TWI424170B - 快速判別發光二極體抗靜電能力之方法 - Google Patents

Description

快速判別發光二極體抗靜電能力之方法

　　本發明係有關於一種快速判別發光二極體抗靜電能力之方法，尤其是指一種針對發光二極體〔ＬＥＤ〕於抗靜電能力〔ＥＳＤ〕上，在非破壞性下快速分析評估之方法，其藉由發光二極體阻抗的不同分析，可加快縮短測試的時間，達到快速判別發光二極體抗靜電能力優劣之目的，而在其整體施行使用上更增實用功效特性的快速判別發光二極體抗靜電能力之方法創新設計者。

　　按，靜電放電〔Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ；ＥＳＤ〕會給電子產品帶來致命的危害，其不僅降低了產品的可靠性，且更會增加了維修成本；靜電放電基本上可以分為三種類型，一是各種機器所引起的，二是家具移動或設備移動所引起的，三是人體接觸所引起的。這三種靜電放電對於半導體器件的生產和電子產品的生產都非常重要，電子產品在使用過程最容易受到第三種靜電放電的損壞，便攜式電子產品尤其容易受到人體接觸產生的靜電放電的損壞。在一般情況下靜電放電會損壞與之相連的界面器件，另一種情況是遭受靜電放電衝擊後的器件可能不會立即損壞，而是性能下降導致產品過早出現故障。當積體電路〔ＩＣ〕經受靜電放電時，放電回路的電阻通常都很小，無法限制放電電流。例如將帶靜電的電纜插到電路界面上時，放電回路的電阻幾乎為零，造成高達數十安培的瞬間放電尖峰電流，流入相應的積體電路管腳。瞬間大電流會嚴重損傷積體電路，局部發熱的熱量甚至會融化矽片管芯。靜電放電對積體電路的損傷還包括內部金屬連接被燒斷，鈍化層受到破壞，晶體管單元被燒壞。靜電放電還會引起積體電路的死鎖〔ＬＡＴＣＨＵＰ〕。這種效應和ＣＭＯＳ器件內部的類似閘流體的架構單元被激活有關。高電壓可激活這些架構，形成大電流信道，一般是從VCC到地。串行界面器件的死鎖電流可高達１Ａ。死鎖電流會一直保持，直到器件被斷電。不過到那時，積體電路通常早已因過熱而燒毀了。

　　其中，就現行發光二極體〔ＬＥＤ〕對於抗靜電能力〔ＥＳＤ〕之測試方法，其一般皆係以直接或漸增方式於正相或反相打入數千伏脈衝電壓去測試探討；然而，此方式不僅會花費較長的時間及金錢，且亦會造成測試之發光二極體不可恢復之破壞〔請參閱第四～六圖經現有方式進行抗靜電能力對發光二極體所造成之破壞狀態示意圖（一）～（三）所示〕。

　　另，請參閱９７年１２月１日所公告之第Ｉ３０３８７２號「可防止靜電破壞之發光器封裝結構及其製造方法」，其係包含有至少一可發出光能量之發光器，該發光器係設置於至少二具有高導電及高導熱係數之金屬材質承載基座上，該至少二承載基座分別與正負電極電性連接，該至少二承載基座之間膠合有晶圓型之靜電保護元件，藉此提供發光器在高功率操作下具有最佳散熱路徑，並可防止靜電突波對發光器造成之暫態電氣過載損害。

　　請再一併參閱９６年７月２１日所公告之第Ｉ２８４４３３號「發光二極體封裝及其製造方法」，其包括一承載器、一封裝殼體、一發光二極體晶片與一靜電放電防護元件。封裝殼體包覆部分承載器，以於承載器上形成一晶片容納空間。發光二極體晶片配置於承載器上且位於晶片容納空間內，而發光二極體晶片與承載器電性連接。靜電放電防護元件配置於承載器上且由封裝殼體所包覆，而靜電放電防護元件與承載器電性連接。由於靜電放電防護元件被封裝殼體所包覆，故發光二極體晶片所發出的光線不會被靜電放電防護元件所吸收，使得發光二極體封裝具有良好的發光強度。

　　請再一併參閱９６年６月２１日所公告之第Ｍ３１４４２７號「發光二極體防靜電封裝結構」，它包含一靜電保護裝置及發光二極體的晶粒。發光二極體的晶粒為具有藍寶石、氧化鋅、氮化鎵及鋁酸鑭〔ＬａＡｌＯ３〕等絕緣基材及氮化鎵等發光層。靜電保護裝置材料是積層型氧化鋅突波吸收器或是高分子靜電保護元件。又發光二極體和靜電保護元件以並聯方式連接在一起。由於靜電保護元件的存在，可以大幅提升發光二極體的承受靜電能力至８ＫＶ以上。

　　請再一併參閱９５年１月１１日所公告之第Ｉ２４７４３８號「一種發光二極體結構」，其主要目的在於提供一種具有數位穿透層之氮化鎵系發光二極體結構，以改善習知技術發光二極體有關於此之缺點與限制，以大幅提升其逆向反抗電壓與抗靜電功能。其另一目的為提供一種降低於其中所設透明導電層與Ｐ型氮化鎵系接觸層間電阻之裝置，其藉由設置於此兩層間之一可在其內部進行載子穿透之數位穿透層，使上述透明導電層或透明導電氧化層與Ｐ型氮化鎵系接觸層之間成為歐姆接觸之狀態，而可以降低此兩層間之電阻。其再一目的為提供一種可在其內進行載子穿透之材料。該結構是以一種對可見光具有優良透光性之例如銦錫氧化物材料取代傳統之鎳／金作為透明導電層。但是，由於在此種銦錫氧化物材料與Ｐ型氮化鎵系材料之間並非呈歐姆接觸，因此必須在二者之間加入一數位穿透層，其利用該層之載子穿透效應，使該兩層間形成歐姆接觸，以降低兩者間之電阻。以此方式製成具有大幅提升其逆向反抗電壓與抗靜電功能之發光二極體結構。

　　請再一併參閱９４年４月１１日所公告之第Ｉ２３１０５５號「氮化鎵系發光二極體之製作方法與結構」，係為先在藍寶石基板上形成氮化鎵系發光元件，接著，貼附一暫時載體於氮化鎵系發光元件之上，然後，將藍寶石基板移除，以完整暴露出氮化鎵系發光元件的第一電性氮化鎵系半導體層，並以暫時載體支撐氮化鎵系發光元件。再依序形成一反射層與一導電金屬基材層於第一電性氮化鎵系半導體層之上，最後，將暫時載體移除，完成一具有導電基板之氮化鎵系發光二極體。

　　請再一併參閱９３年６月１日所公告之第５８９６００號「能防止靜電放電的顯示器之驅動電路」，其是藉由在顯示器之每兩個相鄰畫素之發光元件的陽極端以高電阻〔其電阻值視發光元件的材料及畫素的大小而定〕相互連接，而使得在製程的過程中所產生的靜電放電能平均分散到每個畫素，這樣發光元件的陽極就不會產生電荷累積的問題，因此能解決點缺陷的問題。

　　請再一併參閱９３年１１月１１日所公告之第Ｉ２２３９００號「發光二極體之抗靜電電路結構及方法」，其組成係包括有：一發光二極體，其係具有Ｐ極及Ｎ極之界面，並與一電路基板相連接，且其電路基板內係包括有二基板Ｐ極及一基板Ｎ極；第一抗靜電元件組合，內建於該電路基板中，其至少包括第一電阻、第一電容及第一二極體，三者經由串聯後與該發光二極體做一並聯，且該第一二極體之Ｐ極與發光二極體之Ｎ極相連接；第二抗靜電元件組合，內建於該電路基板中，其至少包括第二電阻、第二電容及第二二極體，三者經由串聯後與該發光二極體及第一抗靜電元件做一並聯，且該第二二極體之Ｐ極與發光二極體之Ｐ極相連接，藉由該結構可將人體接觸發光二極體所產生突波吸收及消耗，而可有效保護發光二極體的壽命，使其不易損燬之目的者。

　　請再一併參閱９１年７月１日所公告之第４９３２８４號「發光二極體裝置及其製造方法」，其揭露一種具有單一打線接合特徵的發光二極體裝置，例如藍光、綠光、或藍綠光發光二極體，以及其製造方法。此發光二極體裝置具有一形成於一絕緣基板上的ＧａＮ型半導體層疊狀結構。ＧａＮ型半導體層疊狀結構包含一位於其底側的ｎ型層、一位於其頂側的ｐ型層、以及一用以產生光的主動層，夾於該ｎ型與ｐ型層之間。一環狀隔絕部分例如一渠溝或一由離子植入所形成的高電阻性部分形成於ＧａＮ型半導體層疊狀結構中，以使該ｐ型層分離成一中央ｐ型層與一周緣ｐ型層且使該主動層分離成一中央主動層與一周緣主動層。一ｐ型電極形成於該中央ｐ型層且未電連接於該局緣ｐ型層。一導電層經由塗覆而覆蓋該絕緣基板之側壁與底表面且歐姆接於該ｎ型層。該絕緣基板之側壁與底表面和該導電層之間以夾有一附著層為佳，以增強黏附性。導電層得形成為一鏡狀反射器或一透光層。

　　請再一併參閱９６年１２月１６日所公開之第２００７４６５７６號「光電子裝置靜電放電保護技術」，係一個電氣鏈路驅動器所驅動之光電子裝置所用的靜電放電保護方法與裝置。一個差動模式電氣鏈路驅動器之ＡＣ耦合正輸出端係絲焊〔藉引線接合〕至一個靜電放電保護器。此種靜電放電保護器係包括有二聯二極體，彼等可排放一個靜電放電所造成之電流。在一個實施例中，該靜電放電保護器可保護光電子裝置，使免於經由人體模型發生之２ｋＶ放電所損傷。

　　請再一併參閱９６年１１月２１日所公告之第Ｉ２９０４４５號「在電子裝置內減緩靜電放電損害之元件」，係一電子裝置中任一靜電可能放電處及一接地端間設有一接地線，該接地線上依序設有一靜電感應元件及一靜電消耗元件，當靜電放電產生時，該靜電感應元件可引導一靜電電源至該接地線，並利用該靜電消耗元件消耗該靜電電源，如此，本發明於靜電放電驟然產生時，可主動地削弱該靜電電源之能量，使得該電子裝置內之元件，不易造成損害及干擾。

　　請再一併參閱９７年１２月１日所公告之第Ｉ３０３８７２號「可防止靜電破壞之發光器封裝結構及其製造方法」，其係包含有至少一可發出光能量之發光器，該發光器係設置於至少二具有高導電及高導熱係數之金屬材質承載基座上，該至少二承載基座分別與正負電極電性連接，該至少二承載基座之間膠合有晶圓型之靜電保護元件，藉此提供發光器在高功率操作下具有最佳散熱路徑，並可防止靜電突波對發光器造成之暫態電氣過載損害。

　　請再一併參閱９５年５月１日所公開之第２００６１４４８６號「具有用於靜電放電保護之積體快速切換二極體之發光二極體晶片」，其係為一相對較小之ＥＳＤ〔靜電放電〕保護二極體與一發光二極體形成於相同之晶片上。在一實施例中，該ＥＳＤ二極體為一用一渠溝而與該發光二極體分離之臺面型二極體。為減小該ＥＳＤ二極體之串聯電阻，使對半導體材料之ＰＮ接合面及金屬接觸變長且其實際上擴展了該晶片之寬度。描述用於該ＥＳＤ二極體之該ＰＮ接合面以及Ｎ及Ｐ金屬接點之各種組態，以用於增加崩潰電壓及用於經改良之測試。

　　請再一併參閱９４年１２月１６日所公開之第２００５４１１０８號「用於其基板結合靜電放電保護的發光二極體之陶瓷基板」，其揭示一種包含一或多個氧化鋅層之金屬氧化物變阻器，其係與一陶瓷基板整合而形成以對安裝於該基板之一半導體裝置提供靜電放電保護。該陶瓷基板中不形成該變阻器之部分可能係氧化鋁、氮化鋁、碳化矽或氮化硼。該變阻器部分可形成該陶瓷基板之任何部分，包括整個陶瓷基板。

　　今，發明人秉持多年該相關行業之豐富設計開發及實際製作經驗，再針對現有之結構予以深入研究改良，因而發明出一種快速判別發光二極體抗靜電能力之方法，以期達到更佳實用價值性之目的者。

　　本發明之快速判別發光二極體抗靜電能力之方法，其主要係以發光二極體阻抗的分析達到其非破壞性分析之目的，加快發光二極體〔ＬＥＤ〕抗靜電放電〔ＥＳＤ〕的測試時間，使其在短時間中就可以得知發光二極體抗靜電能力的優劣性；藉此，而在其整體施行使用上更增實用功效特性者。

　　為令本發明所運用之技術內容、發明目的及其達成之功效有更完整且清楚的揭露，茲於下詳細說明之，並請一併參閱所揭之圖式及圖號：

　　首先，請參閱第一圖本發明之發光二極體結構等效電路圖及第二圖本發明之發光二極體總阻抗與抗靜電放電能力測試關係圖所示，由於發光二極體的總阻抗Ｚ與其抗靜電放電〔ＥＳＤ〕的能力成一正比，其中ｔｙｐｅ１～ｔｙｐｅ８為經由發光二極體磊晶方式差異所製作出的不同阻抗之發光二極體，每一種發光二極體分成兩部分，分別以傳統發光二極體測試方法及阻抗分析法來測試，可得知發光二極體抗靜電放電能力與發光二極體本身總阻抗有直接的對應關係，因此藉由不同發光二極體阻抗的差異來分析，可以幫助快速得知發光二極體的抗靜電放電之能力〔ＥＳＤ〕。

　　請一併參閱第三圖本發明之量測架構示意圖所示，本發明以發光二極體阻抗的分析達到其非破壞性分析之目的，有別於現行測試方式，除了可以不造成發光二極體破壞外，亦可以加快現行分析發光二極體〔ＬＥＤ〕於抗靜電能力〔ＥＳＤ〕上所耗的時間，藉由發光二極體阻抗的不同分析，縮短測試的時間，使其在短時間中就可以得知發光二極體抗靜電能力的優劣性。

　　然而前述之實施例或圖式並非限定本發明之產品結構或使用方式，任何所屬技術領域中具有通常知識者之適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之專利範疇。

　　藉由以上所述，本發明之元件組成與使用實施說明可知，本發明與現有結構相較之下，本發明主要係其以發光二極體阻抗的分析達到其非破壞性分析之目的，加快發光二極體〔ＬＥＤ〕抗靜電放電〔ＥＳＤ〕的測試時間，使其在短時間中就可以得知發光二極體抗靜電能力的優劣性；藉此，而在其整體施行使用上更增實用功效特性者。

　　綜上所述，本發明實施例確能達到所預期之使用功效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

第一圖：本發明之發光二極體結構等效電路圖

第二圖：本發明之發光二極體總阻抗與抗靜電放電能力測試關係圖

第三圖：本發明之量測架構示意圖

第四圖：經現有方式進行抗靜電能力對發光二極體所造成之破壞狀態示意圖（一）

第五圖：經現有方式進行抗靜電能力對發光二極體所造成之破壞狀態示意圖（二）

第六圖：經現有方式進行抗靜電能力對發光二極體所造成之破壞狀態示意圖（三）

Claims (2)

1. 一種快速判別發光二極體抗靜電能力之方法，其主要係量測發光二極體之阻抗，利用所量測之發光二極體阻抗高低值判斷其抗靜電放電能力。
2. 如申請專利範圍第１項所述快速判別發光二極體抗靜電能力之方法，其中，發光二極體的總阻抗與其抗靜電放電的能力成一正比。