CN113471092A - Led芯片无接触检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种LED芯片无接触检测装置及方法，带有第一导电板的第一基板、带有第二导电板的第二基板、位移装置、光信号检测系统、电信号检测系统和供电系统；所述第一基板尺寸不大于待测LED芯片的尺寸，且不与待测LED芯片发生接触；所述第二基板用于承载待测LED芯片；所述位移装置用于控制第一基板和第二基板的相对位置；所述光信号检测系统用于检测LED芯片的发光信息；所述电信号检测系统用于检测LED芯片的电信号；所述供电系统分别连接第一导电板和第二导电板。每次只检测一颗LED芯片，可以同时完成对单颗LED芯片的电信号和光信号的采集，避免了传统LED芯片检测过程中，探针对LED芯片的损害，有利于提高检测芯片使用可靠性，延长LED芯片实际使用寿命。

Description

LED芯片无接触检测装置及方法
技术领域
本发明属于显示发光器件检测技术领域，尤其涉及一种LED芯片无接触检测装置及方法。
背景技术
LED作为一种变革型的显示技术，已被证实相对于普通光源来说具备高效环保、体积小、寿命长、高清晰度、反应时间快等诸多优势，因此在显示、医疗、照明、交通指示灯多个方面得到广泛应用，并被大众所接受。
微型LED作为LED技术的重要分支之一，既继承了LED的绝大部分优点，同时又在对比度，饱和度，响应效率方面具有LED无可比拟的优势，因而受到了世界范围内各国专家和技术人员的高度关注。但传统的方法是通过高贞数探针对LED芯片阵列的每一颗微型LED芯片进行接触，这样不可避免的会对LED芯片造成损害。中国专利（201780084326.9、201880019926.1）在这方面做出了努力，通过使用场板，经由位移电流耦合装置注入电流来功能地测试LED阵列。该方法在很大程度上解决了LED芯片阵列接触的问题，但该方法无法只能同时探测一个区域的LED芯片发光与否，无法逐一测量每个LED芯片光学和电学信号，因此在实际使用过程中应用价值不大。这是因为对于LED芯片，其电性能同样重要，而中国专利（201780084326.9、201880019926.1）无法完成对单一芯片的电性能测试。逐一测量每个LED芯片光学和电学信号对LED芯片检测成功率和提升后续工艺的合格率至关重要。
发明内容
针对现有技术的缺陷和不足，本发明提出一种LED芯片无接触检测装置及方法，通过无接触的方式实现对单颗LED芯片的电信号和光信号的同步采集。在发明专利（201780084326.9）和（201880019926.1）的基础上，克服了仅仅能批量检测LED发光与否，但不能获得每个LED光学和电学特性的缺点；同时也避免了传统LED芯片检测过程中，探针对LED芯片的损害，有利于提高检测芯片使用可靠性，延长LED芯片实际使用寿命。
其可以通过无接触的方式实现对单颗LED芯片的电信号和光信号的同步采集，可以克服传统检测方式中对LED芯片造成物理性破坏或者检测信号不够丰富的缺点。其特征在于，所述LED芯片无损检测装置包括第一基板、设置于所述第一基板下表面的第一导电层、第二基板、第二导电层、位移装置、光信号检测系统、电信号检测系统、供电系统。其特征还在于，所述第一基板尺寸不大于所述LED芯片的尺寸，进行LED芯片检测时，每次只检测一颗LED芯片。LED芯片阵列无损检测步骤如下：（1）将LED芯片阵列放置于所述第二基板上表面，（2）所述第一基板在垂直方向靠近但不接触所检测的LED芯片，（3）所述供电系统在所述第一导电层和所述第二导电层之间施加电信号，所述光信号检测系统记录所检测LED芯片的发光信息，所述电信号检测系统记录所检测LED芯片的电信号，（4）所述供电系统结束供电，通过所述位移装置使得所述第一基板和所述光信号检测系统对准下一颗待检测芯片位置，所述供电系统恢复供电，所述光信号检测系统记录所检测LED芯片的发光信息，所述电信号检测系统记录所检测LED芯片的电信号。重复以上（3）、（4）步骤直至所有LED芯片检测完毕。本发明提出的LED芯片无损检测方法中，每次只检测一颗LED芯片，可以同时完成对单颗LED芯片的电信号和光信号的采集，避免了传统LED芯片检测过程中，探针对LED芯片的损害，有利于提高检测芯片使用可靠性，延长LED芯片实际使用寿命。
本发明具体采用以下技术方案：
一种LED芯片无接触检测装置，其特征在于，包括：带有第一导电板的第一基板、带有第二导电板的第二基板、位移装置、光信号检测系统、电信号检测系统和供电系统；
所述第一基板尺寸不大于待测LED芯片的尺寸，且不与待测LED芯片发生接触；
所述第二基板用于承载待测LED芯片；
所述位移装置用于控制第一基板和第二基板的相对位置；
所述光信号检测系统用于单颗检测LED芯片的发光信息；
所述电信号检测系统用于单颗检测LED芯片的电信号；
所述供电系统分别连接第一导电板和第二导电板。
进一步地，所述第一导电板设置在第一基板的下表面；所述第二导电层设置在第二基板的上表面或下表面。
进一步地，所述第一导电板的下表面设置有阻隔层。该阻隔层包括但不限于气体、液体、固体，及其组合。
进一步地，第一基板同时位于第二基板的同侧，并且所述第一基板位于所述光电检测系统和所述第二基板之间；所述第一基板、第一导电板和阻隔层在所检测LED芯片发光波长范围内的光透过率大于30%。
进一步地，所述第一基板及所述第一导电层横向尺寸在10nm到5mm的范围；所述第一导电层和所检测的LED芯片的垂直距离为10 nm到1 cm 范围。
进一步地，所述光信号检测系统和第一基板分别位于第二基板的异侧，所述第二基板和第二导电板在所检测LED芯片发光波长范围内的光透过率大于30%。
进一步地，所述供电系统输出的电压波形包括：正弦波或方波或锯齿波或脉冲波或噪声或指数上升/下降或心电图或高斯或半正矢或洛仑兹或双音频或谐波或视频信号或雷达信号或 DC 电压，及其组合。在与供电系统的连接关系中，可以是第一导电层接地、供电系统输出的电信号施加在第二导电层，也可以是供电系统输出的电信号施加在第一导电层、第二导电层接地。
进一步地，所述光信号检测系统包括：亮度检测器、光谱分析仪和光透镜组。
进一步地，所述电信号检测系统包括：信号放大器、电流分析仪和电压分析仪。
对于位移装置，可以是第一基板和所述光信号检测系统位置固定，第二基板、第二导电层、LED芯片阵列移动；也可以是第一基板和所述光信号检测系统移动，第二基板、第二导电层、LED芯片阵列固定。
以及根据以上LED芯片无接触检测装置的检测方法，其特征在于,包括以下步骤：
步骤S1：将LED芯片阵列放置于所述第二基板上表面；
步骤S2：控制所述第一基板在垂直方向靠近但不接触所检测的单颗LED芯片；
步骤S3：所述供电系统在第一导电层和所述第二导电层之间施加电信号，所述光信号检测系统记录所检测单颗LED芯片的发光信息，所述电信号检测系统记录所检测单颗LED芯片的电信号；
步骤S4：所述供电系统结束供电，通过所述位移装置使第一基板和光信号检测系统对准下一颗待检测芯片位置，所述供电系统恢复供电，所述光信号检测系统记录所检测单颗LED芯片的发光信息，所述电信号检测系统记录所检测单颗LED芯片的电信号；
步骤S5：重复步骤S3-步骤S4直至所有LED芯片检测完毕。
与现有技术相比，本发明及其优选方案每次只检测一颗LED芯片，可以同时完成对单颗LED芯片的电信号和光信号的采集，避免了传统LED芯片检测过程中，探针对LED芯片的损害，有利于提高检测芯片使用可靠性，延长LED芯片实际使用寿命。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
图1为本发明实施例LED芯片无接触检测装置的截面结构示意图。
图2为本发明实施例LED芯片无接触检测装置的俯视示意图。
图3为本发明实施例一的第一基板和所述光信号检测系统位置固定，第二基板、第二导电层、LED芯片阵列移动的整体运动过程示意图。
图4为本发明实施例的LED芯片无损阵列检测方法及装置的单个LED芯片的无接触检测交流特性图。
图5为本发明实施例的LED芯片无损阵列检测方法及装置的单个LED芯片的无接触检测LED发光图。
图6为本发明实施例二的第一基板和所述光信号检测系统移动，第二基板、第二导电层、LED芯片阵列固定的整体运动过程示意图。
图7为本发明实施例三的第二导电层置于第二基板上方的截面结构示意图。
图8为本发明实施例四的光检测系统置于第二导电层下方的截面结构示意图。
具体实施方式
为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。
本实施例提供了一种LED芯片无接触检测方法及装置的详细方案。
所设计的LED芯片无损检测装置包括：第一基板、设置于第一基板下表面的第一导电层、第二基板、第二导电层、位移装置、光信号检测系统、电信号检测系统、供电系统。
其中，第一基板尺寸不大于LED芯片的尺寸，进行LED芯片检测时，每次只检测一颗LED芯片。采用的LED芯片阵列无损检测步骤如下：（1）将LED芯片阵列放置于第二基板上表面，（2）第一基板在垂直方向靠近但不接触所检测的LED芯片，（3）供电系统在第一导电层和第二导电层之间施加电信号，光信号检测系统记录所检测LED芯片的发光信息，电信号检测系统记录所检测LED芯片的电信号，（4）供电系统结束供电，通过位移装置使得第一基板和光信号检测系统对准下一颗待检测芯片位置，供电系统恢复供电，光信号检测系统记录所检测LED芯片的发光信息，电信号检测系统记录所检测LED芯片的电信号。重复以上（3）、（4）步骤直至所有LED芯片检测完毕。
根据以上设计，以下具体提供四个实施例作进一步说明：
实施例一：
在本实施例中，第一基板、第一导电层在所检测LED芯片发光波长范围内的光透过率为80%。
在本实施例中，第一基板及第一导电层尺寸为2 μm×2 μm，并且不大于所检测LED芯片的尺寸。
在本实施例中，第一导电层和所检测的LED芯片的垂直距离为10μm。
在本实施例中，第二导电层位于第二基板的下表面。
在本实施例中，供电系统输出的电压波形包括为正弦波，幅值为30 V，频率3MHZ。
在本实施例中，光信号检测系统为亮度检测器和光透镜组。
在本实施例中，电信号检测系统为电流分析仪。
在本实施例中，光信号检测系统和第一基板位于第二基板的同侧，其光信号检测系统在第一基板上方。
在本实施例中，第一导电层接地，供电系统输出的电信号施加在第二导电层。
在本实施例中，第一基板和光信号检测系统位置固定，第二基板、第二导电层、LED芯片阵列移动。
图1为本发明实施例的一种LED芯片无接触检测方法及装置的截面结构图。第一基板101设置在第一导电层102表面，第一导电层102在阻隔层103表面；待检测的LED芯片203设置在第二基板201表面，第二基板201位于第二导电层202表面；光信号检测系统301设置于第一基板101的上方，用于记录检测的LED芯片203的发光信息；供电系统401在第一导电层102和第二导电层202之间施加电信号，电信号检测系统501记录所检测LED芯片的电信号。
图2为本发明实施例的一种LED芯片无接触检测方法及装置的俯视图。第二基板01位于LED芯片阵列02的下方，光信号检测系统03位于LED芯片阵列02的上方，用于记录LED芯片的发光信息；LED芯片的检测方式是按先左右移动、再纵深移动的顺序，逐一地检测每一颗LED芯片，直至所有芯片检测完毕。
图3为实施例一中第一基板和光信号检测系统位置固定，第二基板、第二导电层、LED芯片阵列移动的整体运动过程。第一基板101设置在第一导电层102表面，第一导电层102在阻隔层103表面；待检测的LED芯片203设置在第二基板201表面，第二基板201位于第二导电层202表面；光信号检测系统301设置于第一基板101的上方，用于记录检测的LED芯片203的发光信息；并通过将的第一基板101、第一导电层102、阻隔层103和光信号检测系统301位置固定，的第二基板201、第二导电层202、LED芯片阵列203移动的方式进行检测，直至所有LED芯片检测完毕。
图4、图5为本发明实施例的一种LED芯片无损阵列检测方法及装置的单颗LED芯片的无接触检测交流特性图和LED发光图。在图4中有三条纵坐标轴，分别代表电压（V）、电流（mA）、相对亮度。整个LED芯片的交流特性就是以1μs为周期持续发光的过程，从中可以看出本检测方法及装置能够无损有效地驱动LED芯片，并获得每个芯片的电流、亮度特性。图5为绿光LED芯片的发光图（已作黑白处理）。
实施例二：
在本实施例中，的第一基板和光信号检测系统移动，的第二基板、第二导电层、LED芯片阵列固定。
图6为实施例二中第一基板和光信号检测系统移动，第二基板、第二导电层、LED芯片阵列固定的整体运动过程。第一基板101设置在第一导电层102表面，第一导电层102在阻隔层103表面；待检测的LED芯片203设置在第二基板201表面，第二基板201位于第二导电层202表面；光信号检测系统301设置于第一基板101的上方，用于记录检测的LED芯片203的发光信息；并通过将的第二基板201、第二导电层202、LED芯片阵列203固定，的第一基板101、第一导电层102、阻隔层103和光信号检测系统301移动的方式进行检测，直至所有LED芯片检测完毕。
实施例三：
在本实施例中，第二导电层可以在第二基板的上表面。供电系统输出的电信号施加在第一导电层，第二导电层接地。
图7为实施例三第二导电层置于第二基板上方的截面结构图。第一基板101设置在第一导电层102表面，第一导电层102在阻隔层103表面；待检测的LED芯片203设置在第二导电层202表面，第二导电层202位于第二基板201表面；光信号检测系统301设置于第一基板101的上方，用于记录检测的LED芯片203的发光信息；供电系统401在第一导电层102和第二导电层202之间施加电信号，电信号检测系统501记录所检测LED芯片的电信号。
实施例四：
在本实施例中，光信号检测系统和第一基板分别位于第二基板的异侧，其光信号检测系统在第二基板下方。第二基板、第二导电层在待检测LED芯片发光波长范围内的光透过率为80%。
图8为实施例四光检测系统置于第二导电层下方的截面结构图。第一基板101设置在第一导电层102表面，第一导电层102在阻隔层103表面；待检测的LED芯片203设置在第二基板201表面，第二基板201位于第二导电层202表面；光信号检测系统301设置于第二导电层202的下方，用于记录检测的LED芯片203的发光信息。
本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的LED芯片无接触检测装置及方法，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种LED芯片无接触检测装置，其特征在于，包括：带有第一导电板的第一基板、带有第二导电板的第二基板、位移装置、光信号检测系统、电信号检测系统和供电系统；
所述第一基板尺寸不大于待测LED芯片的尺寸，且不与待测LED芯片发生接触；
所述第二基板用于承载待测LED芯片；
所述位移装置用于控制第一基板和第二基板的相对位置；
所述光信号检测系统用于检测单颗LED芯片的发光信息；
所述电信号检测系统用于检测单颗LED芯片的电信号；
所述供电系统分别连接第一导电板和第二导电板。
2.根据权利要求1所述的LED芯片无接触检测装置，其特征在于：所述第一导电板设置在第一基板的下表面；所述第二导电层设置在第二基板的上表面或下表面。
3.根据权利要求2所述的LED芯片无接触检测装置，其特征在于：所述第一导电板的下表面设置有阻隔层。
4.根据权利要求3所述的LED芯片无接触检测装置，其特征在于：所述光信号检测系统和第一基板同时位于第二基板的同侧，并且所述第一基板位于所述光电检测系统和所述第二基板之间；所述第一基板、第一导电板和阻隔层在所检测LED芯片发光波长范围内的光透过率大于30%。
5.根据权利要求2所述的LED芯片无接触检测装置，其特征在于：所述第一基板及所述第一导电层横向尺寸在10nm到5mm的范围；所述第一导电层和所检测的LED芯片的垂直距离为10 nm到1 cm 范围。
6.根据权利要求1所述的LED芯片无接触检测装置，其特征在于：所述光信号检测系统和第一基板分别位于第二基板的异侧，所述第二基板和第二导电板在所检测LED芯片发光波长范围内的光透过率大于30%。
7.根据权利要求1所述的LED芯片无接触检测装置，其特征在于：所述供电系统输出的电压波形包括：正弦波或方波或锯齿波或脉冲波或噪声或指数上升/下降或心电图或高斯或半正矢或洛仑兹或双音频或谐波或视频信号或雷达信号或 DC 电压，及其组合。
8.根据权利要求1所述的LED芯片无接触检测装置，其特征在于：所述光信号检测系统包括：亮度检测器、光谱分析仪和光透镜组。
9.根据权利要求1所述的LED芯片无接触检测装置，其特征在于：所述电信号检测系统包括：信号放大器、电流分析仪和电压分析仪。
10.根据权利要求1所述的LED芯片无接触检测装置的检测方法，其特征在于,包括以下步骤：
步骤S1：将LED芯片阵列放置于所述第二基板上表面；
步骤S2：控制所述第一基板在垂直方向靠近但不接触所检测的单颗LED芯片；
步骤S3：所述供电系统在第一导电层和所述第二导电层之间施加电信号，所述光信号检测系统记录所检测单颗LED芯片的发光信息，所述电信号检测系统记录所检测单颗LED芯片的电信号；
步骤S4：所述供电系统结束供电，通过所述位移装置使第一基板和光信号检测系统对准下一颗待检测芯片位置，所述供电系统恢复供电，所述光信号检测系统记录所检测单颗LED芯片的发光信息，所述电信号检测系统记录所检测单颗LED芯片的电信号；
步骤S5：重复步骤S3-步骤S4直至所有LED芯片检测完毕。
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