種LED芯片檢測分析系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括印刷電路板、樣品臺、多個電極、連接插頭、電學(xué)檢測單元、光學(xué)檢測單元、溫度傳感器和點連接裝置: 所述樣品臺設(shè)置于所述印刷電路板的中心，用于安裝LED芯片； 所述多個電極設(shè)置于印刷電路板的周圍； 所述連接插頭與所述多個電極電連接； 所述電學(xué)檢測單元包括電壓表、電流源、開關(guān)矩陣和輸出插頭，所述電壓表、電流源通過開關(guān)矩陣與輸出插頭電連接，開關(guān)矩陣轉(zhuǎn)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(jī)和金屬導(dǎo)線，所述點焊機(jī)用于將金屬導(dǎo)線的兩端分別與電極和LED芯片連接。
2.如權(quán)利要求1所述的LED芯片檢測分析系統(tǒng)，其特征在于，所述印刷電路板的周圍設(shè)置8個電極。
3.如權(quán)利要求1所述的LED芯片檢測分析系統(tǒng)，其特征在于，所述連接插頭和輸出插頭為8針插頭。
4.如權(quán)利要求1所述的LED芯片檢測分析系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)檢測單元包括單色儀、光闌和輻射探測器。
5.如權(quán)利要求1所述的LED芯片檢測分析系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)檢測單元包括積分球。
6.如權(quán)利要求1所述的LED芯片檢測分析系統(tǒng)，其特征在于，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(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】董寧, 李波, 劉攀超 申請人:深圳市華測檢測技術(shù)股份有限公司