KR101108729B1 - 발광 다이오드 칩의 번인 테스트 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 LED 칩 단위의 번인 테스트 방법은 테스트 대상인 LED 칩에 동작 전력을 공급할 수 있는 회로 패턴이 패터닝된 테스트 기판을 번인 챔버 내에 제공하는 단계, 소정 두께의 탄성 부재 중에 테스트 기판의 회로 패턴에 상응하도록 형성된 공간을 전기 전도성 부재로 채운 러버 컨택터를 테스트 기판 위에 배치하는 단계, 러버 컨택터의 전기 전도성 부재의 노출된 표면에 상응하는 하부 컨택을 가진 LED 칩을 러버 컨택터 위에 놓고 압착하는 단계, 번인 챔버 내부를 가열하여 소정 온도로 유지하는 단계, 테스트 기판의 회로 패턴, 러버 컨택터의 전기 전도성 부재 및 LED 칩의 하부 컨택을 통해 LED 칩에 전력을 공급하는 단계 및 LED 칩의 상부에 배치된 포토 다이오드를 통해 LED 칩에서 방출되는 빛의 상태에 따라 LED 칩의 양품 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 칩 단계의 발광 다이오드 제품의 번인 테스트에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)를 이용한 조명 제품의 수요는 급격히 늘어나고 있다. 종래에 LED를 표시 램프나 디스플레이에 주로 응용하던 것과는 달리, 최근에는 LED 램프를 조명 제품에 적용하는 경우가 많다. LED는 밝기와 효율이 뛰어난 편이지만, 제조 시에 불량이 많이 발생하고, 정상 출하되더라도 동작 시 발열이 심하고, 그러한 발열로 인하여 안정적인 수명 주기를 제공하지 못하는 경향이 있다.
LED 칩은 사파이어 기판 위에 이질적인 실리콘 단결정을 성장시키는 공정이라든가, 광 추출율을 향상시키기 위해 표면에 거칠기를 주는 공정과 같이, 제품의 안정성에 영향을 주는 공정이 많아, 불량율이 다른 반도체 제품에 비해 높은 편이다. 그럼에도 불구하고, 현재 LED 제품은 특유의 발열 때문에 칩 단계에서 번인 테스트(burn-in)가 수행되지 않고, 방열 기능을 갖춘 패키지 형태로 제품화된 후에 테스트되는 것이 일반적이다.
따라서, 불량을 내재하고 있는 LED 칩이라도 통전 불량과 같은 단순한 불량 외에는 칩 단계에서 걸러지지 않고 패키지화된 후에야 테스트를 통해 불량 판정되기 때문에, 원가 상승의 원인이 되고 패키지의 전극에 적용되는 금과 같은 고가의 자원이 낭비되는 요인이 되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 칩 단계에서 LED의 동작 불량 여부를 판정할 수 있는 번인 테스트 방법 및 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 LED 칩 단위의 번인 테스트 방법은,
테스트 대상인 LED 칩에 동작 전력을 공급할 수 있는 회로 패턴이 패터닝된 테스트 기판을 번인 챔버 내에 제공하는 단계;
소정 두께의 탄성 부재 중에 상기 테스트 기판의 회로 패턴에 상응하도록 형성된 공간을 전기 전도성 부재로 채운 러버 컨택터를 상기 테스트 기판 위에 배치하는 단계;
상기 러버 컨택터의 전기 전도성 부재의 노출된 표면에 상응하는 하부 컨택을 가진 상기 LED 칩을 상기 러버 컨택터 위에 놓고 압착하는 단계;
상기 번인 챔버 내부를 가열하여 소정 온도로 유지하는 단계;
상기 테스트 기판의 회로 패턴, 상기 러버 컨택터의 전기 전도성 부재 및 상기 LED 칩의 하부 컨택을 통해 상기 LED 칩에 전력을 공급하는 단계; 및
상기 LED 칩의 상부에 배치된 포토 다이오드를 통해 상기 LED 칩에서 방출되는 빛의 상태에 따라 상기 LED 칩의 양품 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 테스트 기판은 메탈 인쇄 회로 기판(PCB)인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 테스트 기판은 상기 메탈 PCB의 하부에 방열층이 피막된 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 러버 컨택터의 전기 전도성 부재는,
상기 테스트 기판의 회로 패턴에 접촉하는 면적이 상기 LED 칩의 하부 컨택과 접촉하는 면적보다 상대적으로 더 넓은 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 LED 칩 번인 테스트 장치는,
테스트 대상인 LED 칩에 동작 전력을 공급할 수 있는 회로 패턴이 패터닝된 테스트 기판;
소정 두께의 탄성 부재 중에 상기 테스트 기판의 회로 패턴에 상응하도록 형성된 공간을 전기 전도성 부재로 채운 러버 컨택터;
상기 러버 컨택터의 전기 전도성 부재의 노출된 표면에 상응하는 하부 컨택을 가진 상기 LED 칩을 상기 러버 컨택터와 상기 테스트 기판에 압착하는 번인 테스트 소켓;
상기 LED 칩의 상부에 배치되어 상기 LED 칩에서 방출되는 빛을 감지하는 포토 다이오드 센서; 및
내부에 상기 테스트 기판이 장착되며, 내부의 온도를 설정된 고온으로 유지할 수 있는 번인 챔버를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 테스트 기판은 메탈 인쇄 회로 기판(PCB)인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 테스트 기판은 상기 메탈 PCB의 하부에 방열층이 피막된 것일 수 있다.
본 발명의 LED 칩의 번인 테스트 방법 및 장치에 따르면, LED 칩의 테스트 시에 동작열을 효율적으로 방출시킴으로써, 패키징하기 전의 칩 단계에서 LED 칩의 동작 불량 여부를 판정할 수 있다. 따라서, 종래의 무조건적인 패키징에 따른 자원 낭비 및 원가 상승의 단점을 해결할 수 있다.
또한 LED 패키지 단계에서 수행되는 테스트에 비해, 같은 크기의 장비라면 동일한 시간에 더 많은 수의 LED 칩들을 테스트할 수 있으므로, 원가 절감 뿐 아니라 대량 생산을 촉진할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 칩 단위 번인 테스트 방법을 예시하기 위한 절개 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 칩 단위 번인 테스트 방법을 예시하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 칩 단위 번인 테스트 방법을 예시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 칩 단위 번인 테스트 방법에 이용되는 러버 컨택터의 다른 실시예를 예시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 칩 단위 번인 테스트 방법을 예시하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 칩 단위 번인 테스트 방법을 예시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 칩 단위 번인 테스트 방법에 이용되는 러버 컨택터의 다른 실시예를 예시한 단면도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 칩 단위 번인 테스트 방법을 예시하기 위한 절개 사시도이다.
번인 테스트는 통상적으로 동작 온도를 높인 상태에서 정상 동작 전압 내지 전류 범위보다 높은 전압/전류에서 수십 시간을 동작시키는 신뢰성 불량 가속 테스트이다. 제품의 수명 주기 중에서 초기에 나타나는 불량은 고온에서 작동시킴으로써 훨씬 빨리 노출될 수 있다는 것이 번인 테스트의 기본 전제이다.
LED 칩의 번인 테스트는 섭씨 약 100 ~ 150 도의 일정한 고온 환경에서 LED 칩을 동작시킴으로써 구현될 수 있는데, LED 칩의 동작 자체로부터 대량의 열이 발생하지만 LED 칩의 방열 성능이 상대적으로 떨어지기 때문에, 국부적으로 LED 칩의 온도 한계를 쉽게 초과할 수 있다. 이런 이유로, 적절한 방열 솔루션이 제공되지 않는다면 LED 칩의 번인 테스트에 의해 오히려 불량이 초래될 수 있다.
도 1을 참조하면, LED 칩 단위 번인 테스트는 대량의 열을 발생시키는 고휘도 LED 칩(11), 러버 컨택터(rubber contactor)(12) 및 테스트 기판(13)을 이용하여, 온도 조절 장치(14)를 갖춘 번인 챔버(15) 내에서 이루어진다.
도 1의 챔버(15) 내부의 각 구성 요소들은 설명의 편의를 위해 실제보다 훨씬 크게 과장하여 표현되었다. 실제 번인 테스트는 테스트 기판(13) 상에 다수의 러버 컨택터(12)를 배치하고 그 위에 적어도 하나의 LED 칩(11)을 올려놓고 수행될 수 있다.
LED 칩(11)은, 사파이어 기판 웨이퍼 상에서 에피텍셜 성장과 증착 공정, 에칭 공정, 메탈 공정, 와이어링 공정, 화학적 물리적 등을 거쳐 만들어진 디바이스들을 서로 절단시킴으로써 개별 디바이스로 만든 것에, 외부에서 전력을 공급할 수 있도록 전극을 형성하고, 디바이스를 보호하기 위해 에폭시 수지 등으로 봉지한 것이다.
LED 칩(11)의 발광 다이오드 디바이스(111)에 전력을 공급하는 전극들(112)은 비아를 통하거나 또는 LED 칩(11)의 측면을 따라 연장되어, LED 칩(11)의 하부면에 다수의 컨택들을 형성한다. 하부 컨택들은 서로 전기적으로 절연을 유지하는 한, 접촉 저항을 줄이고 방열을 좋게 하기 위해 최대한 넓게 형성될 수 있다.
러버 컨택터(12)는 기계적인 탄성 및 복원력을 가지며 전기적으로 절연되는 예를 들어 실리콘 소재의 탄성 부재(121)와, 이러한 탄성 부재(121)를 관통하는 다수의 전기 전도성 부재들(122)을 포함한다. 탄성 부재(121)는 FR5와 같은 합성 수지 소재의 프레임(123) 상에 위치하여 뒤틀림과 파손을 방지할 수 있다.
탄성 부재(121)는 번인 테스트 중에 LED 칩(11)의 동작열 및 챔버(15)에서 가한 열에 변성되지 않는 소재로 제조될 수 있으며, 바람직하게는 열 전도성일 수 있다.
전기 전도성 부재들(122)은 LED 칩(11)의 하부 컨택들의 패턴과 상응하는 패턴을 가지고 탄성 부재(121)의 양 표면에 노출되며, 바람직하게는 탄성 부재(121)의 양 표면 위에 약간 돌출될 수 있다.
전기 전도성 부재들(122)은 금 소재이거나, 금속 파우더 입자가 섞인 전기 전도성 수지, 실리콘 등으로 형성될 수 있다.
테스트 기판(13)은 외부에서 LED 칩(11)의 동작 전압을 공급하기 위한 인쇄 회로 패턴이 상기 러버 컨택터(12)에 접하는 면에 형성될 수 있다. 테스트 기판(13)에 형성되는 회로 패턴(131)은 상기 전기 전도성 부재들(122)과 접촉하는 접촉면의 형상에 상응하여 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 바람직하게는 테스트 기판(13)은 메탈 PCB로 제조될 수 있다. 다른 실시예에서, 테스트 기판(13)은 러버 컨택터(12)에서 먼 쪽의 표면에 예를 들어 탄소 나노 튜브 기반의 코팅제로 피막된 방열층(132)이 추가로 형성될 수 있다.
번인 테스트 시에 테스트 기판(13)은 번인 챔버(15) 안에 고정되어 장착된다. 번인 챔버(15) 내에는 이러한 테스트 기판(13)이 다수 적층될 수 있다.
하나의 테스트 기판(13) 상에 다수의 러버 컨택터들(12)이 매트릭스를 이루며 배치될 수 있다. 각각의 러버 컨택터들(12) 위에 LED 칩(11)이 예를 들어 소터(sorter)와 같은 설비에 의해 얹혀질 수 있다. 러버 컨택터들(12)을 테스트 기판(13) 상에 고정적으로 배치하고 또한 LED 칩(11)을 러버 컨택터들(12)에 단단히 접촉시킬 수 있도록 압착하는 번인 테스트 소켓을 이용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 칩 단위 번인 테스트 방법을 예시하기 위한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 테스트 기판(13)은 메탈 PCB로 제조되고 하부에 방열층(132)이 피막되어 있다. 테스트 기판(13)의 회로 패턴(131) 위에 러버 컨택터(12)가 얹힌다. 러버 컨택터(12)는 테스트 기판(13)의 회로 패턴(131)에 러버 컨택터(12)의 하부 면에 노출된 전기 전도성 부재(122)의 표면이 정확히 일치하여 접촉하도록 배치된다.
LED 칩(11)은 러버 컨택터(12)의 상부 면에 노출된 전기 전도성 부재(122)의 표면에 LED 칩(11)의 하부 컨택(113)이 접촉된다. LED 칩(11)은 칩 상부로부터 가해지는 강한 압력에 의해 러버 컨택터(12)에 밀착된다. 러버 컨택터(12)의 탄성 부재(121)와 전기 전도성 부재(122)는 LED 칩(11)과 테스트 기판(13) 사이에서 강하게 압착되면서, LED 칩(11)에서 발생하는 열은 주로 전기 전도성 부재(122)를 통해 테스트 기판(13)으로 빠르게 전달된다.
테스트 기판(13)은 메탈 PCB로서 방열 성능을 가지고 있으며, 실시예에 따라 방열층이 추가적으로 형성된 경우에는 더욱 뛰어난 방열 성능을 보일 수 있다.
LED 칩(11)의 디바이스(111)에서 방출된 빛은 포토다이오드(PD)(16)에서 감지되고, 감지된 빛의 상태에 따라 LED 칩(11)의 양품 여부를 결정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 칩 단위 번인 테스트 방법을 예시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 단계(S31)에서는 번인 챔버(15) 내에, 테스트 대상 LED 칩(11)에 동작 전력을 공급할 수 있는 회로 패턴(131)이 패터닝된 메탈 PCB 재질의 테스트 기판(13)이 제공된다. 테스트 기판(13)의 하부 표면에는 방열층이 피막될 수 있다.
단계(S32)에서는, 소정 면적 및 소정 두께의 탄성 부재(121)에 테스트 기판(13)의 회로 패턴(131)에 상응하도록 형성된 공간을 전기 전도성 부재(122)로 채운 러버 컨택터(12)가 테스트 기판(13) 위에 배치된다.
단계(S33)에서는, 러버 컨택터(12)의 전기 전도성 부재(122)의 노출된 표면에 상응하는 하부 컨택(113)을 가진 LED 칩(11)을 러버 컨택터(12) 위에 놓고 압착한다.
단계(S34)에서는, 번인 챔버(15) 내부가 가열되어 소정 온도로 유지되고, 테스트 기판(13)의 회로 패턴(131), 러버 컨택터(12)의 전기 전도성 부재(122)와, LED 칩(11)의 하부 컨택(113), 전극(112)을 통해 디바이스(111)에 전력이 공급된다.
단계(S35)에서는, LED 칩(11)의 상부에 포토 다이오드 센서(16)를 배치하여 LED 칩(11)에서 방출되는 빛의 상태에 따라 LED 칩(11)의 양품 여부를 결정한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 칩 단위 번인 테스트 방법에 이용되는 러버 컨택터의 다른 실시예를 예시한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 비록 도 1에서는 러버 컨택터(12)의 전기 전도성 부재들(122)이 탄성 부재(121)를 두께 방향에서 일정한 크기로 형성되는 것으로 예시되었지만, LED 칩(11)의 하부 컨택들(113)의 개수가 많지 않기 때문에, 도 4의 러버 컨택터(42)에서는 전기 전도성 부재들(422)이 아래쪽으로 갈수록 넓어지는 형상으로 형성될 수도 있다. 따라서 러버 컨택터(42)의 열 방출 효율이 도 1의 러버 컨택터(12)에 비해 향상될 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이와 균등하거나 또는 등가적인 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다 할 것이다.
11 LED 칩 111 발광 다이오드 디바이스
112 전극 113 하부 컨택
12 러버 컨택터 121 탄성 부재
122 전기 전도성 부재 123 프레임
13 테스트 기판 131 회로 패턴
132 방열층 14 온도 조절 장치
15 번인 챔버
112 전극 113 하부 컨택
12 러버 컨택터 121 탄성 부재
122 전기 전도성 부재 123 프레임
13 테스트 기판 131 회로 패턴
132 방열층 14 온도 조절 장치
15 번인 챔버
Claims (7)
- 테스트 대상인 LED 칩에 동작 전력을 공급할 수 있는 회로 패턴이 패터닝된 테스트 기판을 번인 챔버 내에 제공하는 단계;
소정 두께의 탄성 부재 중에 상기 테스트 기판의 회로 패턴에 상응하도록 형성된 공간을 전기 전도성 부재로 채운 러버 컨택터를 상기 테스트 기판 위에 배치하는 단계;
상기 러버 컨택터의 전기 전도성 부재의 노출된 표면에 상응하는 하부 컨택을 가진 상기 LED 칩을 상기 러버 컨택터 위에 놓고 압착하는 단계;
상기 번인 챔버 내부를 가열하여 소정 온도로 유지하는 단계;
상기 테스트 기판의 회로 패턴, 상기 러버 컨택터의 전기 전도성 부재 및 상기 LED 칩의 하부 컨택을 통해 상기 LED 칩에 전력을 공급하는 단계; 및
상기 LED 칩의 상부에 배치된 포토 다이오드를 통해 상기 LED 칩에서 방출되는 빛의 상태에 따라 상기 LED 칩의 양품 여부를 결정하는 단계를 포함하는 LED 칩 단위의 번인 테스트 방법. - 청구항 1에 있어서, 상기 테스트 기판은 메탈 인쇄 회로 기판(PCB)인 것임을 특징으로 하는 LED 칩 단위의 번인 테스트 방법.
- 청구항 2에 있어서, 상기 테스트 기판은 상기 메탈 PCB의 하부에 방열층이 피막된 것임을 특징으로 하는 LED 칩 단위의 번인 테스트 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 러버 컨택터의 전기 전도성 부재는,
상기 테스트 기판의 회로 패턴에 접촉하는 면적이 상기 LED 칩의 하부 컨택과 접촉하는 면적보다 상대적으로 더 넓은 형상으로 형성되는 것임을 특징으로 하는 LED 칩 단위의 번인 테스트 방법. - 테스트 대상인 LED 칩에 동작 전력을 공급할 수 있는 회로 패턴이 패터닝된 테스트 기판;
소정 두께의 탄성 부재 중에 상기 테스트 기판의 회로 패턴에 상응하도록 형성된 공간을 전기 전도성 부재로 채운 러버 컨택터;
상기 러버 컨택터의 전기 전도성 부재의 노출된 표면에 상응하는 하부 컨택을 가진 상기 LED 칩을 상기 러버 컨택터와 상기 테스트 기판에 압착하는 번인 테스트 소켓;
상기 LED 칩의 상부에 배치되어 상기 LED 칩에서 방출되는 빛을 감지하는 포토 다이오드 센서; 및
내부에 상기 테스트 기판이 장착되며, 내부의 온도를 설정된 온도로 유지할 수 있는 번인 챔버를 포함하는 LED 칩 번인 테스트 장치. - 청구항 5에 있어서, 상기 테스트 기판은 메탈 인쇄 회로 기판(PCB)인 것임을 특징으로 하는 LED 칩 번인 테스트 장치.
- 청구항 6에 있어서, 상기 테스트 기판은 상기 메탈 PCB의 하부에 방열층이 피막된 것임을 특징으로 하는 LED 칩 번인 테스트 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100092430A KR101108729B1 (ko) | 2010-09-20 | 2010-09-20 | 발광 다이오드 칩의 번인 테스트 방법 및 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100092430A KR101108729B1 (ko) | 2010-09-20 | 2010-09-20 | 발광 다이오드 칩의 번인 테스트 방법 및 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101108729B1 true KR101108729B1 (ko) | 2012-02-29 |
Family
ID=45839916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020100092430A KR101108729B1 (ko) | 2010-09-20 | 2010-09-20 | 발광 다이오드 칩의 번인 테스트 방법 및 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101108729B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102127234B1 (ko) * | 2018-12-20 | 2020-07-08 | 재단법인 한국기계전기전자시험연구원 | 냉온 제어가 가능한 기판 시험 장치 |
| CN115793743A (zh) * | 2023-02-09 | 2023-03-14 | 杭州长川科技股份有限公司 | 电子元器件测试温度控制方法及系统 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100768884B1 (ko) | 2007-04-26 | 2007-10-19 | 서승환 | 기판의 발광소자 검사장치 |
-
2010
- 2010-09-20 KR KR1020100092430A patent/KR101108729B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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