TWI792301B - 用於光學檢測之晶片承載座及晶片承載裝置 - Google Patents

Abstract

一種用於光學檢測之晶片承載座包含有分別自其頂面之前、後側邊朝底面之方向傾斜延伸的前、後斜面，該頂面具有一用以設置一能發光之待測晶片的晶片放置區，該晶片承載座能定義出一於晶片放置區垂直於頂面之垂直參考線及一與其垂直之水平參考線，前、後斜面係與晶片放置區連接且分別與水平參考線有呈銳角之夾角，藉此，該晶片承載座能避免干涉待測晶片發出之光線；一種晶片承載裝置包含有相對固定之一晶片承載座及一光學感測模組，該光學感測模組之一光學感測器的光接收面面向待測晶片之後發光面，使其前、後發光面能同時進行光特性檢測。

Description

用於光學檢測之晶片承載座及晶片承載裝置

本發明係與發光晶片之光學檢測設備有關，特別是關於一種用於光學檢測之晶片承載座，以及一包含有該晶片承載座之晶片承載裝置。

請參閱圖1，圖1所示為一種發光晶片10（在下文中亦稱為待測晶片），該發光晶片10之導電接點（圖中未示）係設於其上表面11或下表面12，或者亦可能上、下表面11、12皆設有導電接點，該發光晶片10於其導電接點通電時係兩側發光而具有二個相對的側發光面，亦即該發光晶片10之一前發光面13（front facet）及一後發光面14（back facet）皆發出光線（圖1中以假想線表示發光範圍）。該發光晶片10進行檢測時通常係設置於一包含有多個晶片承載裝置之轉盤（圖中未示），亦即多個發光晶片10同時分別設於該等晶片承載裝置，該轉盤將該等發光晶片10逐一轉動至對應一固定之光學感測器（圖中未示；例如積分球）的檢測位置，使得該等發光晶片10逐一於該檢測位置受該光學感測器感測光線進而進行光學檢測。

然而，該發光晶片10位於該檢測位置時係以前發光面13朝向光學感測器，因此僅能檢測前發光面13之光特性，後發光面14之光特性則無法檢測。而且，該發光晶片10發出之光線的發散角θ可能為±15˚~±75˚，發散角θ越大，光線與晶片承載裝置干涉的程度越大，光特性檢測結果越不準確。再者，該發光晶片10可能需進行特定溫度條件下的光特性檢測，而習用之晶片承載裝置無法滿足此測試需求。

有鑑於上述缺失，本發明之主要目的在於提供一種用於光學檢測之晶片承載座，能避免干涉待測晶片發出之光線。

為達成上述目的，本發明所提供之用於光學檢測之晶片承載座包含有朝向相反方向之一頂面及一底面、一自該頂面之一前側邊朝該底面之方向傾斜延伸的前斜面，以及一自該頂面之一相對於該前側邊之後側邊朝該底面之方向傾斜延伸的後斜面，該頂面具有一用以設置一能發光之待測晶片的晶片放置區，該晶片承載座能定義出一於該晶片放置區垂直於該頂面之垂直參考線，以及一垂直於該垂直參考線之水平參考線，該前斜面及該後斜面係與該晶片放置區連接且分別與該水平參考線有一呈銳角之夾角。

藉此，該晶片承載座之前、後斜面分別朝向前方及後方，該待測晶片能以其前、後發光面（亦即，二個相對的側發光面）分別面向前方及後方地設於該晶片承載座之頂面的晶片放置區，以供分別面向該晶片承載座之前、後斜面的二光學感測器接收該待測晶片之前、後發光面發出之光線，進而進行前、後發光面之光特性檢測。該晶片承載座具有前、後斜面之形狀設計能避免遮蔽光線，甚至，只要前、後斜面與水平參考線之夾角等於或略大於待測晶片發出之光線的發散角，或者，前、後斜面至少其中之一設有一與頂面之晶片放置區連接的溝槽，以供部分光線通過該溝槽而使得光線完全不與晶片承載座干涉，如此即可使待測晶片之前、後發光面發出之光線完整地被光學感測器接收，進而產生準確之檢測結果。此外，該晶片承載座具有前、後斜面之形狀設計使其具有概呈錐狀之穩固結構，並且具有相當之體積而可在有導熱需求時達到良好之導熱效果。

本發明之另一目的在於提供一種晶片承載裝置，可使待測晶片之前、後發光面（亦即，二個相對的側發光面）能同時進行光特性檢測。

為達成上述目的，本發明所提供之晶片承載裝置包含有相對固定之一晶片承載座以及一光學感測模組，該晶片承載座包含有一用以設置一待測晶片之頂面，該光學感測模組包含有一光學感測器，該光學感測器具有一光接收面，該光接收面係用以面向該晶片承載座所承載之待測晶片的一側發光面。例如，該晶片承載座可（但不限於）為前述之晶片承載座，該光學感測器之光接收面係面向該晶片承載座之後斜面，用以面向待測晶片之該側發光面（亦即，後發光面）。

藉此，該晶片承載裝置能應用於一類同於先前技術中所述之轉盤，使得該晶片承載座之頂面上的待測晶片受轉盤轉動至檢測位置，以供位於該晶片承載裝置外部之固定位置的另一光學感測器接收待測晶片之另一個側發光面（亦即，前發光面）發出之光線進而檢測其光特性，而該晶片承載裝置本身所包含之光學感測器則隨著轉盤轉動，因此在待測晶片之前發光面進行光特性檢測的同時，該晶片承載裝置本身之光學感測器可接收待測晶片之後發光面發出之光線進而檢測其光特性。

本發明之又一目的在於提供一種晶片承載裝置，能使待測晶片在特定溫度條件下進行光特性檢測。

為達成上述目的，前述之晶片承載裝置更包含有一溫度控制器，該晶片承載座係能受該溫度控制器調整溫度地設於該溫度控制器。舉例而言，該溫度控制器可為一熱電致冷溫控器（thermoelectric cooler；簡稱TEC），用以調降該晶片承載座之溫度，進而使該晶片承載座之頂面上的待測晶片降溫並使其溫度維持在光特性檢測所需之特定低溫條件，該溫度控制器可設於一散熱器（heat sink）上，以藉由該散熱器對該溫度控制器之發熱面進行散熱，進而使該溫度控制器達到良好之降溫效率。或者，該溫度控制器亦可為一加熱器，用以調升該晶片承載座之溫度，進而使該晶片承載座之頂面上的待測晶片升溫並使其溫度維持在光特性檢測所需之特定高溫條件。

有關本發明所提供之用於光學檢測之晶片承載座及晶片承載裝置的詳細構造、特點、組裝或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。

申請人首先在此說明，在以下將要介紹之實施例以及圖式中，相同之參考號碼，表示相同或類似之元件或其結構特徵。需注意的是，圖式中的各元件及構造為例示方便並非依據真實比例及數量繪製，且若實施上為可能，不同實施例的特徵係可以交互應用。其次，當述及一元件設置於另一元件上時，代表前述元件係直接設置在該另一元件上，或者前述元件係間接地設置在該另一元件上，亦即，二元件之間還設置有一個或多個其他元件。而述及一元件「直接」設置於另一元件上時，代表二元件之間並無設置任何其他元件。

請先參閱圖2，本發明一較佳實施例所提供之晶片承載裝置20包含有一承載模組30、一光學感測模組40，以及一遮罩50。

在此需先說明的是，下文中所提及之方向性用語係以圖2所示之方向為基準，例如“向下”或“下方”係指Z軸負向，“向前”或“前方”係指X軸正向，“向後”或“後方”係指X軸負向，以此類推。

請參閱圖3，該承載模組30包含有一基座31（與本案之技術特點較無關聯，故圖式中僅以一板體表示）、一設於該基座31頂面之散熱器32、一設於該散熱器32頂面之溫度控制器33，以及一設於該溫度控制器33頂面之晶片承載座60。

請參閱圖4至圖6，該晶片承載座60包含有一概呈矩形平板狀之底板部61、一體連接於底板部61之一上表面612且呈面積較小之平板狀的一頂板部62，以及一自頂板部62前側一體地向上延伸之承載部63，該晶片承載座60之一底面64（亦即底板部61之下表面）係固定於該溫度控制器33頂面。該承載部63係概呈一四角錐柱，惟其頂部非呈錐尖狀，而是具有一呈窄長矩形之頂面65，該頂面65具有一位於其中央之晶片放置區651，用以設置一能發光之待測晶片10（如同圖1所示之發光晶片10）。在本實施例中，該頂面65設有一位於該晶片放置區651之真空吸孔652，該真空吸孔652可透過該晶片承載座60內部之一孔道66（如圖7所示）而與一真空源（圖中未示）連通，藉以受該真空源作用產生負壓而將該待測晶片10真空吸附於該頂面65，以避免該待測晶片10自頂面65掉落。

請參閱圖5至圖7，該承載部63之頂面65的二長邊係分別定義為一前側邊653及一後側邊654，該承載部63更具有一自該頂面65之前側邊653朝該底面64之方向傾斜延伸（意即向下傾斜延伸）的前斜面67，以及一自該頂面65之後側邊654朝該底面64之方向傾斜延伸的後斜面68，亦即前、後斜面67、68分別朝向前方及後方。詳而言之，該晶片承載座60能定義出一垂直於該頂面65之垂直參考線L1（請參閱圖10），以及一垂直於該垂直參考線L1之水平參考線L2（如圖7所示），在本實施例中，該頂面65平行於X-Y平面，該垂直參考線L1係平行於Z軸而朝上、下方延伸，該水平參考線L2係平行於X軸而朝前、後方延伸，該前斜面67係向下且偏向前方延伸而與該水平參考線L2有一呈銳角之夾角θ1，該後斜面68係向下且偏向後方地朝該頂板部62延伸，因此該後斜面68亦與該水平參考線L2有一呈銳角之夾角θ2。值得一提的是，在該頂面65非完全為平面的情況下，該垂直參考線L1係定義於該晶片放置區651，亦即該垂直參考線L1為該頂面65於該晶片放置區651之法線。

藉此，該晶片承載座60係用以供待測晶片10以其二個相對的側發光面（以下稱為前、後發光面13、14（請參閱圖1及圖8b、8c））分別面向前方及後方地設於該頂面65之晶片放置區651，當待測晶片10之前、後發光面13、14分別朝前、後方發光時（圖7及圖8a中以假想線表示發光範圍），該晶片承載座60具有前、後斜面67、68之形狀設計能避免遮蔽光線，甚至可使得光線完全不與晶片承載座60干涉。如圖8a所示，若待測晶片10寬度較大而凸出於前、後斜面67、68，亦即待測晶片10之前、後發光面13、14皆非位於晶片承載座60之頂面65，在此情況下，只要前、後斜面67、68與水平參考線L2之夾角θ1、θ2等於或略大於待測晶片10之前、後發光面13、14發出之光線的發散角θ3、θ4，即可使光線完全不與晶片承載座60干涉。若待測晶片10放置位置偏向前方（如圖8b所示）或後方（如圖8c所示）或者如本實施例中待測晶片10寬度較小（如圖7所示），該待測晶片10之前發光面13及／或後發光面14可能位於晶片承載座60之頂面65，在此等情況下，亦可將前、後斜面67、68與水平參考線L2之夾角θ1、θ2至少其中之一設計得更大，或者在前、後斜面67、68至少其中之一設有供光線通過之溝槽（例如本實施例之溝槽672，將詳述於下文），即可使光線完全不與晶片承載座60干涉。

如圖5所示，本實施例之晶片承載座60的前斜面67設有一與該頂面65之晶片放置區651連接的溝槽672，亦即該溝槽672之開口局部位於該頂面65。如圖7所示，該待測晶片10寬度小於該頂面65寬度且偏向後方地放置於該頂面65，前、後斜面67、68與水平參考線L2之夾角θ1、θ2大於待測晶片10之前、後發光面13、14發出之光線的發散角θ3、θ4，使得後發光面14發出之光線完全不與晶片承載座60干涉，前發光面13發出之光線則是部分通過溝槽672而亦完全不與晶片承載座60干涉。如此一來，該待測晶片10之前、後發光面13、14發出之光線可完整供光學感測器接收以進行光特性檢測，詳述如下。

請參閱圖3及圖9，前述之該晶片承載座60的底板部61及頂板部62共同構成一與該承載部63相互連接之基部69，該基部69係自該後斜面68下方朝遠離該前斜面67之方向延伸，亦即沿X軸負向延伸，該光學感測模組40係固定於該基部69上，詳而言之，該光學感測模組40包含有一固定於該晶片承載座60之頂板部62的安裝座41、一水平設置地（平行X-Y平面）固定於該安裝座41之電路板42，以及直立設置地（平行Y-Z平面）固定於該安裝座41之一光學感測器43及一保護板44，該電路板42包含有與該光學感測器43電性連接之二外接點測接點421，該保護板44為一能透光之板體，例如透明玻璃板，該光學感測器43係設於該安裝座41與該保護板44之間的空間。如圖7所示，該光學感測器43具有一間隔地位於晶面承載座60之頂面65之後側邊654且面向該保護板44之光接收面431，且該光接收面431係面向該晶片承載座60之後斜面68並垂直於該水平參考線L2（亦即平行於該垂直參考線L1）。值得一提的是，待測晶片10通常係受一取放設備（圖中未示）真空吸取再放置到該晶片承載座60之頂面65，前述之保護板44可避免光學感測器43受該取放設備或者其他元件撞擊而損傷。此外，如圖6及圖7所示，該晶片承載座60之後斜面68設有一位置對應於該晶片放置區651之凹槽682，以供該光學感測模組40局部位於該凹槽682內，例如本實施例之光學感測模組40的保護板44係局部位於該凹槽682內，如此可讓該光學感測器43之光接收面431更靠近待測晶片10。

藉此，當該晶片承載裝置20位於一檢測位置時，一點測裝置（圖中未示）之二彈性接觸元件（例如探針）點觸該晶片承載座60之頂面65上的待測晶片10而使其前、後發光面13、14發光，以供一位於該晶片承載裝置20外部之固定位置的積分球70（如圖7所示）接收待測晶片10之前發光面13發出之光線進而檢測其光特性，同時，該晶片承載裝置20本身的光學感測器43可接收待測晶片10之後發光面14發出之光線並轉換成電信號，前述之點測裝置能以另二彈性接觸元件點觸該晶片承載裝置20之外接點測接點421，進而將該光學感測器43之感測訊號（亦即前述之電信號）傳送至一測試分析設備（圖中未示），藉以檢測待測晶片10之後發光面14的光特性。該晶片承載裝置20之外接點測接點421可設計成與待測晶片10受點觸之導電接點（圖中未示）不同高度，或者亦可設計成相同高度。該晶片承載座60之頂面65的後側邊654與該光學感測器43之光接收面431的垂直距離d（如圖10所示）係以大於或等於0.5毫米且小於或等於5毫米為較佳之設計，以使得該光學感測器43完整接收待測晶片10之後發光面14發出之光線。

值得一提的是，前述之積分球70係在習知技術中常用來對發光晶片進行檢測的一種光學檢測儀器，圖7中僅以一矩形示意性地表示該積分球70，實際上該積分球70為體積較大之球體，因此該積分球70通常係設於固定位置，而由諸如轉盤等機構將該晶片承載裝置20連同待測晶片10移動至可受該積分球70檢測之位置，亦即，該積分球70與該晶片承載裝置20係可相對位移。在本發明之晶片承載裝置20的空間配置上，由於晶片承載座60後側會連接其他機構，因此熟悉本領域技術之人士應可理解晶片承載座60上不可能設置積分球，本發明係將體積較小之光學感測器43（亦即非積分球）設置在晶片承載座60上，使得該光學感測器43可與晶片承載座60及待測晶片10一起移動。

為了使待測晶片10可在特定溫度條件下進行光特性檢測，該晶片承載座60之底面64係設於該溫度控制器33，該溫度控制器33藉由控制該晶片承載座60之溫度進而控制待測晶片10之溫度。舉例而言，本實施例之溫度控制器33為一熱電致冷溫控器，其內部設有一致冷晶片（圖中未示），可於溫度控制器33之頂面產生致冷功能，以調降該晶片承載座60之溫度，進而使待測晶片10降溫並使其溫度維持在光特性檢測所需之特定低溫條件。此外，該溫度控制器33之底面（發熱面）係設於該散熱器32，該散熱器32之材質為金屬或其他導熱較快之材料，該散熱器32鑽設有許多孔道，其外表面僅留有一進氣口及一出氣口（圖中未示），壓縮空氣自進氣口進入後會分流至多個支道（圖中未示），然後再匯集而自出氣口排出，壓縮空氣在前述路徑流動的過程中對該溫度控制器33之發熱面產生散熱作用，進而使該溫度控制器33達到良好之降溫效率。

再者，如圖2及圖3所示，該遮罩50係蓋設於該溫度控制器33頂面且包含有相互固定之一本體51及一前蓋52，該本體51與溫度控制器33及前蓋52固定後係概呈封閉狀，該前蓋52則為半封閉狀且具有一上開口53。請參閱圖11及圖12，該溫度控制器33與該遮罩50共同形成一氣室54，該晶片承載座60及該光學感測模組40係設於該氣室54，該遮罩50係用以供乾燥空氣經由二進氣接頭（圖中未示）進入該氣室54再由該上開口53排出，藉此，該溫度控制器33產生致冷作用時，該氣室54內的乾燥空氣可防止待測晶片10以及晶片承載裝置20位於氣室54內的元件因低溫而結露。

綜上所陳，本發明之晶片承載座60能避免遮蔽待測晶片10發出之光線，藉以產生準確之檢測結果。而且，該晶片承載座60具有前、後斜面67、68之形狀設計使其具有概呈錐狀之穩固結構，並且具有相當之體積，可在該溫度控制器33調整待測晶片10之溫度時達到良好之導熱效果。此外，本發明之晶片承載裝置20可使待測晶片10之前、後發光面13、14能同時進行光特性檢測，並且可在特定溫度條件下進行光特性檢測。

最後，必須再次說明，本發明於前揭實施例中所揭露的構成元件，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。

10:發光晶片 11:上表面 12:下表面 13:前發光面 14:後發光面 θ:發散角 20:晶片承載裝置 30:承載模組 31:基座 32:散熱器 321:進氣口 322:出氣口 323:進氣主道 324:進氣支道 325:連通道 326:出氣支道 327:出氣主道 33:溫度控制器 40:光學感測模組 41:安裝座 42:電路板 421:外接點測接點 43:光學感測器 431:光接收面 44:保護板 50:遮罩 51:本體 52:前蓋 53:上開口 54:氣室 60:晶片承載座 61:底板部 612:上表面 62:頂板部 63:承載部 64:底面 65:頂面 651:晶片放置區 652:真空吸孔 653:前側邊 654:後側邊 66:孔道 67:前斜面 672:溝槽 68:後斜面 682:凹槽 69:基部 70:積分球 A:部分 d:垂直距離 L1:垂直參考線 L2:水平參考線 θ1、θ2:夾角 θ3、θ4:發散角

圖1為一待測晶片之側視示意圖。 圖2為本發明一較佳實施例所提供之晶片承載裝置的立體組合圖。 圖3為該晶片承載裝置的立體分解圖。 圖4為該晶片承載裝置之一晶片承載座的立體圖。 圖5為圖4之A部分的局部放大圖。 圖6為該晶片承載座與一待測晶片的立體圖。 圖7為該晶片承載座、該待測晶片、一光學感測模組之一光學感測器及一保護板以及一積分球的側視示意圖。 圖8a~8c為待測晶片放置於該晶片承載座之其他態樣的示意圖。 圖9為該晶片承載裝置之光學感測模組的立體組合圖。 圖10為該晶片承載座與該光學感測模組之光學感測器的側視圖。 圖11為該晶片承載裝置之頂視圖。 圖12為圖11沿剖線12-12之剖視圖。

20:晶片承載裝置

30:承載模組

31:基座

32:散熱器

33:溫度控制器

40:光學感測模組

50:遮罩

51:本體

52:前蓋

53:上開口

60:晶片承載座

61:底板部

62:頂板部

63:承載部

65:頂面

67:前斜面

672:溝槽

68:後斜面

69:基部

Claims (18)

1. 一種用於光學檢測之晶片承載座，包含有朝向相反方向之一頂面及一底面、一自該頂面之一前側邊朝該底面之方向傾斜延伸的前斜面，以及一自該頂面之一相對於該前側邊之後側邊朝該底面之方向傾斜延伸的後斜面，該頂面具有一用以設置一能發光之待測晶片的晶片放置區，該晶片承載座能定義出一於該晶片放置區垂直於該頂面之垂直參考線，以及一垂直於該垂直參考線之水平參考線，該前斜面及該後斜面係與該晶片放置區連接且分別與該水平參考線有一呈銳角之夾角。
2. 如請求項1所述之用於光學檢測之晶片承載座，其中該夾角係大於或等於該待測晶片發出之光線的一發散角。
3. 如請求項1所述之用於光學檢測之晶片承載座，其中該頂面設有一位於該晶片放置區之真空吸孔，用以將該待測晶片真空吸附於該頂面。
4. 如請求項1所述之用於光學檢測之晶片承載座，其中該前斜面及該後斜面至少其中之一設有一與該頂面之晶片放置區連接的溝槽。
5. 如請求項1所述之用於光學檢測之晶片承載座，其中該後斜面設有一位置對應於該晶片放置區之凹槽。
6. 如請求項1所述之用於光學檢測之晶片承載座，其中該晶片承載座包含有相互連接之一基部及一承載部，該承載部包含有該頂面、該前斜面及該後斜面，該基部係自該後斜面下方朝遠離該前斜面之方向延伸。
7. 一種晶片承載裝置，包含有： 一晶片承載座，包含有一用以設置一待測晶片之頂面，該頂面具有相對之一前側邊及一後側邊，該待測晶片具有至少一側發光面；以及 一光學感測模組，係與該晶片承載座相對固定，該光學感測模組包含有一光學感測器，該光學感測器具有一間隔地位於該頂面之該前、後側邊其中之一且用以面向該待測晶片之該側發光面的光接收面。
8. 如請求項7所述之晶片承載裝置，更包含有一溫度控制器，該晶片承載座係能受該溫度控制器調整溫度地設於該溫度控制器。
9. 如請求項8所述之晶片承載裝置，更包含有一散熱器，該溫度控制器係能受該散熱器散熱地設於該散熱器。
10. 如請求項8所述之晶片承載裝置，更包含有一蓋設於該溫度控制器之遮罩，該溫度控制器與該遮罩共同形成一用以容置乾燥空氣之氣室，該晶片承載座及該光學感測模組係設於該氣室。
11. 如請求項7所述之晶片承載裝置，其中該光學感測模組更包含有一與該光學感測器電性連接之外接點測接點，用以輸出該光學感測器之感測訊號。
12. 如請求項7所述之晶片承載裝置，其中該光學感測模組更包含有一安裝座，以及一設於該安裝座且能透光之保護板，該光學感測器係以其光接收面面向該保護板地設於該安裝座與該保護板之間。
13. 如請求項7所述之晶片承載裝置，其中該晶片承載座係如請求項1至4中任一請求項所述之晶片承載座，該光學感測器之光接收面係面向該晶片承載座之後斜面。
14. 如請求項13所述之晶片承載裝置，其中該光學感測器之光接收面係平行於該晶片承載座之垂直參考線。
15. 如請求項13所述之晶片承載裝置，其中該晶片承載座之頂面的後側邊與該光學感測器之光接收面的一垂直距離係大於或等於0.5毫米且小於或等於5毫米。
16. 如請求項13所述之晶片承載裝置，其中該後斜面設有一位置對應於該晶片放置區之凹槽，該光學感測模組係局部位於該凹槽內。
17. 如請求項13所述之晶片承載裝置，其中該晶片承載座包含有相互連接之一基部及一承載部，該承載部包含有該頂面、該前斜面及該後斜面，該基部係自該後斜面下方朝遠離該前斜面之方向延伸，該光學感測模組係固定於該基部。
18. 如請求項7所述之晶片承載裝置，其中該光學感測器之該光接收面係面向該頂面之該後側邊；該頂面之該前側邊則間隔地面向一積分球，該積分球與該晶片承載裝置係可相對位移。

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