CN104502828B - 一种倒装led芯片在线检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种倒装LED芯片在线检测方法，该方法所涉及的检测装置包括盘片装载台、运输传输系统、收光测试组件、探针工作台以及探测对准系统，其中，该在线检测方法为：在工作中，运输传送系统可以运输盘片工作台到合适的工作区域，调整位姿之后，启动探测对准系统对探针工作台进行控制，使探针与待测试的芯片接触通电，使芯片发亮，从而收光测试组件可以对其进行检测。按照本发明的机械结构，能够成功地解决倒装LED芯片电机和发光面不同侧的问题，并且采用了精密图像运动控制技术，实现了倒装LED芯片的高速精密测试，加快了芯片的检测效率。

Description

一种倒装LED芯片在线检测方法

技术领域

本发明属于倒装LED芯片检测领域，更具体地，涉及一种面向倒装LED芯片的全自动在线检测方法。

背景技术

倒装LED芯片较之传统正装LED芯片，光效和生产成本均有不同程度的改善，倒装LED芯片的重要性也愈发突出，同时也对其对应的检测技术与设备提出了新的要求，倒装LED芯片在线检测设备用于完成倒装LED芯片光电参数的检测并按参数分类生成统一的数据文档，配合LED分选设备实现对倒装LED芯片的分类，提升产品附加值。

而随着倒装LED芯片的大规模应用，且常用的正装LED芯片的检测设备亦不能简单照搬过来使用，因此，开发新的倒装LED芯片的检测测试设备和方法也随之显得极为重要，例如现有技术中的专利文献CN103149524A公开了一种倒装LED芯片的测试机及其测试方法，但是该种测试机和测试方法具有如下的技术缺陷：(1)没有考虑到如何更好地实现各组成部件的快速配合；(2)没有考虑到如何提高收光测试的效率和测试精度如何提高。随着LED行业的快速发展和倒装LED芯片生产技术的提高，必须研发更好地针对倒装LED芯片的快速在线检测设备。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种倒装LED芯片在线检测方法，由此解决倒装LED芯片智能、快速和精确测量的问题。

本发明提出了一种倒装LED芯片在线检测方法，其特征在于，该在线检测方法包括如下的步骤：

(Ⅰ)运输传输组件将载物台上的待测试芯片移动至扫描区，精密对准系统中的摄像头扫描盘片中待测试倒装LED芯片的位姿；

(Ⅱ)完成步骤(Ⅰ)后，运输传输组件将载物台上的即将要被测试的待测试芯片移动至收光测试组件中的积分球的收光口的上方；

(Ⅲ)所述收光测试组件中的积分球升降装置向上运动并带动所述积分球上升，使该积分球的收光口对准待测试的倒装LED芯片的发光侧并顶紧盘片，所述积分球的收光口设置有平面的板片，该板片在靠近盘片的平面设计成可以贴紧盘片，所述板片的材料为透光率在92％以上且硬度在莫氏硬度6以上；

(Ⅳ)探针测试平台中的探针升降装置控制探针向下运动并对准倒装LED芯片的两极，对准之后，所述探针测试平台上的探针座给所述探针通电并点亮倒装LED芯片，所述收光测试组件收光之后传送予后续的光学参数分析装置完成测试；

(Ⅴ)完成上述的测试步骤之后，所述积分球向下运动，所述探针向上运动，整个倒装LED芯片测试装置在所述运输传输组件的运动下带动所述盘片运动到下一个待测试倒装LED芯片的点，由此再次完成完成步骤(Ⅰ)-(Ⅴ)，直至完成所述盘片上所有倒装LED芯片的测试。

进一步地，所述步骤(1)中的扫描该位姿的方式在于：利用图像识别与处理，计算出盘片上阵列摆放的每个待测试的倒装LED芯片移动到待测试区域的运输传输组件的运动矢量坐标，并规划好盘片上的每个待测试倒装LED芯片的测试顺序。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由能够取得下列有益效果：

(1)按照本发明的测试方法，能够成功解决倒装LED芯片电极和发光面不同侧的问题；

(2)本方法按照严密的控制步骤，在三个维度的精密配合，实现工作台高速精密定位，加快芯片检测效率；

(3)按照本发明的方法，将石英玻璃装到积分球的收光口处，在收光测试组件上升的时候，能够使积分球贴近盘片对准发光面，不仅使机械结构更紧凑，而且更利于积分球收光并防止灰尘进入积分球。

总之，按照本发明设计的在线检测方法，具有定位精度高、整机稳定性好等突出优点。

附图说明

图1是执行本发明倒装LED芯片检测方法的检测装置的整体结构示意图；

图2是执行本发明倒装LED芯片方法的检测装置中的盘片工作台和运输传输系统的细节示意图；

图3是执行本发明倒装LED芯片方法的检测装置的俯视图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-工作台模块 2-收光测试组件 3-运输传输组件 4-探针测试平台 5-精密对准系统 7-扫描区 8-检测区 9-底座 10-支架 11-载物台 111-盘片 12-旋转轴电机 21-积分球组件 211-积分球模块 212-积分球夹具 213-积分球升降装置 2131-气缸固定板2132-推进气缸 2111-积分球 2112-积分球90°转接头 221-亮度探头 31-X轴模块32-Y轴模块 311-X轴基座 312-X轴导轨 313-X轴驱动装置 321-Y轴基座 322-Y轴导轨 323-Y轴驱动装置 41-探针座 42-探针座升降装置 43-探针

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

另外本发明提出了一种LED倒装LED芯片的在线检测方法，其中该方法包括如下的步骤：

(1)运输传输组件将载物台11上的待测试芯片移动至扫描区7，精密对准系统5中的摄像头扫描盘片111中待测试倒装LED芯片的位姿，扫描该位姿的方式在于，利用图像识别与处理的方式，计算出盘片111上阵列摆放的每个待测试的倒装LED芯片移动到待测试区域的运输传输组件3的运动矢量坐标，并规划好盘片111上的每个待测试倒装LED芯片的测试顺序；

(1)运输传输组件3将载物台11的上的即将要被测试的待测试芯片移动至积分球2111的收光口的上方；

(2)积分球升降装置213向上运动并使积分球2111上升并顶紧盘片111，使该积分球2111的收光口对准待测试的倒装LED芯片的发光侧，并且该积分球2111的收光口设置有平面的石英玻璃，该石英玻璃在靠近盘片的平面设计成可以贴紧盘片的设计，可以在测试中使积分球2111的收光口贴紧盘片111；

(3)探针测试平台4中的探针升降装置43控制探针43向下运动并对准倒装LED芯片的两极，在探针43对准的过程中，石英玻璃除了能达到更好的贴紧收光的效果之外，还能给予待测试芯片在探针下压的过程中的一种支撑力，使待测试芯片在测试状态中的位姿更加稳定，增强测试的可靠性；

(4)对准之后，探针座41给探针43通电并点亮倒装LED芯片，积分球2111收光之后传送予后续的光学参数分析装置完成测试。

完成上述的测试步骤之后，积分球2111向下运动，探针43向上运动，整个倒装LED芯片测试装置在运输传输组件3的运动下带动盘片111运动到下一个待测试倒装LED芯片的点，由此再次完成完成步骤(1)-(4)，从而完成盘片111上所有倒装LED芯片的测试。

本实施例中倒装LED芯片在线检测方法所涉及的倒装LED芯片测试装置包括工作台模块1、收光测试组件2、运输传输组件3、探针测试平台4、精密对准系统5；

其中工作台模块1包括载物台11、旋转轴电机12；

其中收光测试组件2包括积分球组件21和光学测试组件，其中积分球模块21包括积分球模块211、积分球夹具212、积分球升降装置213；

其中积分球模块211包括积分球2111、积分球90°转接头2112；

光学测试组件包括亮度探头221、光纤以及后续的光学参数分析装置；积分球升降装置213包括气缸固定板2131、推进气缸2132；积分球2111装置的开口设置有平面的板片，该板片在靠近盘片的平面设计成可以贴紧盘片，板片的材料为透光率在92％以上且硬度在莫氏硬度6以上，具体可为石英玻璃、K9玻璃、熔石英、宝石、氟化钙和氟化镁等；

运输传输组件3包括X轴模块31、Y轴模块32；其中X轴模块31包括X轴基座311、X轴导轨312，以及驱动所述X轴基座311沿X轴导轨312往复运动的X轴驱动装置313，该X轴驱动装置可为电机等；Y轴模块32包括Y轴基座321、Y轴导轨322，以及驱动所述Y轴基座321沿Y轴导轨322往复运动的Y轴驱动装置323，该Y轴驱动装置可为电机等；

其中探针测试平台4包括探针座41、探针座升降装置42、探针43；探针座升降装置42可控制探针座41上下移动，从而控制探针43与待测试倒装LED芯片的引脚接触和脱离，而探针座41可给探针43通电，从而实现LED芯片的通电点亮状态下的光学参数测试。

精密对准系统5包括两个视觉系统，一个位于扫描区7、一个位于检测区8；

进一步地，本实施方式中所涉及的倒装LED芯片在线检测装置的设置情况如下：

本发明的倒装LED芯片LED在线检测装置设置于一底座9上，底座上设置一支架10；运输传输组件3用于装载待测试的LED倒装LED芯片，其设置于支架10的下方，收光测试组件2设置于底座9上，探针测试平台4设置于支架10上，即是通过运输传输组件3的运动将载物台运输到检测区8，设置于支架10上的探针测试平台4控制探针43与待测试的LED倒装LED芯片的引脚接触，通电点亮LED发光芯片，设置于底座9上的收光测试组件3上升对准待测试倒装LED芯片的发光侧，进而对其光学参数进行检测。

其中载物台11设置于X轴基座311上，可在X轴驱动装置的作用下随着X轴基座311在X方向上往复运动，其中载物台上设置有盘片111，其用来装载待测试的倒装LED芯片，其中旋转轴电机12的带动皮带缠绕于盘片111上，从而可以实现盘片的旋转运动，达到调整待测试LED倒装LED芯片的位姿的目的，其中盘片111上装载有若干个待测试的倒装LED芯片；

本发明中，在线检测方法对应的在线检测整体装置的工作原理如下：

首先由传输运输组件3的X轴模块31、Y轴模块32将载物台11移动至扫描区7的视觉系统的下方，通过旋转轴电机12来调整盘片的姿态，进行视觉设定，该视觉设定主要涉及图像处理相关的设定，目的是找到待测试芯片在检测区视觉系统正下方的电机坐标，视觉设定后可开始进行扫描动作，其中扫描动作需要得到盘片上各芯片的位置和姿态，扫描的完成主要由传输运输组件3的X轴模块31、Y轴模块32以及扫描区的视觉系统配合完成，因为扫描系统需要得到盘片111上放置的各芯片的位置和姿态。

扫描完成后的盘片111通过传输运输组件3运输至检测区8的视觉系统的下方，完成后探针测试平台4的探针座升降装置42升降，待探针座41中的探针43的针尖触碰到芯片，调整收光测试组件2中的积分球升降装置213，使积分球2111顶紧盘片111，并进行试检，试检通过之后即可开始进行光学参数的检测，完成在线检测后探针43上升，运输传输组件3的X轴模块31、Y轴模块32和旋转轴电机12配合调整盘片111，使探针座41上的探针43对准下一个待测试的LED倒装LED芯片，进行下一个芯片的检测，如此反复。

其中本发明的收光测试组件2的具体设置情况如下：

将石英玻璃设置在积分球2111的收光口处，不仅使机械结构更加紧凑，而且更有利于积分球2111收光并防止灰尘进入积分球2111。产生足够的力，作为一个支撑面，来对待测试芯片提供足够向上的支撑力，以解决待测试芯片的姿态在测试引脚下压接触时的不稳定性的问题。积分球升降装置213包括气缸固定板2131以及推进气缸2132，气缸固定板2131固定于底座9上，推进气缸2132主体嵌于底座9内部，其中收光测试组件2的积分球夹具212为支架形式，其设置于推进气缸2132的滑块上，积分球2111的一侧通过光纤连接到后续的光学参数分析装置，积分球2111的另外一侧设置有亮度探头221，积分球2111的出光口设置有遮光片，其中积分球2111的出光口的下部还设置有积分球90°转接头2112，其作用是将垂直的收光转化为水平方向的收光通过光纤转出，由此可以解决积分球2111在上升和下降的过程中对收光的光纤产生弯折，由此带来的测试收光的损耗。

本发明通过巧妙的机械设计将收光组件积分球、亮度传感器、光纤等置于倒装LED芯片发光平面下方，成功解决倒装LED芯片检测问题，并可应用于倒装芯片的在线测试，具有较高的市场竞争力。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种倒装LED芯片在线检测方法，其特征在于，该在线检测方法包括如下的步骤：

(Ⅰ)运输传输组件(3)将载物台(11)上的待测试芯片移动至扫描区(7)，精密对准系统(5)中的摄像头扫描盘片(111)中待测试倒装LED芯片的位姿，利用图像识别与处理，计算出所述盘片(111)上阵列摆放的每个待测试的倒装LED芯片移动到待测试区域的运输传输组件(3)的运动矢量坐标，并规划好所述盘片(111)上的每个待测试倒装LED芯片的测试顺序；

(Ⅱ)完成步骤(Ⅰ)后，运输传输组件(3)将载物台(11)上的即将要被测试的待测试芯片移动至收光测试组件(2)中的积分球(2111)的收光口的上方，在待测试芯片移动时，通过旋转轴电机带动盘片旋转，从而实现调整芯片的位姿；

(Ⅲ)所述收光测试组件(2)中的积分球升降装置(213)向上运动并带动所述积分球(2111)上升，使该积分球(2111)的收光口对准待测试的倒装LED芯片的发光侧并顶紧盘片(111)，所述积分球(2111)的收光口设置有平面的板片，该板片在靠近盘片的平面设计成可以贴紧盘片，所述板片的材料为透光率在92％以上且硬度在莫氏硬度6以上，所述积分球(2111)的一侧通过光纤连接到后续的光学参数分析装置，该积分球(2111)的另外一侧设置有亮度探头(221)，该积分球(2111)的出光口设置有遮光片，其中积分球(2111)的出光口的下部还设置有积分球90°转接头(2112)，其作用是将垂直的收光转化为水平方向的收光通过光纤转出，由此可以解决积分球(2111)在上升和下降的过程中对收光的光纤产生弯折带来的测试收光的损耗；

(Ⅳ)探针测试平台(4)中的探针座升降装置(42)控制探针(43)向下运动并对准倒装LED芯片的两极，对准之后，所述探针测试平台(4)上的探针座(41)给所述探针(43)通电并点亮倒装LED芯片，所述收光测试组件(2)收光之后传送予后续的光学参数分析装置完成测试；

(Ⅴ)完成上述的测试步骤之后，所述积分球(2111)向下运动，所述探针(43)向上运动，整个倒装LED芯片测试装置在所述运输传输组件(3)的运动下带动所述盘片(111)运动到下一个待测试倒装LED芯片的点，由此再次完成完成步骤(Ⅰ)-(Ⅴ)，直至完成所述盘片(111)上所有倒装LED芯片的测试。