TWM502171U - 光性量測裝置 - Google Patents

Description

光性量測裝置

本創作是有關於一種光性量測裝置，特別是一種具有積分球的光性量測裝置。

發光二極體(LED)具有省電、體積小、以及高亮度優點，因此廣泛地被應用作為光源使用。而為了檢驗生產的發光二極體晶片品質，常見檢測方式為使用積分球作量測。積分球可將置於球口的開口處的發光二極體晶片所發射的光線進行收集，並進行發光二極體晶片光源的亮度量測。

習知積分球在量測時，以覆晶發光二極體晶片(flip-chip)為例，其是屬於上點下收光或是屬於下點上收光的量測，所以會在載台上放置一片石英玻璃，用以承載覆晶發光二極體晶片。因為石英玻璃置於載台上的設置，覆晶發光二極體晶片光源在隔著載台與其上之石英玻璃的厚度情況下，其無法和積分球完全貼近，導致量測角度過小，進而影響量測結果。使得收光範圍的量測角度過小而產生誤差，無法完全使光線均勻進入積分球。除此之外，當進行量測時，載台與其上之石英玻璃會相對於積分球進行水 平方向或鉛直方向移動，因此在量測不同的覆晶發光二極體晶片時，光線會從石英玻璃的不同區塊進入積分球，造成量測時環境條件不一致；再者，當光線進入積分球後，若覆晶發光二極體晶片光源與積分球之間具有間隙，則易使光線漫射出積分球外，導致光性量測有誤差。因此，如何能有效解決上述問題，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前相關領域亟需改進的目標。

本創作提供一種光性量測裝置，將具有防塵效果的透光基板設置於積分球收光口且設置於頸部內部或是設置於頸部之上表面，使得待測物(例如放置在藍膜上的發光二極體晶片)放在透光基板上時能更接近積分球，以致於發光二極體晶片對收光口發射光線的張角增加。透過縮短發光二極體晶片與積分球收光口間的高度差，發光二極體晶片的光性量測除了更精準外，也使得發光二極體晶片所發射已進入積分球的光線不會自發光二極體晶片與積分球間的高度差漫射射出。

本創作之一實施方式為提供一種光性量測裝置，包含載台、固定環以及積分球。載台具有開口。固定環設置於載台表面，並固定由承載膜與發光二極體晶片所組成之待測物。固定環與待測物設置在載台上，其中至少部分的待測物暴露於開口。一積分球設置於對應開口，並包含球形腔體、頸部以及透光基板。頸部連接球形腔體，且頸部 定義收光口。透光基板設置於收光口且設置於頸部內部或是頸部之上表面，其中覆於透光基板上的部分待測物與載台表面的垂直距離大於或等於其他部分之待測物與載台表面的垂直距離。

光性量測裝置將積分球以及透光基板結合，使得發 光二極體晶片與收光口的高度差縮減，以增加發光二極體晶片對積分球的發光張角。除此之外，本創作之光性量測裝置藉由額外於積分球上設置有定位部或是承載框架，使得除了發光二極體晶片張角增加外，也可保護積分球內壁的漫射層不容易受到損傷。

100,100’,100”‧‧‧光性量測裝置

102‧‧‧第一方向

104‧‧‧第二方向

110‧‧‧載台

112‧‧‧開口

114‧‧‧固定環

116‧‧‧母環

118‧‧‧子環

120、120’、120”‧‧‧積分球

121‧‧‧球形腔體

122‧‧‧頸部

124‧‧‧收光口

126‧‧‧透光基板

128,135‧‧‧定位部

130‧‧‧承載框架

132‧‧‧連接部

134‧‧‧承載部

136‧‧‧間隙

138‧‧‧貼合膠

140‧‧‧導角

142‧‧‧透光區域

144‧‧‧遮光元件

150‧‧‧量測裝置

152‧‧‧輸出供應器

154‧‧‧基座

156‧‧‧探針

160‧‧‧待測物

161‧‧‧承載膜

162‧‧‧發光二極體晶片

164‧‧‧光線

θ‧‧‧張角

D1,D1’,D2‧‧‧距離

第1A圖為依照本創作之光性量測裝置第一實施例的側視示意圖。

第1B圖為依照本創作之光性量測裝置第一實施例的上視示意圖。

第2圖為依照本創作光性量測裝置之透光基板一實施例的上視示意圖。

第3圖為依照本創作之光性量測裝置第二實施例的側視示意圖。

第4A圖為依照本創作之光性量測裝置第三實施例的側視示意圖。

第4B圖為依照第4A圖中區域A的放大圖。

第5圖與第6圖為本創作之光性量測裝置中的積分球不同實施例的側視示意圖。

以下將以圖式及詳細清楚說明本創作之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在了解本創作之較佳實施例後，當可由本創作所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本創作之精神與範圍。

習知光性量測裝置的積分球，例如放置在藍膜上的發光二極體晶片，由於發光二極體晶片與積分球球口的開口處具有一個高度差，例如一載台與其上之石英玻璃的厚度，使得發光二極體晶片所發出光線的張角收到限制。因此，積分球無法完整收到來自發光二極體晶片所發出光線。除此之外，高度差產生的間隙也使得發光二極體晶片射向積分球的光線於內部發生漫射後自間隙散出。

有鑑於此，本創作之光性量測裝置將透光基板設置於積分球收光口且設置於頸部內部或是頸部之上表面，使得積分球與發光二極體晶片間的高度差縮減，發光二極體晶片入射於積分球內的張角得以增加。此外，本創作之光性量測裝置設置定位部或承載框架於積分球收光口，除了仍使發光二極體晶片射至積分球的光線張角增加外，其可保護積分球內壁的漫射層不會受到損傷。

請同時參照第1A圖以及第1B圖。第1A圖為依照本創作之光性量測裝置第一實施例的側視示意圖。第1B圖 為依照本創作之光性量測裝置第一實施例的上視示意圖。光性量測裝置100包含載台110、固定環114、積分球120。進一步，光性量測裝置100更可包含量測裝置150。

參照第1A圖。載台110具有開口112。固定環114設置於載台110表面，且固定環114為沿開口112周緣佈置，以使得開口112的範圍位於固定環114內。固定環114用以固定由承載膜161與發光二極體晶片162所組成之待測物160，其中承載膜161可以為藍膜(Blue Type)或白膜等，而發光二極體晶片162可以為覆晶發光二極體晶片(flip-chip)。固定環114與待測物160皆設置在載台110上，其中至少部分的待測物160暴露於開口112。

固定環114可以是鐵環或是塑膠環，在本實施例中為塑膠環，塑膠環包含母環116以及子環118。當需要將待測物160固定時，將待測物160的承載膜161置於母環116上，並以子環118搭配母環116將承載膜161夾於其二者之間作固定。本圖中子環118以及母環116尺寸僅為例示，本創作所屬技術領域中具有通常知識者，可依實際需要調整子環118以及母環116尺寸，以調整固定環114對待測物160的固定強度。若是使用鐵環的話，由於藍膜有黏性，可以直接將藍膜黏至鐵環上。

積分球120的設置位置對應於開口112。積分球120包含球形腔體121、頸部122以及透光基板126。頸部122連接球形腔體121，且頸部122定義收光口124。透光基板126設置於收光口124且位於頸部122內，並且透光基板 126可以是以黏附或卡緊的方式固定於頸部122，在本第一實施例中透光基板126表面與頸部122齊平。根據本創作一實施例，透光基板126為石英玻璃，且進一步，石英玻璃外圍側面也可以選擇經過霧面處理。透光基板126亦提供積分球120防塵效果，且光性量測結果相較於習知技術，由於是將石英玻璃設置在積分球120的收光口124內，故較不會受到石英玻璃影響。

待測物160由固定環114固定於開口112的一側，且積分球120設置於開口112內，使得待測物160的承載膜161覆於積分球120之上。更進一步來說，在本第一實施例中，承載膜161覆於且被撐平於積分球120的頸部122以及透光基板126上。

量測裝置150包含輸出供應器152、至少一基座154，以及設置於每一個基座154上的探針156。探針156與發光二極體晶片162接觸，以形成通路並作為量測時的輸入/輸出電流端。於量測時，輸出供應器152透過探針156提供電流給發光二極體晶片162，使得量測發光二極體晶片162發出光線164於積分球120的球形腔體121內。

積分球120用以量測發光二極體晶片162的元件表現特性，例如亮度、波長...等。因此當發光二極體晶片162發出光線164在積分球120內部均勻的漫射並收集後，可以得到發光二極體晶片162的元件表現特性。根據本創作一實施例，積分球120中的球形腔體121與頸部122可以為一體成型。或是球形腔體121與頸部122各自為獨立元 件，而頸部122組裝於球形腔體121上，並成為可拆卸式地連接。

請看到第1B圖。當需要量測元件表現特性的時候，受測的發光二極體晶片162位於積分球120的收光口124範圍內。

請再回到第1A圖，由於待測物160中有至少一個的發光二極體晶片162，因此當需量測不同的發光二極體晶片162時，載台110可以相對積分球120進行移動，例如第一方向102或第二方向104所指的方向。或是，載台110也可進行鉛直方向移動，亦即為垂直於第一方向102以及第二方向104的移動。而於移動中積分球120以及量測裝置150可保持靜止。藉由以上設置，當量測進行到由一個發光二極體晶片162至另一個發光二極體晶片162時，對於不同的發光二極體晶片162而言，其量測環境包括量測裝置150、積分球120以及其上的透光基板126皆位於相同位置。換言之，使用本創作於量測發光二極體晶片162時，其環境控制變因可保持相同，將進一步說明如後。

當載台110進行水平方向或鉛直方向移動後，將使得不同的發光二極體晶片162置於收光口124範圍內，並對應到量測裝置150中的探針156。根據本創作一實施例，積分球120的頸部122邊緣具有導角140，使得當待測物160相對積分球120移動時，待測物160的承載膜161不容易被積分球120的頸部122刮傷。

當進行量測時，發光二極體晶片162發出光線164 至球形腔體121內，其中光線164對球形腔體121具有張角θ。

由於透光基板126設置於積分球120的收光口124，且欲進行量測的發光二極體晶片162也置於透光基板126範圍內。因此，發光二極體晶片162與積分球120間的高度差縮減，這也使發光二極體晶片162能更直接將光線164射至球形腔體121內，而具有較大的張角θ，使得積分球120的收光角度增大。

除此之外，為了使覆於待測物160的承載膜161可以更服貼於積分球120的頸部122以及透光基板126上，根據本創作一實施例，覆於透光基板126上的部分待測物160與載台110表面的垂直距離D2大於或等於其他部分之待測物160與載台110表面的垂直距離，例如垂直距離D1、D1’，使得待測物160大致呈現拱橋形狀。因此，拱橋形狀的待測物160使得其中承載膜161為撐平於積分球120的頸部122以及透光基板126上。

相較於習知積分球量測方式，以往待測物被吸附在石英玻璃上，而石英玻璃在載台上跟著載台移動，因此將造成每一顆發光二極體晶片會有不同的擺放位置。而隨著不同的擺放位置，對應的收光環境與平整性會不同。例如當平整性不佳時，則對於每一顆發光二極體晶片而言，其彼此光線的出射方向不相同，於量測時的環境控制變因就無法控制。

更具體而言，不平整會影響量測重現性，若沒有將 待測物160撐平於積分球120的頸部122或透光基板126上，進一步利用積分球120的頸部122或透光基板126作為承靠面的話，則重複量測時的每一顆發光二極體晶片162的環境都不同，導致出光角度皆不同，因此量測的光特性就會不同，特別是量測亮度的時候。

另外，當由於平整性不佳，造成發光二極體晶片162出射光線偏差時，偏差的光線會因無法進入積分球120而部分漫射出來。所以，承載膜161需要被稱平，如此每一個發光二極體晶片162所發出的光線才會是在相同環境控制變因下進入積分球120。

當待測物160的承載膜161被積分球120撐平後，其可以更服貼於積分球120上。此外，在另一實施例中，積分球120內的透光基板126的表面也可以凸出於頸部122，則此時的透光基板126的邊緣亦可設有導角以及透光基板126外圍側面也可以選擇經過霧面處理。除此之外，透光基板126的表面凸出於頸部122的技術特徵，皆如上述第一實施例所揭露者，在此容不贅述。

透過上述設置，發光二極體晶片162可以更直接將光線164投射於球形腔體121內，與習知積分球相比，少了載台與其上之傳統整片石英玻璃的厚度，本創作之光性量測裝置100直接投射的方式具有更大的張角θ，使得元件表現特性的檢測結果更加準確，以及光線164不會自透光基板126的側壁射出。再加上承載膜161被撐平，使得每一顆被量測的發光二極體晶片162可以在相同收光環境 及平整性下被收光。

另外，於第1B圖中，由於收光口124範圍內有超過一顆的發光二極體晶片162。因此，對於發光二極體晶片162的量測，若是量測白光二極體晶片時，量測單顆發光二極體晶片162的光線會使得鄰近發光二極體晶片162因受到激發而也發出白光。所以，為使量測更準確，將進一步使用遮光元件，如第2圖所示。第2圖為依照本創作的光性量測裝置之透光基板一實施例的上視示意圖。積分球120(請見第1A圖)包含遮光元件144，設置於透光基板126表面，即是遮光元件144設置於承載待測物160的那一表面，以定義透光基板126的透光區域142。

透光區域142可定義為使積分球120(請見第1A圖)只接收到單顆發光二極體晶片162(請見第1A圖)所發出的光。遮光元件144可以是塗佈不透光漆或黏貼不透光膠帶等，不应用以限制本創作。本創作所屬技術領域中具有通常知識者，可依實際需要，彈性選擇透光區域142大小以對應需量測的發光二極體晶片162(請見第1A圖)尺寸。

藉由上述實施例，本創作之光性量測裝置的配置方式已詳細說明，在之後的實施例中，將針對積分球的變形作說明，與第一實施例相同之處將不再贅述。

參照第3圖，第3圖為依照本創作之光性量測裝置第二實施例的側視示意圖。光性量測裝置100’包含載台110以及積分球120’，其中積分球120’更包含定位部128。本第二實施例與第一實施例不同的地方在於透過定位部128 固定透光基板126的位置。與第一實施例相同的是，待測物160中的承載膜161也被透光基板126撐平。本第二實施例中，定位部128為凸塊，本創作所屬技術領域中具有通常知識者，可依實際需要，彈性選擇固定透光基板126位置的定位部128形式。而為了簡化圖式，量測裝置150(請見第1A圖)並未繪示，合先敘明。

本第二實施例中，透光基板126的表面凸出於積分球120’的頸部122。而同前所述，載台110會進行相對積分球120’的水平方向或鉛直方向移動，根據本創作一實施例，透光基板126的邊緣具有導角140，以防止待測物160容易受到損傷而被刮壞。根據本創作一實施例，透光基板126也可以與頸部122齊平，此時頸部122的邊緣亦可具有導角，以防止待測物160容易受到損傷而被刮壞。根據本創作一實施例，透光基板126可以黏附或是內嵌於定位部128。

定位部128設置於頸部122內表面，並用以承載透光基板126。當透光基板126透過定位部128固定在積分球120’的頸部122內，可以防止透光基板126落入球形腔體121內，並維持具有增大積分球120’收光角度的功效。

請參照第4A圖，第4A圖為依照本創作之光性量測裝置第三實施例的側視示意圖。光性量測裝置100”包含載台110以及積分球120”，其中積分球120”更包含承載框架130。本第三實施例與第一、第二實施例不同的地方在於透光基板126的位置為透過承載框架130固定。與第一、 第二實施例相同的是，待測物160中的承載膜161也被透光基板126撐平。而為了簡化圖式，量測裝置150(請見第1A圖)並未繪示，合先敘明。

承載框架130設置於積分球120”的頸部122，用作承載透光基板126。根據本創作一實施例，透光基板126的表面凸出於承載框架130，且透光基板126的邊緣具有導角140。本創作所屬技術領域中具有通常知識者，可依實際需要，彈性選擇導角140的設置位置，以防止待測物160於水平方向或鉛直方向移動中因容易受到損傷而被刮壞。此外，例如也可使透光基板126表面與承載框架130齊平，並於承載框架130邊緣處設置導角。

請參照第4B圖，第4B圖為依照第4A圖中區域A的放大圖。承載框架130包含連接部132以及承載部134。

連接部132位於頸部122外表面，其中連接部132透過貼合膠138黏附於頸部122外表面，使得承載框架130可固定於積分球120”。

承載部134位於收光口124內，進一步，包含定位部135，其中定位部135用以承載透光基板126。根據本創作一實施例，透光基板126可以黏附或是內嵌於承載部134或定位部135。本實施例中，定位部135為凸塊，本創作所屬技術領域中具有通常知識者，可依實際需要，彈性選擇固定透光基板126位置的承載部134或定位部135形式。此外，承載部134與頸部122內表面之間存在間隙136，以防止承載框架130刮傷積分球120”內壁的漫射層材質。

當透光基板126承載於承載框架130上面後，由於透光基板126上的發光二極體晶片162與積分球120”間的高度差縮減，使得積分球120”對於發光二極體晶片162的收光角度增加，量測結果也更精準。此外，由於承載框架130與積分球120”內壁沒有直接接觸，也使得積分球120”內壁不會有被刮壞的風險。另外，根據本創作一實施例，承載框架130為具不透光性，例如深色樹脂材料。

綜合以上，光性量測裝置的積分球設置有透光基板，且透光基板位於積分球的收光口內，以使得位於透光基板上的待測物與積分球收光口間的高度差縮減。因此，積分球的收光角度增大，且其他以定位部或承載框架的方式承載透光基板也不會有刮損積分球內壁漫射層的問題。

接著，參照第5圖與第6圖，其分別為本創作之光性量測裝置中的積分球不同實施例的側視示意圖。本第5圖與第6圖之實施例與第一、第二、第三實施例不同的地方在於透光基板126的位置為直接設置在積分球120的頸部122的上表面上。與第一、第二、第三實施例相同的是，待測物160中的承載膜161也被透光基板126撐平。而為了簡化圖式，承載台110、待測物160與量測裝置150(請見第1A圖)並未繪示，合先敘明。

為了避免透光基板126組裝於積分球120內壁時刮傷積分球120內壁的漫射層，透光基板126亦可以直接設置在積分球120的頸部122的上表面上，並透過貼合膠138固定於積分球120，以讓光線經由透光基板126進入收光口 124後，在球形腔體121內。透光基板126的尺寸可以近似於積分球120之收光口124的外徑，而讓貼合膠138位於透光基板126與頸部122之間而固定透光基板126，如第5圖所示。或者，透光基板126的尺寸可以略大於積分球120之收光口124的外徑，讓貼合膠138黏接在透光基板126與頸部122交界處，如第6圖所示。此外，藉由黏貼材料將透光基板126固定於積分球120的頸部122的上表面上的方式，不應用以限制本創作。前述實施例除了不會因為為了將透光基板126設置於積分球120內而刮傷積分球120內壁之外，亦可以在進行量測時，讓光線從同樣的透光基板126進入收光口122，提升量測的可靠度。

前述實施例的積分球僅針對與現有技術不同的部分進行描述，其他與現有技術相同的部分，例如積分球具有至少一出光口或是至少一出光通道等部份，在本創作中便不再贅述。此外，要說明的是，在本創作中之圖式雖是以上點下收光之量測環境進行說明，但本創作亦是可以使用在下點上收光的量測環境，不應用以限制本創作。

雖然本創作已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧光性量測裝置

102‧‧‧第一方向

104‧‧‧第二方向

110‧‧‧載台

112‧‧‧開口

114‧‧‧固定環

116‧‧‧母環

118‧‧‧子環

120‧‧‧積分球

121‧‧‧球形腔體

122‧‧‧頸部

124‧‧‧收光口

126‧‧‧透光基板

140‧‧‧導角

150‧‧‧量測裝置

152‧‧‧輸出供應器

154‧‧‧基座

156‧‧‧探針

160‧‧‧待測物

161‧‧‧承載膜

162‧‧‧發光二極體晶片

164‧‧‧光線

θ‧‧‧張角

D1,D1’,D2‧‧‧距離

Claims (19)

1. 一種光性量測裝置，包含；一載台，具有一開口；一固定環，設置於該載台表面，並固定由一承載膜與複數個發光二極體晶片所組成之一待測物，該固定環與該待測物設置在該載台上，其中至少部分的該待測物暴露於該開口；以及一積分球，設置於對應該開口，包含：一球形腔體；一頸部，連接該球形腔體，且該頸部定義一收光口；以及一透光基板，設置於該收光口且設置於該頸部內部或是設置於該頸部之上表面，其中覆於該透光基板上的部分該待測物與該載台表面的垂直距離大於或等於其他部分之該待測物與該載台表面的垂直距離。
2. 如請求項1所述之光性量測裝置，其中覆於該積分球上的該承載膜被該透光基板撐平。
3. 如請求項1所述之光性量測裝置，當該透光基板設置於該頸部內部時，其中覆於該積分球上的該承載膜被該積分球之該頸部撐平。
4. 如請求項1所述之光性量測裝置，當該透光基板設 置於該頸部內部時，其中該透光基板的表面與該頸部齊平。
5. 如請求項1所述之光性量測裝置，其中該透光基板的表面凸出於該頸部。
6. 如請求項1所述之光性量測裝置，其中該透光基板的邊緣具有一導角。
7. 如請求項1所述之光性量測裝置，其中該頸部邊緣具有一導角。
8. 如請求項1所述之光性量測裝置，其中該積分球包含一遮光元件，設置於該透光基板表面，以定義該透光基板的一透光區域。
9. 如請求項1所述之光性量測裝置，其中該積分球中的該球形腔體與該頸部為一體成型。
10. 如請求項1所述之光性量測裝置，其中該積分球中的該頸部為組裝於該球形腔體上，並為可拆卸式地連接。
11. 如請求項1所述之光性量測裝置，其中該透光基板黏附於該頸部。
12. 如請求項1所述之光性量測裝置，當該透光基板設置於該頸部內部時，其中該透光基板卡緊於該頸部。
13. 如請求項1所述之光性量測裝置，當該透光基板設置於該頸部內部時，其中該積分球包含一定位部，設置於該頸部內表面，該定位部承載該透光基板。
14. 如請求項1所述之光性量測裝置，當該透光基板設置於該頸部內部時，該積分球更包含一承載框架，設置於該頸部，其中該承載框架包含：一連接部，黏附於該頸部外表面作固定；以及一承載部，位於該收光口內，且該透光基板設置於該承載部上。
15. 如請求項14所述之光性量測裝置，其中該承載部與該頸部內表面之間存在一間隙。
16. 如請求項14所述之光性量測裝置，其中該透光基板的表面與該承載框架齊平。
17. 如請求項14所述之光性量測裝置，其中該承載框架邊緣具有一導角。
18. 如請求項14所述之光性量測裝置，其中該透光基 板的表面凸出於該承載框架。
19. 如請求項14所述之光性量測裝置，其中該透光基板的邊緣具有一導角。