JPWO2015155822A1 - 半導体発光素子用の光測定装置 - Google Patents

半導体発光素子用の光測定装置 Download PDF

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Abstract

確実に半導体発光素子に通電し、半導体発光素子の発光量を正確に、かつ安定に測定することが可能な半導体発光素子用の光測定装置を提供する。半導体発光素子用の光測定装置100は、LED20Aに電力を供給するプローブ300と、LEDから発光された光の光量を測定する光測定部120と、プローブ300を備える吸着基礎部200と、を備え、吸着基礎部200が、LEDを吸引する。

Description

本発明は、LEDなどの半導体発光素子からの光を測定する光測定装置に関する。
LEDなどの半導体発光素子の検査には、カメラによる外観検査や積分球内で発光させ、その光を測定する検査などがある。光測定として、特許文献1には、配光強度分布を測定するために、光を複数の方向から同時に測定する技術が開示されている。また、特許文献2には、積分球を用いて全発光量を測定する技術が開示されている。
特開2005―172665号公報 特開2008―76126号公報
特許文献1,2のいずれの技術においても、半導体発光素子が所定の位置に置かれ、電圧をかけることで発光する。この発光の際、半導体発光素子に電圧をかける電極と半導体発光素子の電極が通電する程度に接触している必要がある。
しかしながら、例えば、いくつかの検査を流れ作業で行い、スピードと効率が求められるようなインデックスタイプの検査システムにおいては、インデックス動作時に発生する加速度や遠心力により半導体素子が移動してしまい、半導体発光素子の電極と通電用の電極の接触が不十分となる場合がある。このため、安定的に通電を行うことができず、正確な測定ができない可能性がある。これはスピードと効率への要求に対して、測定のための台への半導体発光素子の載置の安定性や精度が不十分であることも影響していると考えられる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的の一例は、確実に半導体発光素子に通電し、半導体発光素子の発光量を正確に、かつ安定に測定することが可能な半導体発光素子用の光測定装置を提供することにある。
本発明の半導体発光素子用の光測定装置は、半導体発光素子に電力を供給するプローブと、半導体発光素子から発光された光の発光量を測定する光測定部と、プローブを備える吸着基礎部と、を備え、吸着基礎部が、半導体発光素子を吸引する。
本発明の実施形態における半導体発光素子用の光測定装置が適用されるLED検査システムの全体概略図である。 本発明の第1実施形態における半導体発光素子用の光測定装置の構成を模式的に示す図である。 本発明の第1実施形態における半導体発光素子用の光測定装置の一部拡大側面図(A)と一部拡大断面図(B)である。 本発明の第1実施形態における半導体発光素子用の光測定装置を上側から見た一部拡大図(A)と下側から見た一部拡大図(B)である。 本発明の第1実施形態における半導体発光素子用の光測定装置に使用するプローブの一部拡大断面図である。 本発明の第1実施形態における半導体発光素子用の光測定装置にLEDを載せたときの一部拡大側面図である。 本発明の他の実施形態における半導体発光素子用の光測定装置の構成を模式的に示す図である。 本発明の他の実施形態における半導体発光素子用の光測定装置にLEDを吸着させたときの一部拡大側面図である。 本発明の第2実施形態における半導体発光素子用の光測定装置にLEDを載せたときの一部拡大側面図である。 本発明の第3実施形態における半導体発光素子用の光測定装置の一部拡大側面図である。 本発明の第4実施形態における半導体発光素子用の光測定装置にLEDを載せたときの一部拡大側面図である。 本発明の第4実施形態における半導体発光素子用の光測定装置を上側から見た一部拡大図である。
<実施形態>
以下、本発明の実施形態を、図1を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態における半導体発光素子用の光測定装置が適用されるLED(Light Emitting Diode)検査システム1の全体概略図である。
図1で示したLED検査システム1は、インデックスタイプのLED検査システム1であり、LED検査システム1を一回りする間に複数の検査工程を経る構造となっている。LED検査システム1は、LEDを導入するための入口2と、排出するための出口7を備える。導入および排出は、それぞれ導入用アーム3と排出用アーム6によって行われる。また、各検査工程にLEDを移動させるための載置部4を備える。LED検査システム1は、各検査工程での検査のための装置を備える。例えば、カメラ5や光測定装置100を備える。
LED検査システム1のシステム外に備えられたウェハー10にはLED20が乗せられている。LED20は一つずつ、入口2から導入用アーム3によって、LED検査システム1内に導入される。検査対象のLED20Aは、LED検査システム1内の載置部4に置かれ、反時計回りで各検査工程を経る。例えば、導入用アーム3によって入口2から入って、最初の検査工程は外観検査である。カメラ5によって外観が検査され、その外観写真などの情報は、LED検査システム1の記憶部に格納される。
外観検査の次に、LED20Aを載せた載置部4は積分球110の中に入り、電圧がかけられる。通電によるLED20Aの発光によって、LED20Aの発光量が測定される。
このように次々とLED20に対する検査が行われる。最後に、再び排出用アーム6によって、LED検査システム1の出口7から外のウェハー10Aに載置される。このとき、各工程での検査情報に応じてLEDを並ばせるようにしてもよい。例えば、LEDを発光量のランクで分ける場合には、LED検査システム1の出口側のウェハーに対してランク毎に分けて載置させてもよい。なお、載置によって分けて置かれたLEDのランクに関する情報は、LED検査システム1の記憶部に格納される。このようにして、実装のときなどに効率的に動作をさせることなどに活用可能となる。次に、光測定装置100による光測定について説明する。
図2は、本発明の第1実施形態における半導体発光素子用の光測定装置100の構成を模式的に示す図である。本実施形態による光測定装置100は、積分球110と、光測定部120とを備える。
積分球110は、LED20Aから発光される光の測定に用いられるものであり、積分球110の内部にLED20Aを導入するLED導入用の開口部111と、LED20Aからの被測定光を外部へと出射するための出射開口部112とを有して構成される。LED20Aは、載置部4の上の吸着基礎部200に載っている。
積分球110の出射開口部112には、LED20Aからの被測定光を光測定部120へと導光するライトガイド121の入射端部121Aが固定されている。このライトガイド121としては、例えばシングルファイバ、またはバンドルファイバを用いることができる。光測定部120は、積分球110の出射開口部112からライトガイド121を介して出射されたLED20Aからの被測定光を測定する。
載置部4にはホース42を介して吸引ポンプ41が接続されている。この吸引ポンプ41を駆動することで、載置部4に載置されたLED20Aを空気吸入により吸引することで、確実にLED20Aをプローブと接触させ、通電させる。
図3は、本発明の第1実施形態における半導体発光素子用の光測定装置100の一部拡大側面図(A)と一部拡大断面図(B)である。本実施形態では、接触抵抗の影響を小さくするため、ケルビン接続を用いている。このため、電極としてのプローブを4本使用する例で説明する。しかしながら、接触抵抗の影響やケーブルの残留抵抗などを無視できる場合などは、電極を減らした構成においても、本発明を適用することは可能である。
なお、本実施形態における半導体発光素子用の光測定装置100では、4本のプローブを備えるが、図3(A)、(B)では、4本のプローブのうち、2本のプローブが見える位置での側面図および一部拡大断面図を示している。図3において、紙面上の上側を上とする。なお本実施形態において、形状を説明する便宜上、吸着基礎部200と載置部4を別体として説明するが、一体的に形成されている。従って、載置部は本発明における吸着基礎部でもある。
プローブ300を備える吸着基礎部200の上側の面からプローブ300の一部が突出している。この突出されたプローブ300の先端に対して、LEDの電極部が接触する。吸着基礎部200は、図3(B)で示すように、吸着基礎部200の上側面であって、LEDが載置される側に穴201を備える。さらに吸着基礎部200および載置部4は、吸着基礎部200および載置部4の内側で、この穴201の径よりも大きな径からなる空間を備える。この空間は、円状の壁面200Aを備え、下方へ向かっている。この空間から吸着基礎部200および載置部4の側面側へ横穴202が形成されている。
さらに、載置部4の内側には、壁面200Aの円状を含み、断面においてさらに大きな面積からなる空間が形成されている。この空間は壁面200Bにより形成されており、四角形形状となっている。
壁面200Aの円状と壁面200Bとの境部分には、その断面形状と断面積の差があることから端面200Cが形成される。この端面200Cに接触するように電子基板210がネジなどにより取り付けられる。これにより、載置部4の中空の下方側への穴に対して蓋がされたことになる。従って、電子基板210を取り付けることで、穴201から横穴202へ抜ける空気通路が形成される。なお、電子基板210の穴201側にはプローブ300が取り付けられており、電子基板210の穴201とは反対側にはプローブ300に電力を供給するケーブル310が取り付けられている。プローブ300とケーブル310は、電子基板210を介して電気的に接続されている。
横穴202は、接続治具43を介してホース42が接続されている。このホースが吸引ポンプ41に接続される。次に、穴201の形状について説明する。
図4は、本発明の第1実施形態における半導体発光素子用の光測定装置100の載置部4を上側から見た一部拡大図(A)と下側から見た一部拡大図(B)である。
図4(A)の光測定装置100の載置部4を上側から見た一部拡大図で示すように、吸着基礎部200の中心に、図3で説明した吸着基礎部200の上側面であって、LEDが載置される側に穴201が形成されている。また、本実施形態における半導体発光素子用の光測定装置100では、プローブ300が4本あるため、プローブ300の先端が吸着基礎部200から外側へ突出可能なように穴201が形成されている。
プローブ300用の穴は、中心の空気が通る吸引穴201Aを中心に点対称になるように4方向に中心から同じ距離離れて、形成されている。プローブ300用の穴201B,201C,201D,201Eと中心の吸引穴201Aとは、別々に形成されていても、一体的に形成されていてもよい。本実施形態では、プローブ300用の穴201B,201C,201D,201Eと中心の吸引穴201Aは、一体的に形成されていて、対称性がある4つ葉のクローバーのような形状の穴となっている。
図4(B)の光測定装置100の載置部4を下側から見た一部拡大図で示すように、吸着基礎部200の中心に、図4(A)で説明した穴と同じ穴201が形成されている。また、同様に本実施形態における光測定装置100では、プローブ300が4本あるため、プローブ300の先端が吸着基礎部200から外側へ突出可能なように穴201が形成されている。プローブ300用の穴201B,201C,201D,201Eと中心の吸引穴201Aは、一体的に形成されていて、対称性がある4つ葉のクローバーのような形状の穴となっている。
穴201を囲うように吸着基礎部200の円状の壁面200Aが形成され、さらに壁面200Aを囲うように、壁面200Aの円状を含み、断面においてさらに大きな面積からなる空間が壁面200Bにより形成されている。壁面200Bにより形成された形状は、四角形形状となっており、さらに四角形形状の角部には丸みをもたせている。この四角形形状とほぼ同じ形状の電子基板210を取り付けることで空気路を形成している。電子基板210は、空気路を作るために、ある程度の気密性を有するように構成されている。また、その端部は角ばって構成されているため、壁面200Bにより形成された四角形状の角部に丸みを持たせることで、取付け、取外しが容易にできるようにしている。次に本実施形態に使用されるプローブ300について説明する。
図5は、本発明の第1実施形態における半導体発光素子用の光測定装置に使用するプローブの一部拡大断面図である。本実施形態に使用されるプローブ300は、プローブ先端部301とバネ302とプローブ基礎部303から構成される。プローブ基礎部303がプローブ先端部301とバネ302の基礎となり、保持している。バネ302はプローブ先端部301の後端側301Aと、プローブ基礎部303の固定側303Aに接触している。バネ302は、プローブ基礎部303の内側に形成された細長い穴に挿入される。さらに同じ穴に対して、プローブ先端部301が挿入される。これにより、プローブ300のプローブ先端部301に対して所定方向から力がかかったときに、その所定方向へ動く。このように構成することで、光測定装置100においてLEDが吸着基礎部200に置かれ、吸引されたときに、より確実にプローブ先端部301とLED側の電極が接触し、通電が可能となる。
図6は、本発明の第1実施形態における半導体発光素子用の光測定装置にLEDを載せたときの一部拡大側面図である。吸引ポンプ41へのホース42は省略してある。
吸着基礎部200の上にLED20Aを載せた状態を示している。この状態において、LED20Aの重さおよび吸引ポンプ41による空気吸引力により、プローブ先端部301が吸引方向に引っこみ、確実にLED側の電極20APと接触している。ここで、LED20Aと吸着基礎部200の表面は完全に密着してなくてもよく、ある程度、LED20Aと吸着基礎部200の表面の隙間から空気が流れるようになっていてもよい。
図2〜図6で説明した吸着基礎部200と載置部4、および吸引ポンプ41とプローブ300の構成により、確実にプローブ先端部301とLED側の電極20APが接触し、通電が可能となる。具体的には、光測定装置100で光測定を行う際に、吸引ポンプ41で空気を引くことで、ホース42、穴201、横穴202を通じて、吸着基礎部200の上に載せられたLED20Aの下面側を吸引する。これにより、プローブ先端部301が吸引方向に動きながら、LED側の電極20APと確実に接触する。従って、LED20Aの発光が確実に行われ、正確な発光量を測定することが可能になる。
図7は、本発明の他の実施形態における半導体発光素子用の光測定装置の構成を模式的に示す図である。本発明によれば、吸着基礎部および載置部がどのような方向でも積分球に備えることができる。図7では、吸着基礎部および載置部を上側に備えた他の実施形態を示した。
本実施形態による光測定装置101は、積分球110Aと、光測定部120とを備える。積分球110Aは、LED20Aから発光される光の測定に用いられるものである。積分球110Aの内部にLED20Aを導入するLED導入用の開口部111Aを、積分球110Aの上側に備える。また、LED20Aからの被測定光を外部へと出射するための出射開口部112を備える。LED20Aは、吸着基礎部200に吸着している。
積分球110の出射開口部112には、図2の光測定部と同様に、LED20Aからの被測定光を光測定部120へと導光するライトガイド121の入射端部121Aが固定されている。このライトガイド121としては、例えばシングルファイバ、またはバンドルファイバを用いることができる。光測定部120は、積分球110の出射開口部112からライトガイド121を介して出射されたLED20Aからの被測定光を測定する。
載置部4Aにはホース42を介して吸引ポンプ41が接続されている。この吸引ポンプ41を駆動することで、空気吸入により吸着基礎部200の表面にLED20Aを吸着する。
図8は、本発明の他の実施形態における半導体発光素子用の光測定装置にLEDを吸着させたときの一部拡大側面図である。吸引ポンプ41へのホース42は省略してある。
吸着基礎部200の表面に、LED20Aが吸着している状態を示している。この状態において、LED20Aの表面が吸引ポンプ41によって空気吸引される力により、プローブ300Aの先端部が吸引方向に引っこみ、確実にLED側の電極20APとプローブ300Aが接触する。
次に、本発明の第2実施形態における半導体発光素子用の光測定装置について説明する。図9は、本発明の第2実施形態における半導体発光素子用の光測定装置にLEDを載せたときの一部拡大側面図である。吸引ポンプ41へのホース42は省略してある。吸着基礎部200と載置部4の形状は、第1実施形態のものとほぼ同じである。ただし、吸引穴の形状が異なる。本実施形態の場合、プローブ320が斜めに傾斜した状態でLED20Aに接触するように設けられるため、吸引穴203もプローブ320が傾斜した状態を保持できるような形状となっている。
プローブ320は、吸着基礎部200および載置部4の内部であって、プローブ320が接触するLED20Aの表面に対して垂直方向よりも傾いて設けられているため、垂直方向から接触するよりも、より確実にプローブ320とLED20Aが接触し通電する。
次に、本発明の第3実施形態における半導体発光素子用の光測定装置について説明する。図10は、本発明の第3実施形態における半導体発光素子用の光測定装置の一部拡大側面図である。吸引ポンプ41へのホース42は省略してある。吸着基礎部200と載置部4の形状は、第1実施形態のものとほぼ同じである。ただし、吸引穴の形状が異なる。本実施形態の場合、プローブが吸着基礎部200の表面に平行に設けられ、LEDに対して接触するため、吸引穴はLEDよりも小さい穴で良ければどのような形でもよい。例えば、四角形形状のLEDに対して均一に吸引力をかけるには、同じ四角形形状の穴を設けることが好ましい。
図10(A)は、プローブ330が吸着基礎部200の表面に平行に設けられ、かつ、プローブ330のLEDに接触する周辺部位が、表面から離れるように湾曲している状態を示している。プローブ330の先端部位になる湾曲部は、吸引穴204を塞がないようになっている。
図10(B)は、吸着基礎部200の上部表面に平行に設けられたプローブ330の上側からLED20Aが載せられ、吸引している状態を示している。プローブ330の先端部位になる湾曲部は、吸引穴204からの空気の吸引により、LED20Aが下向きに吸着する力によって、吸着基礎部200の上部表面に密着する。これにより、LED20Aとプローブ330が接触し、確実に通電する。ここで、LED20Aと吸着基礎部200の表面は完全に密着してなくてもよく、ある程度、LED20Aと吸着基礎部200の表面の隙間から空気が流れるようになっていてもよい。従って、プローブ330がLED20Aと吸着基礎部200の表面の間に隙間がないように設ける必要はなく、寧ろ、プローブ330によって、LED20Aと吸着基礎部200の表面の間に隙間があってもよい。また、吸引力を変更するために、プローブ330の厚さや面積で調整するようにしてもよい。
次に、本発明の第4実施形態における半導体発光素子用の光測定装置について説明する。図11は、本発明の第4実施形態における半導体発光素子用の光測定装置にLEDを載せたときの一部拡大側面図である。図12は、本発明の第4実施形態における半導体発光素子用の光測定装置を上側から見た一部拡大図である。吸引ポンプ41へのホース42は省略してある。吸着基礎部200と載置部4の形状は、第1実施形態のものとほぼ同じである。ただし、吸引穴の形状が異なる。本実施形態の場合、プローブ340が吸着基礎部200の表面に平行に設けられ、LED20Aに対して接触するため、吸引穴205はLED20Aよりも小さい穴で良ければどのような形でもよい。例えば、四角形形状のLEDに対して均一に吸引力をかけるには、同じ四角形形状の穴を設けることが好ましい。
プローブ340は、吸着基礎部200の表面に平行に設けられ、かつ、プローブ340のLED20Aでの電極20APに接触する部位に突起部340Pを備える。例えば、1本のプローブ340に対して、突起部340Pを2つ備えている。
図12(A)は、突起部340Pを備える4本のプローブを示している。これに対し図12(B)は、LED20Aが載せられた状態を示している。このように、プローブ340のLED20Aでの電極20APに接触する部位に突起部340Pを備え、さらに、吸引穴205からの吸引力により、LED20Aとプローブ340を接触させ、確実に通電させる。ここで、LED20Aと吸着基礎部200の表面は完全に密着してなくてもよく、ある程度、LED20Aと吸着基礎部200の表面の隙間から空気が流れるようになっていてもよい。従って、プローブ340のLED20Aと吸着基礎部200の表面の間に隙間がないように設ける必要はなく、寧ろ、プローブ340によって、LED20Aと吸着基礎部200の表面の間に隙間があってもよい。また、吸引力を変更するために、プローブ340の厚さや面積、突起部340Pの大きさで調整するようにしてもよい。
<定義等>
LEDは、本発明における半導体発光素子の一例である。つまり、半導体発光素子とは、光を発光する素子であればどのようなものであっても良い。ここで、光は可視光に限定されるものではなく、例えば、赤外線、紫外線等であってよい。
1 LED検査システム
2 入口
3 導入用アーム
4,4A 載置部
5 カメラ
6 排出用アーム
7 出口
10,10A ウェハー
20AP 電極
41 吸引ポンプ
42 ホース
43 接続治具
100,101 光測定装置
110,110A 積分球
111,111A 開口部
112 出射開口部
120 光測定部
121 ライトガイド
121A 入射端部
200 吸着基礎部
200A,200B 壁面
200C 端面
201A,203,204,205 吸引穴
201,201B,201C,201D,201E 穴
202 横穴
210 電子基板
300,300A,310,320,330,340 プローブ
301 プローブ先端部
302 バネ
303 プローブ基礎部
303A 固定側
340P 突起部
本発明の半導体発光素子用の光測定装置は、半導体発光素子に電力を供給するプローブと、前記半導体発光素子から発光された光の発光量を測定する光測定部と、前記プローブが内部に固定して設けられた吸着基礎部と、を備え、前記プローブの先端が、前記半導体発光素子に接触する面から一部表出しており、前記吸着基礎部が、前記半導体発光素子に接触する面に前記半導体発光素子を吸引する吸引穴を備え、前記半導体発光素子を吸引して前記半導体発光素子を前記プローブに接触させることにより前記プローブを変形させた状態で通電する。

Claims (9)

  1. 半導体発光素子に電力を供給するプローブと、
    前記半導体発光素子から発光された光の発光量を測定する光測定部と、
    前記プローブを備える吸着基礎部と、を備え、
    前記吸着基礎部が、前記半導体発光素子を吸引する
    半導体発光素子用の光測定装置。
  2. 前記吸着基礎部が、前記半導体発光素子に接触する面に前記半導体発光素子を吸引する吸引穴を備える
    請求項1に記載の半導体発光素子用の光測定装置。
  3. 前記吸着基礎部が、前記半導体発光素子を吸引することで、前記半導体発光素子と前記吸着基礎部の前記プローブとが接触し、通電する
    請求項2に記載の半導体発光素子用の光測定装置。
  4. 前記吸引穴が、前記吸着基礎部の外部の吸引ポンプと繋がっている
    請求項2に記載の半導体発光素子用の光測定装置。
  5. 前記プローブが、前記吸着基礎部の内部であって、前記半導体発光素子に接触する面に対して垂直方向に設けられ、かつ前記プローブの先端が前記面から一部表出している
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体発光素子用の光測定装置。
  6. 前記プローブが、前記吸着基礎部の内部であって、前記半導体発光素子に接触する面に対して垂直方向よりも傾いて設けられ、かつ前記プローブの先端が前記面から一部表出している
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体発光素子用の光測定装置。
  7. 前記プローブが、前記吸着基礎部の前記半導体発光素子に接触する表面に平行に設けられている
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体発光素子用の光測定装置。
  8. 前記プローブが、前記吸着基礎部の前記半導体発光素子に接触する表面に平行に設けられ、かつ前記プローブの前記半導体発光素子に接触する周辺部位が、前記表面から離れるように湾曲している
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体発光素子用の光測定装置。
  9. 前記プローブが、前記吸着基礎部の前記半導体発光素子に接触する表面に平行に設けられ、かつ前記プローブの前記半導体発光素子に接触する部位に突起部を備える
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体発光素子用の光測定装置。
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