CN103323762A - 一种用于led芯片及器件的检测装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于LED芯片及器件的检测装置及方法，所述装置包括蓝膜或器件基板装夹夹具，环状阵列测试电极，电源与电参数采集系统。环状阵列测试电极外形为滚筒状，具有多组正负测试探针，检测时，通过同步带轮带动本发明提出的检测装置，并使正负测试探针刚好接触待测LED芯片或器件正负电极，通过电源依次对正在接触基板的一列探针通入扫描电流，同时采集其电参数，完成后同步带轮带动装置滚动至相邻下一列探针，对下一列LED芯片或器件进行测试。本发明所提技术方法效率极高，相比传统检测方法检测效率可提高6-10倍，应用于LED产业会大大提高LED产品检测效率，减少设备损耗，提升产品成本竞争优势具有良好的产业化应用前景。

Description

一种用于LED芯片及器件的检测装置与方法

 

技术领域

本发明涉及领域属于半导体测试领域，尤其涉及一种用于LED芯片及器件检测的装置与方法。

背景技术

LED光源以其高光效，节能，环保，寿命长，响应时间短等诸多优点成为第四代光源，已逐渐开始取代传统光源，在市场显示出广阔的潜力。尤其是大功率LED光源，在照明领域使用量非常巨大。在新兴应用市场不断出现的带动下，近些年LED市场规模快速提升。市场对于LED的需求急剧上升，与之配套的LED生产设备的需求数量也在迅猛增加，市场调研机构DisplaySearch的数据显示，2009年LED市场需求758亿颗；2010年则达960亿颗，年增长率达26%左右。预计到2014年，全球对LED的需求量将超过2000亿颗，是2009年总需求量的将近3倍。素有电子产业世界工厂之称的中国早已成为各大LED装备制装备供应商争相进入的主要市场。LED装备的需求逐渐走向自动化和专业化，技术和科技含量也在逐步的提升和发展。LED检测设备研发进入了一个全面发展的新阶段，要求设备的开发应用创新工艺和创新技术。

但目前我国绝大多数LED厂家均使用国外进口的生产与检测设备。根据LED 光电检测设备产品的功能特点和应用场所，可将其概括为实验室光电检测分析仪器和生产用光电检测设备两大体系。LED 实验室光电检测分析仪器是以产品研发和质量控制为目的，主要用于生产制造企业质量控制、检测服务机构、质检机构以及科研院所研发等各类实验室；而LED生产用光电检测设备则是应规模化生产需求出现，是指嵌入到LED生产企业生产工序中，对生产过程中LED的光、色、电等性能参数进行实时测试与控制检测的设备，对自动化技术及检测效率要求较高。面对越来越多的市场，LED器件的检测对于保证产品质量及一致性尤为重要。目前，LED技术领域测试分选设备技术相对落后，尤其是自动化程度高的自动测试分选装备主要依靠进口，价格昂贵，耗费大量资金，是制约LED器件成本，导致其成本无法下降的重要原因之一。传统的LED检测方法主要是靠两电极点触，即检测完一颗器件再检测另一颗器件，效率低下，同时设备机构动作次数多，造成设备关键零部件损耗严重。此外，这种技术需要稳定可靠，且具有高控制精度的关键部件以保证检测探针的正常工作，系统复杂，元件昂贵，设备成本高。

    综上所述，为应对越来与广阔的LED市场需求，新的高速检测手段的开发极为紧迫，根据现有的解决思路，检测设备的检测效率很难再有所提高，解决上述问题，必须通过新的技术思路，提升检测效率。

发明内容

针对上述技术问题，本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。

本发明专利针对以上技术背景及技术现状，着眼于新的检测手段，通过方法与结构创新，提出一种新型用于LED芯片及器件的检测方法与装置。本发明提出的检测方法不同于传统的LED检测方法，传统检测方式主要是靠两电极点触，检测完一颗器件再检测另一颗器件。本发明采用辊式检测装置，采用扫描方式快速对同一工位的多颗测试对象进行检测，效率可提升6-10倍。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种用于LED芯片及器件的检测装置，包括方框形蓝膜或器件基板装夹夹具、位于蓝膜或器件基板装夹夹具下方的可转动或滚动的环状阵列测试电极辊、电源与电参数采集系统，所述环状阵列测试电极辊包括以工程塑料或电木为材料的空心圆柱状基体，该空心圆柱状基体的侧面沿轴向及周向均匀设置有环状阵列通孔，每个环状阵列通孔内均向外延伸地设置有一根可弹性伸缩的金属测试电极，所述金属测试电极包括正极金属测试电极和负极金属测试电极，沿空心圆柱状基体轴向设置的每一列环状阵列通孔均匀间隔设置，各个正极金属测试电极和负极金属测试电极同电源与电参数采集系统电路连接，所述空心圆柱状基体一端还设置有由步进电机驱动的同步带轮或齿轮。

进一步地，所述蓝膜或器件基板装夹夹具包括可水平移动的上边框夹具和可上下移动的下边框夹具，该蓝膜或器件基板装夹夹具的宽度大于环状阵列测试电极辊的长度，所述下边框夹具设有用于承载和滑动LED基板器件的滑轨。

进一步地，沿空心圆柱状基体轴向上相邻两列环状阵列通孔的中心线的夹角为30-60°。

进一步地，所述金属测试电极包括一端位于金属测试电极外套内的探测针以及弹簧，所述弹簧位于探测针底部与金属测试电极外套内部，使探测针具有可伸缩性，所述金属测试电极外套上还设置有导线。

进一步地，所述金属测试电极外套与环状阵列通孔的配合方式为螺纹配合。

进一步地，所述金属测试电极外套与环状阵列通孔的配合方式为过渡配合，所述空心圆柱状基体内设置有用于调节金属测试电极伸出长度的电极长度调节芯，该电极长度调节芯上相对地设置有与环状阵列通孔轴线重合且直径小于金属测试电极外套的用于穿过导线的过线小孔。

进一步地，所述电源与电参数采集系统包括可编程外部直流电源和电参数采集设备，所述可编程外部直流电源为可编程多通道直流恒流电源，所述电参数采集设备为可编程多通道采集仪。

本发明另一方面提供了一种检测方法，包括步骤：

(1)根据待测LED基板器件上LED单颗器件的间距、金属测试电极间距调整金属测试电极长度，使每列金属测试电极的探测针尖端所处的空间圆周弧长等于LED单颗器件间距；

(2)将待测LED基板器件安放在下边框夹具上，调整好距离后将上边框夹具压放于下边框夹具上；

(3)初始化测试位置，确定第一列探测针序号；

(4)步进电机驱动同步带轮带动环状阵列测试电极辊转动，同时移动待测LED基板器件，使第一列金属测试电极接触到待测LED基板器件上的LED单颗器件的正负电极时，可编程外部直流电源依次对当前接触到LED单颗器件的电极的每个探测针通入设定电流，同时电参数采集设备记录每个测试数据；

或者，

步进电机驱动同步带轮带动环状阵列测试电极辊滚动，使第一列金属测试电极接触到待测LED基板器件上的LED单颗器件的正负电极时，可编程外部直流电源依次对当前接触到LED单颗器件的电极的每个探测针通入设定电流，同时电参数采集设备记录每个测试数据；

(5)测试完一列LED单颗器件后，步进电机驱动同步带轮带动环状阵列测试电极辊转动，同时移动被测LED基板器件，使相邻一列金属测试电极的探测针与下一列LED单颗器件的电极相接触后，重复步骤（4）中通入设定电流及测试数据采集的过程；

或者，

测试完一列LED单颗器件后，步进电机驱动同步带轮带动环状阵列测试电极辊滚动，使相邻一列金属测试电极的探测针与下一列LED单颗器件的电极相接触后，重复步骤（4）通入设定电流及测试数据采集的过程；

(6)当最后一列LED单颗器件测试完成后，步进电机驱动同步带轮带动环状阵列测试电极辊返回初始位置。

进一步地，所述可编程外部直流电源的输出通道数量大于每列金属测试电极正负极组数，电流输入时间及电流切换时间小于10ms。

进一步地，所述电参数采集设备的采集通道数大于每列金属测试电极正负极组数，在收到电流接通测试信号后开始采集数据，完成数据采集后反馈结束信号给可编程外部直流电源，实现电流切换。

本发明提出的用于LED芯片及器件的检测方法与装置具有简单性与普适性，可应用于多种型号的LED检测，检测效率高。与传统检测不同，本发明所提出的技术方案采用滚动触针进行LED器件检测，机构单一动作可实现多个LED器件的测试，相比传统检测手段，可大大提高机构的利用率，较少损耗。此外，本发明所提出的检测装置关键部件测试探针长度可调，同时探针具有柔性，不会压伤或损伤LED器件电极，不会因为基板不平等原因造成个别器件接触不良。本发明具有良好的产业化前景，应用于LED产业会大大提高LED产品检测效率，减少设备损耗，提升产品成本竞争优势。

附图说明

图1为本发明的检测装置结构示意图；

图2为环状阵列测试电极辊轴测示意图；

图3为环状阵列金属测试电极结构主视图；

图4为环状阵列金属测试电极左视剖视图；

图5为LED检测装置线路连接示意图；

图6为本发明装置检测LED器件基板主视图；

图7为本发明装置检测LED器件基板左视图。

图中标示为：1-蓝膜或基板装夹夹具；11-上边框夹具；12-下边框夹具；2-环状阵列测试电极辊；21-空心圆柱状基体；22-金属测试电极正极；23-金属测试电极负极；24-同步带轮；3-电源与电参数采集系统，31-可编程外部直流电源；32-电参数采集设备；221-金属测试电极外套；222-弹簧；223-探测针；224-导线；4-电极长度调节芯； 5-LED基板器件；51-LED单颗器件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一：

如图1至图5所示，一种用于LED芯片及器件的检测装置，包括方框形蓝膜或器件基板装夹夹具1、位于蓝膜或器件基板装夹夹具1下方的可转动环状阵列测试电极辊2、电源与电参数采集系统3，所述环状阵列测试电极辊2包括以工程塑料或电木为材料的空心圆柱状基体21，该空心圆柱状基体21的侧面沿轴向及周向均匀设置有环状阵列通孔，每个环状阵列通孔内均向外延伸地设置有一根可弹性伸缩的金属测试电极，所述金属测试电极包括正极金属测试电极22和负极金属测试电极23，沿空心圆柱状基体21轴向设置的每一列环状阵列通孔均匀间隔设置，各个正极金属测试电极22和负极金属测试电极23同电源与电参数采集系统3电路连接，所述空心圆柱状基体21一端还设置有由步进电机驱动的同步带轮24。

所述蓝膜或器件基板装夹夹具1包括水平移动的上边框夹具11和可上下移动的下边框夹具12，该蓝膜或器件基板装夹夹具1的宽度大于环状阵列测试电极辊2的长度，所述下边框夹具12设有用于承载和滑动LED基板器件5的滑轨。

沿空心圆柱状基体21轴向上相邻两列环状阵列通孔的中心线的夹角为60°。

所述金属测试电极包括一端位于金属测试电极外套221内的探测针223以及弹簧222，所述弹簧222位于探测针223底部与金属测试电极外套221内部，使探测针213具有可伸缩性，所述金属测试电极外套221上还设置有导线224。

所述金属测试电极外套221与环状阵列通孔的配合方式为过渡配合，所述空心圆柱状基体21内设置有用于调节金属测试电极伸出长度的电极长度调节芯4，该电极长度调节芯4直径为10mm，使测试金属电极伸出环状阵列测试电极辊2外的长度为5mm，探测针223直径1mm，尖端距离为3mm，正极金属测试电极22和负极金属测试电极23的针尖间距为5mm，与待测LED单颗器件51正负电极间距一致。每一列共10对正极金属测试电极22和负极金属测试电极23，共6列均匀分布在环状阵列测试电极辊2的周围。

该电极长度调节芯4上相对地设置有与环状阵列通孔轴线重合且直径小于金属测试电极外套221的用于穿过导线的过线小孔。

所述电源与电参数采集系统3包括可编程外部直流电源31和电参数采集设备32，所述可编程外部直流电源31为可编程多通道直流恒流电源，所述电参数采集设备32为可编程多通道采集仪。

实施例二：

    本实施与实施例1不同在于，金属测试电极外套221以螺纹连接方式固定于空心圆柱状基体21的上，螺纹位于金属测试电极外套221外表面以及空心圆柱状基体21的环状阵列通孔内表面，金属测试电极的伸出长度可通过旋转螺纹圈数调节，此实施例可不使用用调整芯。

实施例三：

    本实施例与实施例一的区别在于：插入的电极长度调节芯4直径为2mm，测试金属电极伸出环状阵列测试电极辊2外的长度为1mm，探测针223直径为0.2mm，尖端距离为0.5mm，正极金属测试电极22和负极金属测试电极23针尖间距为2mm，与待测LED单颗器件51正负电极间距一致。每一列共20对正极金属测试电极22和负极金属测试电极23，共12列均匀分布在环状阵列测试电极辊2的周围。本实施例更适合于器件尺寸较小，LED基板上器件排布密度较大的应用场合。

实施例四：

一种用于LED芯片及器件的检测方法，包括步骤：

（1）根据待测LED基板器件5上LED单颗器件51的间距、金属测试电极间距调整金属测试电极长度，使每列金属测试电极的探测针223尖端所处的空间圆周弧长等于为0.5mm；

（2）将大小为3.5mm×3.5mm，10行10列，间距0.5mm的待测LED基板器件5安放在下边框夹具12上，调整好距离后将上边框夹具11压放于下边框夹具12上；

（3）初始化测试位置，确定第一列探测针223序号；

（4）步进电机驱动同步带轮24带动环状阵列测试电极辊2转动或滚动，使第一列金属测试电极接触到待测LED基板器件5上的LED单颗器件51的正负电极时，可编程外部直流电源31依次对当前接触到LED单颗器件51的电极的每个探测针223通入设定电流，同时电参数采集设备32记录每个测试数据，测试时检测装置与基板位置示意如图6所示；

（5）测试完一列LED单颗器件51后，步进电机驱动同步带轮24带动环状阵列测试电极辊2滚动，使相邻一列金属测试电极的探测针223与下一列LED单颗器件51的电极相接触后，重复步骤（4）通入设定电流及测试数据采集的过程；

（6）当最后一列LED单颗器件51测试完成后，步进电机驱动同步带轮24带动环状阵列测试电极辊2返回初始位置。

所述可编程外部直流电源31的输出通道数量大于每列金属测试电极正负极组数，电流输入时间及电流切换时间小于10ms。

所述电参数采集设备32的采集通道数大于每列金属测试电极正负极组数，在收到电流接通测试信号后开始采集数据，完成数据采集后反馈结束信号给可编程外部直流电源31，实现电流切换。

实施例五：

如图6、7所示，一种用于LED芯片及器件的检测方法，包括步骤：

（1）根据待测LED基板器件5上LED单颗器件51的间距、金属测试电极间距调整金属测试电极长度，使每列金属测试电极的探测针223尖端所处的空间圆周弧长等于为0.2mm；

（2）将大小为1.6mm×0.8mm，10行10列，间距0.2mm的待测LED基板器件5安放在下边框夹具12上，调整好距离后将上边框夹具11压放于下边框夹具12上；

（3）初始化测试位置，确定第一列探测针223序号；

（4）步进电机驱动皮带轮带动环状阵列测试电极辊2转动，同时移动待测LED基板器件5，使第一列金属测试电极接触到待测LED基板器件5上的LED单颗器件51的正负电极时，可编程外部直流电源31依次对当前接触到LED单颗器件51的电极的每个探测针223通入设定电流，同时电参数采集设备32记录每个测试数据，测试时检测装置与基板位置示意如图6所示；

（5）测试完一列LED单颗器件51后，步进电机驱动同步带轮24带动环状阵列测试电极辊2转动，，同时移动被测LED基板器件5，使相邻一列金属测试电极的探测针223与下一列LED单颗器件51的电极相接触后，重复步骤（4）通入设定电流及测试数据采集的过程；

（6）当最后一列LED单颗器件51测试完成后，步进电机驱动同步带轮24带动环状阵列测试电极辊2返回初始位置。

所述可编程外部直流电源31的输出通道数量大于每列金属测试电极正负极组数，电流输入时间及电流切换时间小于10ms。

所述电参数采集设备32的采集通道数大于每列金属测试电极正负极组数，在收到电流接通测试信号后开始采集数据，完成数据采集后反馈结束信号给可编程外部直流电源31，实现电流切换。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于LED芯片及器件的检测装置，其特征在于：包括方框形蓝膜或器件基板装夹夹具(1)、位于蓝膜或器件基板装夹夹具(1)下方的可转动或滚动的环状阵列测试电极辊(2)、电源与电参数采集系统(3)，所述环状阵列测试电极辊(2)包括以工程塑料或电木为材料的空心圆柱状基体(21)，该空心圆柱状基体(21)的侧面沿轴向及周向均匀设置有环状阵列通孔，每个环状阵列通孔内均向外延伸地设置有一根可弹性伸缩的金属测试电极，所述金属测试电极包括正极金属测试电极(22)和负极金属测试电极(23)，沿空心圆柱状基体(21)轴向设置的每一列环状阵列通孔均匀间隔设置，各个正极金属测试电极(22)和负极金属测试电极(23)同电源与电参数采集系统(3)电路连接，所述空心圆柱状基体(21)一端还设置有由步进电机驱动的同步带轮(24)。

2.根据权利要求1所述的一种用于LED芯片及器件的检测装置，其特征在于：所述蓝膜或器件基板装夹夹具(1)包括可水平移动的上边框夹具(11)和可上下移动的下边框夹具(12)，该蓝膜或器件基板装夹夹具(1)的宽度大于环状阵列测试电极辊(2)的长度，所述下边框夹具(12)设有用于承载和滑动LED基板器件(5)的滑轨。

3.根据权利要求1所述的一种用于LED芯片及器件的检测装置，其特征在于：沿空心圆柱状基体(21)轴向上相邻两列环状阵列通孔的中心线的夹角为30-60°。

4.根据权利要求1所述的一种用于LED芯片及器件的检测装置，其特征在于：所述金属测试电极包括一端位于金属测试电极外套(221)内的探测针(223)以及弹簧(222)，所述弹簧(222)位于探测针(223)底部与金属测试电极外套(221)内部，使探测针(223)具有可伸缩性，所述金属测试电极外套(221)上还设置有导线(224)。

5.根据权利要求4所述的一种用于LED芯片及器件的检测装置，其特征在于：所述金属测试电极外套(221)与环状阵列通孔的配合方式为螺纹配合。

6.根据权利要求4所述的一种用于LED芯片及器件的检测装置，其特征在于：所述金属测试电极外套(221)与环状阵列通孔的配合方式为过渡配合，所述空心圆柱状基体(21)内设置有用于调节金属测试电极伸出长度的电极长度调节芯(4)，该电极长度调节芯(4)上相对地设置有与环状阵列通孔轴线重合且直径小于金属测试电极外套(221)的用于穿过导线的过线小孔。

7.根据权利要求1所述的一种用于LED芯片及器件的检测装置，其特征在于：所述电源与电参数采集系统(3)包括可编程外部直流电源(31)和电参数采集设备(32)，所述可编程外部直流电源(31)为可编程多通道直流恒流电源，所述电参数采集设备(32)为可编程多通道采集仪。

8.一种采用权利要求1-7任一项所述的LED芯片及器件的检测装置的检测方法，其特征在于，包括步骤：

(1)根据待测LED基板器件(5)上LED单颗器件(51)的间距、金属测试电极间距调整金属测试电极长度，使每列金属测试电极的探测针(223)尖端所处的空间圆周弧长等于LED单颗器件(51)间距；

(2)将待测LED基板器件5安放在下边框夹具(12)上，调整好距离后将上边框夹具(11)压放于下边框夹具(12)上；

(3)初始化测试位置，确定第一列探测针(223)序号；

(4)步进电机驱动同步带轮(24)带动环状阵列测试电极辊(2)转动，同时移动待测LED基板器件(5)，使第一列金属测试电极接触到待测LED基板器件(5)上的LED单颗器件(51)的正负电极时，可编程外部直流电源(31)依次对当前接触到LED单颗器件(51)的电极的每个探测针(223)通入设定电流，同时电参数采集设备(32)记录每个测试数据；

   或者，

步进电机驱动同步带轮(24)带动环状阵列测试电极辊(2)滚动，使第一列金属测试电极接触到待测LED基板器件(5)上的LED单颗器件(51)的正负电极时，可编程外部直流电源(31)依次对当前接触到LED单颗器件(51)的电极的每个探测针(223)通入设定电流，同时电参数采集设备(32)记录每个测试数据；

(5)测试完一列LED单颗器件(51)后，步进电机驱动同步带轮(24)带动环状阵列测试电极辊(2)转动，同时移动被测LED基板器件(5)，使相邻一列金属测试电极的探测针(223)与下一列LED单颗器件(51)的电极相接触后，重复步骤（4）中通入设定电流及测试数据采集的过程；

    或者，

测试完一列LED单颗器件(51)后，步进电机驱动同步带轮(24)带动环状阵列测试电极辊(2)滚动，使相邻一列金属测试电极的探测针(223)与下一列LED单颗器件(51)的电极相接触后，重复步骤（4）通入设定电流及测试数据采集的过程；

(6)当最后一列LED单颗器件(51)测试完成后，步进电机驱动同步带轮(24)带动环状阵列测试电极辊(2)返回初始位置。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于：所述可编程外部直流电源(31)的输出通道数量大于每列金属测试电极正负极组数，电流输入时间及电流切换时间小于10ms。

10.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于：所述电参数采集设备(32)的采集通道数大于每列金属测试电极正负极组数，在收到电流接通测试信号后开始采集数据，完成数据采集后反馈结束信号给可编程外部直流电源(31)，实现电流切换。

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