CN104459568A - 一种led芯片检测分析系统 - Google Patents

Abstract

一种LED芯片检测分析系统，其特征在于，该系统包括印刷电路板、样品台、多个电极、连接插头、电学检测单元、光学检测单元和点连接装置：所述样品台设置于所述印刷电路板的中心，用于安装LED芯片；所述多个电极设置于印刷电路板的周围；所述连接插头与所述多个电极电连接；所述电学检测单元包括电压表、电流源、开关矩阵和输出插头，所述电压表、电流源通过开关矩阵与输出插头电连接，开关矩阵转换输出插头中各个针脚的电连接；所述点连接装置包括点焊机和金属导线，所述点焊机用于将金属导线的两端分别与电极和LED芯片连接。该系统是一种直接对LED芯片进行测试的检测系统。

Description

一种LED芯片检测分析系统

技术领域

本发明涉及一种LED芯片检测系统，特别是一种LED芯片多路检测系统。

背景技术

半导体发光二极管(LED)因其体积小、定向发射光、高亮度、PN结电特性等特点，从而在品质的评价和检测方法方面产生许多新的问题。不同的应用场合，决定了对LED产品的性能要求。从光学性能来看，用于显示的LED，主要是亮度、视角分布、颜色等参数。用于普通照明的LED，更注重光通量、光束的空间分布、颜色、显色特性等参数，而生物应用的LED，则更关心生物有效辐射功率、有效辐射照度等参数。此外，发光二极管既是一种光源，又是一种功率型的半导体器件，因此有关它的质量必须从光学、电学和热学等诸多方面进行综合评价。

从目前LED产品的结构及产业发展的角度看，照明LED产品主要需考虑光学性能、电性能、热性能、辐射安全和寿命等几方面的参数。

光学性能：LED的光学性能主要涉及到光谱、光度和色度等方面的性能要求。根据新制定的行业标准“半导体发光二极管测试方法”，主要有发光峰值波长、光谱辐射带宽、轴向发光强度、光束半强度角、光通量、辐射通量、发光效率、色品坐标、相关色温、色纯度和主波长、显色指数等参数。显示用的LED，主要是视觉的直观效果，因此对相关色温和显色指数不作要求，而照明用的白光LED，上述两个参数就尤为重要，它是照明气氛和效果的重要指标，而色纯度和主波长一般没有要求。

电性能：LED的PN结电特性，决定了LED在照明应用中区别于传统光源的电气性能，即单向非线性导电特性、低电压驱动以及对静电敏感等特点。目前主要的测量参数包括正向驱动电流、正向压降、反向漏电流、反向击穿电压和静电敏感度等。

热性能：照明用LED发光效率和功率的提高是当前LED产业发展的关键问题之一，与此同时，LED的PN结温度及壳体散热问题显得尤为重要，一般用热阻、壳体温度、结温等参数表示。

可靠性和寿命：可靠性指标是衡量LED在各种环境中正常工作的能力。在液晶背光源和大屏幕显示中特别重要。寿命是评价LED产品可用周期的质量指标，通常用有效寿命或终了寿命表示。在照明应用中，有效寿命是指LED在额定功率条件下，光通量衰减到初始值的规定百分比时所持续的时间。

目前对LED的检测主要集中在封装前的晶片检测及封装完成后的成品检测。已有的LED检测方法主要有接触式检测和非接触式检测两大类。接触式检测方法包括常规的电学测量方法、四探针法、Vander Pauw法、OBIC(opticalbeam induced current)法等。常规的电学测量方法，可以注入电流使LED发光，或者通过测量LED管脚之间的电阻来检测，还可以通过二极管电流电压关系来检测pn结参数。接触式检测方法要求检测探针和被测样品直接接触，检测效率低，不仅探针有损耗，同时很可能在检测过程中造成芯片污染，甚至划伤以至报废，通常只能抽检芯片，不适用于大批量生产的在线应用。非接触式检测方法包括无线探针板法、激光SQUID(超导量子干涉仪)法等。无线探针板法需要在晶片上增加额外的发送接收电路实现晶片功能的检测，成本高且效率低。激光SQUID法通过非接触测量光电流产生的磁场分布来实现pn结的检测，但由于磁场变化极其微弱，必须采用超导量子磁强计(SQUID)，检测仪器系统构成非常复杂，且价格昂贵。上面所述的两类检测方法主要用于LED外延片，芯片和成品检测，目前国内外还没有适合在封装前对LED芯片半成品进行检测的方法。

因此，需要一种能够直接对LED芯片进行测试的检测系统。

发明内容

本发明提供一种LED芯片检测分析系统。

本发明的技术方案是：一种LED芯片检测分析系统，其特征在于，该系统包括印刷电路板、样品台、多个电极、连接插头、电学检测单元、光学检测单元、温度传感器和点连接装置：所述样品台设置于所述印刷电路板的中心，用于安装LED芯片；所述电极设置于印刷电路板的周围；所述连接插头与所述多个电极电连接；所述电学检测单元包括电压表、电流源、开关矩阵和输出插头，所述电压表、电流源通过开关矩阵与输出插头电连接，开关矩阵转换输出插头中各个针脚的电连接；所述点连接装置包括点焊机和金属导线，所述点焊机用于将金属导线的两端分别与电极和LED芯片连接。

优选的方案中，所述印刷电路板的周围设置8个电极。

优选的方案还包括连接插头，所述连接插头和输出插头为8针插头。

优选的方案中，所述光学检测单元包括单色仪、光阑和辐射探测器。

优选的方案中，所述光学检测单元包括积分球。

优选的方案中，所述温度传感器集成在印刷电路板上靠近样品台之处。

与现有技术相比，本发明所提供的LED芯片多路检测系统，可以对未封装LED芯片进行直接测量。制备样品时，使用点焊机将LED芯片上的多个特定的点与本检测系统的多个电极进行电连接，形成多种检测电路，可以实现LED电学性能、光学性能、寿命和可靠性等多种检测功能。

附图说明

图1为本发明LED芯片检测分析系统的结构原理图。

图2为LED芯片检测电路示意图。

图3为LED芯片检测电路示意图。

具体实施例

现在参考附图描述本发明的实施例。

如图1所示，本发明提供的一种LED芯片光电性能的多路检测系统，包括：印刷电路板1、样品台2、多个电极3和点连接装置：样品台2设置于所述印刷电路板1的中心，用于安装LED芯片；电极3设置于印刷电路板的周围，如图1中所示设有8个电极(也可视需求，增加或减少电极数量)；所述点连接装置包括点焊机和金属导线(图中未视)，所述点焊机用于将金属导线的两端分别与电极和LED芯片连接。

通常印刷线路板上还安装一个连接插头4，多个电极通过印刷电路与连接插头4电连接，并通过连接插头4与电流源、电压表等电学仪表相连。连接插头可以是4针、8针、12针等多种型号，针数与印刷电路板上的电极数相等。

进行测试之前，需要先进行样品制备工作。首先将LED芯片安装在印刷电路板中心的样品台上；然后在LED芯片上选取多个点，以图2为例，选取8个点，其中4个在P区，另外4个在N区，编号为A-H，与印刷电路板上的8个电极相对应，使用点焊机将金属导线的一端焊接在LED芯片上，另一端连接在相对应的电极上。

将电学检测单元的输出插头与印刷电路板上的连接插头相连，可以进行一系列的电学检测：

电学检测一、P区电阻

通过开关矩阵设置A、B为电流端，C、D为电压端，如图2所示，测量电流I时的电压降V，以此类推，切换B、C为电流输出端，D、A为电压信号端，或切换C、D为电流输出端，A、B为电压信号端等，测量多次并进行数学处理，得到P区电阻。

电学检测二、正向压降和反向击穿电压

通过开关矩阵设置C、F为电流端，D、E为电压端，如图3所示，测量PN结的正向电压降和反向击穿电压。

配合光学检测单元，可进行光学检测：

本发明的主要优点在于它是一个多路检测系统，由于LED的制作过程中，不可避免会产生缺陷，造成区域间的性能不均衡，本发明可以使用PN结上多个不同的点作为输入端，例如从A-D，E-H中分别选取两个点或者多个点的组合，作为输入端，测量LED光学性能的细微差异，可以排除外延片的影响，对LED芯片进行分析，有利于生产工艺的调整及改进。

将制备好的LED样品与单色仪、光阑和辐射探测器等光学元件组成光路，调整被测LED样品使它的机械轴通过探测器孔径的中心，使用电学检测单元中的电流源作为输入，可检测LED芯片的光谱分布和峰值波长。

将制备好的LED样品放置于积分球中，使用电学检测单元中的电流源作为输入，待稳定后检测，可检测光通量、显色指数等光学参数。

LED寿命的检测和失效分析：

从A-D，E-H中分别选取两个点或者多个点的组合，作为输入端，进行LED光衰减测试，同时配合温度传感器实时测量PN结的温度。如果不同的输入端，结温不同，则可以分析LED芯片上不同区域的不同特性。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种LED芯片检测分析系统，其特征在于，该系统包括印刷电路板、样品台、多个电极、连接插头、电学检测单元、光学检测单元、温度传感器和点连接装置：

所述样品台设置于所述印刷电路板的中心，用于安装LED芯片；

所述多个电极设置于印刷电路板的周围；

所述连接插头与所述多个电极电连接；

所述电学检测单元包括电压表、电流源、开关矩阵和输出插头，所述电压表、电流源通过开关矩阵与输出插头电连接，开关矩阵转换输出插头中各个针脚的电连接；

所述点连接装置包括点焊机和金属导线，所述点焊机用于将金属导线的两端分别与电极和LED芯片连接。

2.如权利要求1所述的LED芯片检测分析系统，其特征在于，所述印刷电路板的周围设置8个电极。

3.如权利要求1所述的LED芯片检测分析系统，其特征在于，所述连接插头和输出插头为8针插头。

4.如权利要求1所述的LED芯片检测分析系统，其特征在于，所述光学检测单元包括单色仪、光阑和辐射探测器。

5.如权利要求1所述的LED芯片检测分析系统，其特征在于，所述光学检测单元包括积分球。

6.如权利要求1所述的LED芯片检测分析系统，其特征在于，所述温度传感器集成在印刷电路板上靠近样品台之处。