CN102445668A - 圆片级发光二极管芯片检测方法、检测装置及透明探针卡 - Google Patents

圆片级发光二极管芯片检测方法、检测装置及透明探针卡 Download PDF

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Abstract

一种圆片级发光二极管芯片检测方法、检测装置及其透明探针卡。此检测方法包括：提供一透明探针卡，且透明探针卡覆盖于圆片的上方，并以透明探针卡的接点电性连接LED芯片的测试垫，以对LED芯片进行一点亮测试。当LED芯片发光后，对LED芯片的光信号进行一成像处理，以形成一影像于一感测元件上。撷取影像，并将影像的信号转换成对应于各个LED芯片的一光场信息及一位置信息。根据LED芯片的光场信息，得到LED芯片的光谱及发光强度。根据LED芯片的光谱及发光强度，以对LED芯片进行分类。本发明还揭露一种应用上述检测方法的圆片级发光二极管芯片检测装置及透明探针卡。上述的检测方法、检测装置及其透明探针卡，具有提高检测速度及快速分类的优点。

Description

圆片级发光二极管芯片检测方法、检测装置及透明探针卡
技术领域
本发明涉及一种芯片检测方法、检测装置及其探针卡，且特别涉及一种圆片级发光二极管(Light emitting diode，LED)芯片检测方法、检测装置及其透明探针卡。
背景技术
现有的LED芯片检测方式是利用点测装置，逐一点测圆片上每一颗LED芯片的发光特性。若以2英寸圆片中约有2000颗LED芯片计算，逐一点测方式测试每一颗LED芯片，测试时间冗长，且效率不佳。
现有的点测装置，如中国台湾专利第M382577号“点测装置”及中国台湾专利第M260860号“应用切割后晶粒点测系统的结构”中所揭露的点测结构。上述专利的点测装置皆针对单颗LED芯片进行检测，且检测单颗LED芯片的电性及发光特性的系统成本高、速度较慢，不符合市场所期望的快速、简化检测系统的需求。为了提高检测的速度及质量，开发新的LED芯片自动化检测方法及检测装置，并能针对每一颗LED芯片的发光特性、分析其发光的光谱及发光强度，以快速地进行分类，实为业界所倚重的关键技术及方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种圆片级发光二极管芯片检测方法、检测装置及其透明探针卡，具有提高检测的速度及快速分类的优点，可解决现有点测装置仅能单颗LED芯片进行检测，无法提高效能的缺点。
为了实现上述目的，本发明提出一种圆片级发光二极管芯片检测方法，用于一圆片。圆片包括一基材以及位于基材上的多个LED芯片，各个LED芯片包括至少一测试垫，检测方法包括：提供一透明探针卡，透明探针卡包括多个接点，此多个接点对应于此多个测试垫。以透明探针卡覆盖于圆片的上方，并以透明探针卡的此多个接点电性连接此多个测试垫，以对此多个LED芯片进行一点亮测试。当此多个LED芯片发光后，对此多个LED芯片的光信号进行一成像处理，以形成一影像于一感测元件上。撷取影像，并将影像的信号转换成对应于各个LED芯片的一光场信息及一位置信息；根据各个LED芯片的光场信息，得到各个LED芯片的光谱及发光强度。根据各个LED芯片的光谱及发光强度，以对此多个LED芯片进行分类。
为了实现上述目的，本发明还提出一种圆片级发光二极管芯片检测装置，用于一圆片。圆片包括一基材以及位于基材上的多个LED芯片，各个LED芯片包括至少一测试垫，检测装置包括：一透明探针卡、一成像模块、一影像处理模块、一分析模块以及一分类模块。透明探针卡包括多个接点，此多个接点分别对应于此多个测试垫，透明探针卡覆盖于圆片的上方，并以透明探针卡的此多个接点电性连接此多个测试垫，以对此多个LED芯片进行一点亮测试。成像模块用以使此多个LED芯片发光后的光信号形成一影像。影像处理模块用以撷取影像，并将影像的信号转换成对应于各个LED芯片的一光场信息及一位置信息。分析模块耦接至影像处理模块，并根据各个LED芯片的光场信息及位置信息，得到各个LED芯片的光谱及发光强度。分类模块耦接分析模块以及影像处理模块，以取得各个LED芯片的位置信息，并根据各个LED芯片的光谱及发光强度，以对此多个LED芯片进行分类。
为了实现上述目的，本发明还提出一种透明探针卡，用于一圆片。圆片包括一基材以及位于基材上的多个LED芯片，各个LED芯片包括一第一测试垫以及一第二测试垫。透明探针卡包括：一透明基板、多条第一透明导电线以及多条第二透明导电线。此多个第一透明导电线配置于透明基板上，各个第一透明导电线包括多个第一接点，其位置对应于此多个第一测试垫的位置。此多个第二透明导电线配置于透明基板上，并与此多个第一透明导电线交叉且电性绝缘，各个第二透明导电线包括多个第二接点，其位置对应于此多个第二测试垫的位置。
本发明的功效在于，本发明所揭露的圆片级LED芯片检测方法、检测装置及其透明探针卡，是利用透明探针卡导通基材上的LED芯片，以对一部分或所有的LED芯片进行点亮测试。在LED芯片点亮后，利用成像模块及影像处理模块进行一次或多次取像，如此可一次获得所有LED芯片的光场信息以及位置信息，有别于现有点测装置仅能对单颗LED芯片进行检测。之后，再利用分析模块得到各LED芯片的光谱及发光强度，并进行分类。因此，本发明的圆片级LED芯片检测方法、检测装置及其透明探针卡，符合市场所期望的快速、重现性佳、感旋旋旋光性高且检测系统简化的需求，同时具有提高检测的速度及快速分类的优点。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的圆片级LED芯片检测方法的流程示意图；
图2为本发明较佳实施例的圆片级LED芯片检测装置的示意图；
图3A为本发明较佳实施例的透明探针卡的俯视图；
图3B为配置于基材上的LED芯片的俯视图；
图3C为配置于圆片上的透明探针卡的俯视图；
图3C-1为图3C中区域A的局部放大图；
图4为本发明较佳实施例的滤光处理的流程示意图；
图5为本发明较佳实施例的影像处理模块的示意图。
其中，附图标记
300：圆片
302：LED芯片
304：基材
310：透明探针卡
312：透明基板
314、316：第一、第二透明导电线
320：成像模块
322：镜头
330：影像处理模块
332：感测元件
333：第一处理单元
334：第二处理单元
335：第三处理单元
336：合并单元
340：分析模块
350：分类模块
360：滤光模块
362：旋转盘
P1、P2：第一、第二接点
T1、T2：第一、第二测试垫
F1：第一滤光片
F2：第二滤光片
F3：第三滤光片
L：光信号
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
本发明较佳实施例的圆片级LED芯片检测方法、检测装置及其透明探针卡，是针对基材上的LED芯片进行电性分析测试以及点亮测试。以下所举的本发明较佳实施例的检测方法及装置是以一透明探针卡配合影像处理模块作为LED芯片的电性检测单元及光学检测单元，并根据所得到的光谱及发光强度的信息，对此多个LED芯片进行分类。
请参照图1，其为绘示依照本发明较佳实施例的圆片级LED芯片检测方法的流程示意图。此检测方法包括以下各个步骤S110～S160。首先，执行步骤S110，提供一透明探针卡。接着，进入步骤S120，以透明探针卡覆盖于圆片的上方，并以透明探针卡的接点电性连接各个LED芯片的测试垫，以对此多个LED芯片进行一点亮测试。于步骤S130中，对此多个LED芯片的光信号进行一成像处理，以形成一影像于一感测元件上。于步骤S140中，撷取影像，并将影像的信号转换成对应于各个LED芯片的一光场信息以及一位置信息。于步骤S150中，根据各个LED芯片的光场信息，得到各个LED芯片的光谱及发光强度。于步骤S160中，根据各个LED芯片的光谱及发光强度，以对此多个LED芯片进行分类。
此外，在进行步骤S140的影像撷取之前，本检测方法也可包括进行一滤光处理的步骤(未绘示于图中)。较佳地，此步骤的滤光处理是于步骤S130的成像处理之后执行，但本发明不以此为限，此步骤的滤光处理也可于步骤S130的成像处理之前执行。
请参考图2，其为绘示依照本发明较佳实施例的圆片级LED芯片检测装置的示意图。此检测装置包括一透明探针卡310(参见图3A)、一成像模块320、一影像处理模块330、一分析模块340以及一分类模块350。透明探针卡310覆盖于圆片300的上方，并以透明探针卡310的电性测试接点P1、P2(绘示于图3C中)供电给基材304上的各个LED芯片302，以对LED芯片302进行一点亮测试。
此外，成像模块320为一个或多个镜头322所组成的成像模块320，其可将此多个LED芯片302发光后所形成的光信号L成像在影像处理模块330上，以使光信号L成为可辨识的一影像，例如是一光斑图(Spot diagram)。光斑图上所显示的光点位置(即位置信息)代表各个LED芯片302于基材304上的实际位置，而不同位置的光点即蕴含了不同位置上的各个LED芯片302所发出的光谱及发光强度的信息(即光场信息)。
影像处理模块330例如包括高感光性的阵列式电荷耦合元件(chargecoupled device，CCD)或是互补金属氧化半导体(complementary metal oxidesemiconductor，CMOS)影像感测元件等高分辨率的感测元件332，影像处理模块330用以撷取影像，并且影像处理模块330可将影像的信号转换成对应于各个LED芯片302的一光场信息及一位置信息，并将光场信息及对应的位置信息输出至分析模块340。
分析模块340用以分析该多个LED芯片的光场信息及对应的位置信息，其可利用类神经影像分析技术来分析各个LED芯片302的光场信息，以回溯得到各个LED芯片302的光谱及发光强度。
分类模块350耦接于分析模块340以及影像处理模块330，以取得各个LED芯片302的位置信息，并可根据各个LED芯片302的光谱及发光强度进行分类。较佳地，分类模块350具有一显示单元(未绘示)，用以显示不同类别的LED芯片302的位置分布，并以醒目的颜色或记号标记，以作为分类的依据。
此外，检测装置还可包括一滤光模块360，用以过滤光信号L，其配置于光信号L的成像路径上。较佳地，滤光模块360是配置于成像模块320与影像处理模块330之间，但本发明不以此为限，滤光模块360也可配置于圆片300与成像模块320之间。
请同时参考图3A、图3B及图3C，其中图3A为绘示依照本发明较佳实施例的透明探针卡的俯视图，图3B为绘示配置于基材上的LED芯片的俯视图，图3C为绘示配置于圆片上的透明探针卡的俯视图及图3C-1为图3C中区域A的局部放大图。透明探针卡310包括一透明基板312、多条第一透明导电线314及多条第二透明导电线316。透明基板312的材质例如为玻璃，覆盖于圆片300之上。这些第一及第二透明导电线314及316的材质例如是铟锡氧化物(ITO)，形成于透明基板312上，且每一条第一透明导电线314与每一条第二透明导电线316彼此交叉且电性绝缘。如图3C-1所示的局部放大图所示，每一条第一透明导电线314包括多个第一接点P1(例如是导电凸块)，其位置分别对应于LED芯片302的每个第一测试垫T1的位置。此外，多条第二透明导电线316分别与第一透明导电线314彼此交叉，并且每一条第二透明导电线316包括多个第二接点P2(例如是导电凸块)，其位置分别对应于LED芯片302的第二测试垫T2的位置。
此外，第一透明导电线314与第二透明导电线316的交叉点例如以一绝缘物(未绘示)相互隔离，以使第一透明导电线314与第二透明导电线316于交叉点处电性绝缘。另外，第一透明导电线314与第二透明导电线316之间例如也可以一绝缘层(未绘示)完全分隔，第一透明导电线314位于绝缘层之上，而位于绝缘层下方的第二透明导电线316可藉由贯穿绝缘层的多个导电孔(未绘示)与对应该多个导电孔的位于绝缘层上方的第二接点P2电性连接。
请参考图2及图3C，透明探针卡310覆盖于圆片300的上方，其尺寸约略大于或等于圆片300的尺寸。第一透明导电线314及第二透明导电线316上的各个第一接点P1与各个第二接点P2分别电性连接各个LED芯片302的第一测试垫T1(例如是P型电极)以及第二测试垫T2(例如是N型电极)。第一测试垫T1用以接收第一电压(例如是正电压)，第二测试垫T2用以接收第二电压(例如是负电压、地电压、或低于第一电压的其它电压)。当透明探针卡310通电至各个LED芯片302的第一测试垫T1及第二测试垫T2时，各个LED芯片302的发光层因电致而发光。如此，即可对基材304上的LED芯片302进行点亮测试。由于透明探针卡310的基板及导电线均为透明材质，虽然覆盖于圆片300的上方，但不会遮蔽LED芯片302所发出的光信号L，故不影响后续撷取LED芯片302所发出的光信号L所对应的影像的动作。
在本实施例中，透明探针卡310上的第一透明导电线314及第二透明导电线316可选择性地全部通电或局部通电，以使基材304上的一列LED芯片302、多列LED芯片302、区域性分布的LED芯片302或所有的LED芯片302可经由电路控制而循序或区域性供电，以进行电性特性测试及点亮测试。例如，可由上而下逐列点亮LED芯片302，并同时对同一列的LED芯片302进行影像撷取，以得知各个LED芯片302的光场信息及位置信息。
此外，透明探针卡310上的电性测试用的接点P1、P2所供给的电压-电流值可经由外部的自动检测设备(Auto testing equipment，ATE)分别提供并控制其大小，以得知每一个LED芯片302的光强度与电压-电流值之间的光电特性曲线。另外，经由透明探针卡310的测试接点P1、P2回传至自动检测设备中的电性测试值(例如工作电压、反向击穿电压(Reverse breakdown voltage)等)也可储存在自动检测设备中，并可根据上述的测试数据对此多个LED芯片302进行规格化的分类。
接着，请配合参照图2及图4，其中图4绘示依照本发明较佳实施例的滤光处理的流程示意图。首先，执行步骤S210，提供一旋转盘362。旋转盘362上配置有一第一滤光片F1、一第二滤光片F2以及一第三滤光片F3。第一滤光片F1、第二滤光片F2及第三滤光片F3分别配置于旋转盘362的圆周区域，并以旋转盘362的圆心为中心点旋转而改变其位置。接着，进行步骤S220及S222，旋转旋转盘362，以使第一滤光片F1位于此多个LED芯片302的光信号L的光路径上，以形成一第一子影像于感测元件332上。第一滤光片F1例如是红光滤光片，其可过滤红光波长以外的其它光波，而使第一子影像仅具有对应至光信号L中红光成分的影像。接着，执行步骤S230及S232，再次旋转旋转盘362，以使第二滤光片F2位于此多个LED芯片302的光信号L的光路径上，以形成一第二子影像于感测元件332上。第二滤光片F2例如是绿光滤光片，其可过滤绿光波长以外的其它光波，而使第二子影像仅具有对应至光信号L中绿光成分的影像。接着，进入步骤S240及S242，再次旋转旋转盘362，以使第三滤光片F3位于此多个LED芯片302的光信号L的光路径上，以形成一第三子影像于感测元件332上。第三滤光片F3例如是蓝光滤光片，其可过滤蓝光波长以外的其它光波，而使第三子影像中仅具有对应至光信号L中蓝光成分的影像。
接着，请参照图5，其绘示依照本发明较佳实施例的影像处理模块的示意图。影像处理模块330例如是高阶运算的影像处理器，其可包括第一处理单元333、第二处理单元334、第三处理单元335以及一合并单元336，而合并单元336电性连接至第一处理单元333、第二处理单元334及第三处理单元335。第一处理单元333用以处理第一子影像，并将第一子影像内的信号转换成对应于各个LED芯片302的一第一色光信息。第一色光信息例如包括红光光谱及红光发光强度的信息。第二处理单元334用以处理第二子影像，并将第二子影像内的信号转换成对应于各个LED芯片302的一第二色光信息。第二色光信息例如包括绿光光谱及绿光发光强度的信息。第三处理单元335用以处理第三子影像，并将第三子影像内的信号转换成对应于各个LED芯片302的一第三色光信息。第三色光信息例如包括蓝光光谱及蓝光发光强度的信息。合并单元336用以合并第一色、第二色及第三色光信息，以重现光场信息中对应于各个LED芯片302的可见光全光谱与可见光的发光强度。
由此可知，本发明上述实施例所揭露的圆片级LED芯片检测方法、检测装置及其透明探针卡，是利用透明探针卡导通基材上的LED芯片，以对一部分或所有的LED芯片进行点亮测试。在LED芯片点亮后，利用成像模块及影像处理模块进行一次或多次取像，如此可一次获得所有LED芯片的光场信息以及位置信息，有别于现有点测装置仅能对单颗LED芯片进行检测。之后，再利用分析模块得到各LED芯片的光谱及发光强度，并进行分类。因此，本发明的圆片级LED芯片检测方法、检测装置及其透明探针卡，符合市场所期望的快速、重现性佳、感旋旋旋光性高且检测系统简化的需求，同时具有提高检测的速度及快速分类的优点。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (20)

1.一种圆片级发光二极管芯片检测方法，用于一圆片，该圆片包括一基材以及位于该基材上的多个LED芯片，各该LED芯片包括至少一测试垫，其特征在于，该检测方法包括：
提供一透明探针卡，该透明探针卡包括多个接点，该多个接点对应于该多个测试垫；
以该透明探针卡覆盖于该圆片的上方，并以该透明探针卡的该多个接点电性连接该多个测试垫，以对该多个LED芯片进行一点亮测试；
当该多个LED芯片发光后，对该多个LED芯片的光信号进行一成像处理，以形成一影像于一感测元件上；
撷取该影像，并将该影像的信号转换成对应于各该LED芯片的一光场信息及一位置信息；
根据各该LED芯片的该光场信息，得到各该LED芯片的光谱及发光强度；以及
根据各该LED芯片的光谱及发光强度，以对该多个LED芯片进行分类。
2.根据权利要求1所述的圆片级发光二极管芯片检测方法，其特征在于，撷取该多个LED芯片的光信号所形成的该影像之前，还包括进行一滤光处理。
3.根据权利要求2所述的圆片级发光二极管芯片检测方法，其特征在于，该滤光处理包括：
提供一旋转盘，该旋转盘上配置有一第一滤光片、一第二滤光片以及一第三滤光片；
旋转该旋转盘，以使该第一滤光片位于该多个LED芯片的光信号的光路径上，以形成一第一子影像于该感测元件上；
旋转该旋转盘，以使该第二滤光片位于该多个LED芯片的光信号的光路径上，以形成一第二子影像于该感测元件上；以及
旋转该旋转盘，以使该第三滤光片位于该多个LED芯片的光信号的光路径上，以形成一第三子影像于该感测元件上。
4.根据权利要求3所述的圆片级发光二极管芯片检测方法，其特征在于，进行该滤光处理后，还包括：
撷取该第一子影像，并将该第一子影像的信号转换成对应于各该LED芯片的一第一色光信息；
撷取该第二子影像，并将该第二子影像的信号转换成对应于各该LED芯片的一第二色光信息；
撷取该第三子影像，并将该第三子影像内的信号转换成对应于各该LED芯片的一第三色光信息；以及
合并该第一色、第二色及第三色光信息，以得到对应于各该LED芯片的该光场信息。
5.根据权利要求4所述的圆片级发光二极管芯片检测方法，其特征在于，该第一色光信息包括红光光谱及红光发光强度的信息。
6.根据权利要求4所述的圆片级发光二极管芯片检测方法，其特征在于，该第二色光信息包括绿光光谱及绿光发光强度的信息。
7.根据权利要求4所述的圆片级发光二极管芯片检测方法，其特征在于，该第三色光信息包括蓝光光谱及蓝光发光强度的信息。
8.一种圆片级发光二极管芯片检测装置，用于一圆片，该圆片包括一基材以及位于该基材上的多个LED芯片，该多个LED芯片包括多个测试垫，其特征在于，该检测装置包括：
一透明探针卡，包括多个接点，该多个接点分别对应于该多个测试垫，该透明探针卡用以覆盖于该圆片的上方，并以该透明探针卡的该多个接点电性连接该多个测试垫，以对该多个LED芯片进行一点亮测试；
一成像模块，用以使该多个LED芯片发光后的光信号形成一影像；
一影像处理模块，用以撷取该影像，并将该影像的信号转换成对应于各该LED芯片的一光场信息及一位置信息；
一分析模块，耦接至该影像处理模块，并根据各该LED芯片的该光场信息及该位置信息，得到各该LED芯片的光谱及发光强度；以及
一分类模块，耦接该分析模块以及该影像处理模块，以取得各该LED芯片的该位置信息，并根据各该LED芯片的光谱及发光强度，以对该多个LED芯片进行分类。
9.根据权利要求8所述的圆片级发光二极管芯片检测装置，其特征在于，还包括一滤光模块，用以过滤该多个LED芯片的光信号。
10.根据权利要求9所述的检测装置，其特征在于，影像处理模块包括一感测元件，而该滤光模块包括：
一旋转盘；
一第一滤光片，配置于该旋转盘上，用以随着该旋转盘旋转至该多个LED芯片的光信号的光路径上，以形成一第一子影像于该感测元件上；
一第二滤光片，配置于该旋转盘上，用以随着该旋转盘旋转至该多个LED芯片的光信号的光路径上，以形成一第二子影像于该感测元件上；
一第三滤光片，配置于该旋转盘上，用以随着该旋转盘旋转至该多个LED芯片的光信号的光路径上，以形成一第三子影像于该感测元件上。
11.根据权利要求10所述的圆片级发光二极管芯片检测装置，其特征在于，该影像处理模块还包括：
一第一处理单元，用以处理该第一子影像，并将该第一子影像的信号转换成对应于各该LED芯片的一第一色光信息；
一第二处理单元，用以处理该第二子影像，并将该第二子影像的信号转换成对应于各该LED芯片的一第二色光信息；
一第三处理单元，用以处理该第三子影像，并将该第三子影像内的光信号转换成对应于各该LED芯片的一第三色光信息；以及
一合并单元，电性连接至该第一处理单元、第二处理单元及第三处理单元，用以合并该第一色、第二色及第三色光信息，以重现对应于各该LED芯片的该光场信息。
12.根据权利要求11所述的圆片级发光二极管芯片检测装置，其特征在于，该第一色光信息包括红光光谱及红光发光强度的信息。
13.根据权利要求11所述的圆片级发光二极管芯片检测装置，其特征在于，该第二色光信息包括绿光光谱及绿光发光强度的信息。
14.根据权利要求11所述的圆片级发光二极管芯片检测装置，其特征在于，该第三色光信息包括蓝光光谱及蓝光发光强度的信息。
15.一种透明探针卡，用于一圆片，该圆片包括一基材以及位于该基材上的多个LED芯片，各该LED芯片包括一第一测试垫以及一第二测试垫，其特征在于，该透明探针卡包括：
一透明基板；
多条第一透明导电线，配置于该透明基板上，各该第一透明导电线包括多个第一接点，其位置对应于该多个第一测试垫的位置；以及
多条第二透明导电线，配置于该透明基板上，并与该多个第一透明导电线交叉且电性绝缘，各该第二透明导电线包括多个第二接点，其位置对应于该多个第二测试垫的位置。
16.根据权利要求15所述的透明探针卡，其特征在于，该透明基板的材质包括玻璃。
17.根据权利要求15所述的透明探针卡，其特征在于，该多个第一透明导电线及第二透明导电线的材质包括铟锡氧化物。
18.根据权利要求15所述的透明探针卡，其特征在于，该多个第一接点及第二接点为导电凸块。
19.根据权利要求15所述的透明探针卡，其特征在于，该多个第一透明导电线与该多个第二透明导电线互相垂直，且分别用以接收相异的一第一电压与一第二电压。
20.根据权利要求15所述的透明探针卡，其特征在于，各该第一测试垫与对应的该第一接点电性连接，各该第二测试垫与对应的该第二接点电性连接。
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