TWI588457B - 發光二極體光電特性量測裝置 - Google Patents
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Description
本發明揭露一發光二極體光電特性之量測裝置，特別是關於一種量測一晶圓型式(wafer form)或晶粒型式(chip form)發光二極體光電特性之裝置。
積分球是一個中空球體單元，球體上可依需求開設數量不等的光輸入孔及光輸出孔，球體內壁為具有漫射及反射性質的塗層。當待測之發光二極體所產生的光通量從光輸入口射入積分球，經過積分球體內壁複雜的漫射及反射後，依內壁塗層之材料決定被積分球體內壁吸收的光通量，其餘從光輸出口射出。積分球的作用就是收集此種由四面八方反射的光通量，通過特殊的設計，可取樣光輸出口處的光功率、光波形和光通量，換算後即可得到發光二極體的相應參數。
目前業界使用量測發光二極體的光功率等參數的商用設備IS(instrument system)，其所使用的積分球直徑至少為10英吋，並具有一試片座2(其示意圖如圖2所示)直接固定於積分球之光輸入口(圖未示)，其設計只適用於發光二極體封裝體的量測。將待測的發光二極體TO封裝體61的接腳62直接插入試片座本體60，試片座本體60底端連
接電源供應器(圖未示)以提供電流或電壓使得待測的發光二極體TO封裝體61產生之光通量射入積分球體內。
本發明提供一發光二極體光電特性之量測裝置，包含：一容器，此容器具有一光輸入口及一光輸出口；一量測模組，此量測模組與容器之光輸出口連接；一試片承載台，係位於容器之下且可承載待測之發光二極體，其中試片承載台表面具有相對於待測發光二極體所產生的光通量大於50%的反射率；及一光聚集單元，係位於容器與試片承載台之間，其中光聚集單元內壁具有相對於待測發光二極體所產生的光通量大於50%反射率。
本發明提供如一發光二極體光電特性之量測裝置，其中試片承載台包含一承載體及一薄層形成於承載體之上，且此薄層係由對待測發光二極體所產生的光通量具有大於50%反射率的材料所組成。
本發明提供如一發光二極體光電特性之量測裝置，其中光聚集單元包含一本體及一薄層形成於本體之內壁，且此薄層係由對待測發光二極體所產生的光通量具有大於50%反射率的材料所組成。
為了使本發明之敘述更加詳盡與完備，請參照下列描述並配合第1圖之圖式。
第1圖所示為本發明所揭示之發光二極體光電特性量測裝置，係包含：一容器10，例如為一中空球體單元，具有一光輸入口10A及一光輸出口10B；一量測模組11，此量測模組與容器10之光輸出口10B連接；一試片承載台12，位於容器10之下且可承載待測之發光二極體13；一光聚集單元14，位於容器10與試片承載台12之間；及一電源供應器15，位於試片承載台12之下。
於本實施例中，一容器10為一直徑至少為2英吋的積分球(Integrating Sphere)。試片承載台12可承載待測之發光二極體13，其中發光二極體13較佳地係尚未經封裝之晶圓型式或晶粒型式。試片承載台12表面具有相對於待測發光二極體13所產生的光通量大於50%的反射率。於另一實施例中，試片承載台12包含一承載體及一薄層形成於承載體之上(圖未示)，其中此薄層係由對待測發光二極體13所產生的光通量具有大於50%反射率的材料所組成；例如：鋁、銅、鎳、銀、鉻、金或至少包含鐵、鈦、矽、鋇之陶瓷材料。另外，本裝置具有一提供發光二極體13量測時所需電流或電壓之電源供應器15，藉由二隻具折角的探針17點測時將電流或電壓傳輸至發光二極體13之表面；其中探針之折角θ較佳
為30度到150度，最佳則約為120度。此外，為了增加將待測發光二極體13所產生的光通量導入容器10的效果，於容器10之光輸入口10A與試片承載台12之間設置一光聚集單元14，其中光聚集單元14內壁具有相對於待測發光二極體13所產生的光通量大於50%反射率。於另一實施例中，光聚集單元包含一本體14A及一薄層14B形成於本體之內壁，其中此薄層14B係由對待測發光二極體13所產生的光通量具有大於50%反射率的材料所組成；例如：鋁、銅、鎳、銀、鉻、金或至少包含鐵、鈦、矽、鋇之陶瓷材料。為了使待測發光二極體13所產生的光通量能全部導入容器10內，在量測發光二極體13光電特性時，光聚集單元14須完全包覆試片承載台12或完全包覆待測之發光二極體13。光聚集單元14更包含二個開孔16，可使具折角的探針17穿過此開孔16進入光聚集單元14中以量測發光二極體13。
當待測之發光二極體13產生之光通量從光輸入口10A射入容器10，經過容器10內壁複雜的漫射及反射後，依內壁塗層之材料決定被容器內壁吸收的光通量，其餘從光輸出口10B射出，進而進入一量測模組11，其中量測模組更包含一分光儀(圖未示)。經由量測模組11換算後即可得到待測之發光二極體13的光電特性，其中電性特性例如：正向偏壓(forward bias voltage,Vf)，逆向崩潰電壓，反向電
流(reversed current,IR)，加熱前後正向偏壓的差值及正向偏壓瞬時峰值；其中光學特性例如：光強度(luminous intensity,Iv)，峰值波長(peak length,λp)，波長半高寬(full width at half maximun,FWHM)，色度座標(CIE)，主要波長(dominated length,λd)，顏色純度(purity)，及色溫(color temperature)。
量測待測發光二極體光電特性之方法如下：提供一如第1圖所示之發光二極體光電特性量測裝置1，將一發光二極體晶圓或晶粒13放置在試片承載台12之上，藉由二隻具折角的探針17穿過開孔16進入光聚集單元14中以點測發光二極體13，於量測時將電源供應器15提供之電流或電壓傳輸至發光二極體晶圓或發光二極體晶粒之表面，使其發光。所產生的光通量經光聚集單元14聚光後由光輸入口10A進入容器10內，經過容器內壁複雜的漫射及反射後，最後剩餘光通量從光輸出口10B射出。將所射出光通量之訊號傳導至一量測模組11，經由量測模組內一分光儀將所射出光通量進行特定程式換算後，進而得到此發光二極體之光電特性之值。
於一對照組實驗中，使用另一發光二極體光電特性量測裝置量測一發光二極體，其中此另一量測裝置與本實施例第1圖所示之量測裝置差異為此另一量測裝置沒有光聚
集單元14且試片承載台12表面不具有反射效果。量測數據顯示：發光二極體所產生光通量進入另一量測裝置容器之光輸入口時，其光通量衰減率為9.2%；但使用本實施例第1圖所示之量測裝置量測同一發光二極體，發光二極體所產生光通量穿過光聚集單元14並進入容器之光輸入口時，其光通量衰減率為0.3%。由此可知：一量測裝置之試片承載台表面具有相對於待測發光二極體所產生的光通量大於50%的反射率及光聚集單元內壁具有相對於待測發光二極體所產生的光通量大於50%反射率，可有效降低發光二極體所產生光通量進入容器之光輸入口時之衰減率，進而增加發光二極體光電特性量測之準確性。
依據本發明之實施例中所述之待測發光二極體13常用之材料係如磷化鋁鎵銦(AlGaInP)系列、氮化鋁鎵銦(AlGaInN)系列、氧化鋅(ZnO)系列等。活性層(未顯示)之結構係如：單異質結構(single heterostructure；SH)、雙異質結構(double heterostructure；DH)、雙側雙異質結構(double-side double heterostructure；DDH)、或多層量子井(multi-quantum well；MQW)。再者，其發光頻譜可以藉由改變半導體單層或多層之物理或化學要素進行調整，調整量子井之對數亦可以改變發光波長。
以上各圖式與說明雖僅分別對應特定實施例，然而，各
個實施例中所說明或揭露之元件、實施方式、設計準則、及技術原理除在彼此顯相衝突、矛盾、或難以共同實施之外，吾人當可依其所需任意參照、交換、搭配、協調、或合併。
雖然本發明已說明如上，然其並非用以限制本發明之範圍、實施順序、或使用之材料與製程方法。對於本發明所作之各種修飾與變更，皆不脫本發明之精神與範圍。
1‧‧‧發光二極體光電特性量測之裝置
2‧‧‧商用設備IS試片座
10‧‧‧容器
10A‧‧‧光輸入口
10B‧‧‧光輸出口
11‧‧‧量測模組
12‧‧‧試片承載台
13‧‧‧待測之發光二極體
14‧‧‧光聚集單元
14A‧‧‧本體
14B‧‧‧薄層
15‧‧‧電源供應器
16‧‧‧開孔
17‧‧‧探針
60‧‧‧試片座本體
61‧‧‧發光二極體TO封裝體
62‧‧‧接腳
第1圖係描述本發明發光二極體光電特性量測裝置之結構圖。
第2圖係描述目前業界使用的商用設備IS(instrument system)試片座之示意圖。
1‧‧‧發光二極體光電特性量測之裝置
10‧‧‧容器
10A‧‧‧光輸入口
10B‧‧‧光輸出口
11‧‧‧量測模組
12‧‧‧試片承載台
13‧‧‧待測之發光二極體
14‧‧‧光聚集單元
14A‧‧‧本體
14B‧‧‧薄層
15‧‧‧電源供應器
16‧‧‧開孔
17‧‧‧探針
Claims (10)
- 一發光二極體光電特性之量測裝置，包含：一容器，該容器具有一光輸入口及一光輸出口；一量測模組，該量測模組與該容器之光輸出口連接；一試片承載台，係位於該容器之下且可承載一待測之發光二極體，其中該試片承載台表面具有相對於該待測之發光二極體產生的光通量大於50%的反射率；及一光聚集單元，係位於該容器與該試片承載台之間；其中該光聚集單元具有一寬度，其大於該容器之該光輸入口的寬度，該光聚集單元於量測時完全包覆該試片承載台。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光電特性之量測裝置，其中該光聚集單元內壁具有相對於該待測之發光二極體產生的光通量大於50%反射率。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光電特性之量測裝置，其中該試片承載台包含一承載體及一薄層形成於該承載體之上，其中該薄層係由對該待測之發光二極體產生的光通量具有大於50%反射率的材料所組成。
- 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體光電特性之量測裝置，其中該光聚集單元包含一本體及一薄層形成於該本體之內壁，其中該薄層係由對該待測之發光二極體產生的光通量具有大於50%反射率的材料所組成。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光電特性之量測裝置，其中該容器係為一中空球體單元。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光電特性之量測裝置，其中該待測之發光二極體為未封裝之晶圓形式或晶粒形式。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光電特性之量測裝置，其更包含二隻探針用以量測該待測之發光二極體，各探針具有一角度，該角度介於30度至150度之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光電特性之量測裝置，其更包含二隻探針用以量測該待測之發光二極體，且該光聚集單元更包含二開孔以分別供該等探針穿過量測之用。
- 一發光二極體光電特性之量測裝置，包含：一容器，該容器具有一光輸入口及一光輸出口；一量測模組，該量測模組與該容器之光輸出口連接；一試片承載台，係位於該容器之下且可承載一待測之發光二極體，其中該試片承載台表面具有相對於該待測之發光二極體產生的光通量大於50%的反射率；及一光聚集單元，係位於該容器與該試片承載台之間；其中該光聚集單元具有一寬度，其大於該容器之該光輸入口的寬度，該光聚集單元於量測時完全包覆該待測之發光 二極體。
- 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體光電特性之量測裝置，其中該光聚集單元內壁具有相對於該待測之發光二極體產生的光通量大於50%反射率。
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