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静电测试技术在LED品质提升的应led灯珠型号一览

统佳光电

              
1、媒介

LED运用已经扩展至各个范畴,包罗LCD Backlight、手机Backlight、号志灯、艺术照明、修建物照明及舞台灯光节制、家庭照明等范畴,按照DIGITIMES Reasearch查询拜访,2010~2015的需求发展高达30%,是以促使LED产能的年夜幅增长。跟着LED运用情况的多元繁杂化,LED下流商对于上游晶粒品质的要求日益严苛,如LED耐静电测试(Electrostatic Discharge, ESD)的电压值就从原本4kV要求,逐渐提高到8kV,以容忍户外的恶劣情况。以是高压LED耐静电测试为今朝LED晶粒点测机中,急待开发的要害模组。

情况中各类差别模式的静电,包罗人体静电或者机械静电,均会对于LED造成毁坏。当静电经由过程感到或者直接触碰于LED的两个引脚上的时辰,电位差将直接作用在LED两头,而电压跨越LED的蒙受值时,静电电荷以极短期内涵LED两个电极间举行放电,造成LED绝缘部位毁坏,孕育发生泄电或者短路等征象。以是固态技能协会JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council)于JESD22-A114E、JESD22-A115A中,制订人体静电放电模式(Human Body Model,HBM)与呆板装配放电模式(Machine model,MM)的测试规范,来确保LED产物的品质。但采办外洋高压孕育发生器搭配充放电切换电路,并整合Prober与主动化挪动平台重要错误谬误为反映速率慢(0至4kV上升时间500ms),且未考量探针的高压绝缘,以是有晶粒分类速率慢及测试波型不变性不足等严峻问题,常会击穿LED或者充放电模组,如图1,或者机台高压测试性不足,出货后仍被高压静电毁坏,直接影响LED制品品质。加之晶圆上2万~4万颗晶粒丈量的时间常费时跨越1小时,需要缩短检测时间以提高产能。是以本文透过开发针高速年夜动态规模LED晶圆静电量测模组,于高速多电压切换高压孕育发生组件设计使用动态规模节制电路与PID回授节制,以高电压动态规模(250V-8kV)及高速静电测试(80ms),如图2A与图2B,来满意海内LED财产需求,告竣降低成本与要害模组便宜化之目的。

图1 LED遭静电侵害

图2A  高速年夜动态规模静电量测模组短路静电测试电流波形

图2B  高速多电压切换高压孕育发生组件电测试输出电压波形

2、LED晶圆静电量测模组体系架构
 
本文开发高速年夜动态规模LED晶圆静电量测模组如图3,针对于晶粒的耐静电电压举行全检测试,依LED耐静电电压的巨细,举行LED级别分类。此静电点测全检模组包罗测试高速多电压切换高压孕育发生组件、探针组件、充放电组件、软件分类组件。以测试探针平台挪动两探针接触待测LED之正负电极上,高速多电压切换高压孕育发生组件依软件电控程式设定孕育发生人体静电放电模式或者呆板装配放电模式测试电压准位,充放电模组贮存高压孕育发生器电荷后看待测LED举行静电耐压测试,末了软件分类组件显示静电测试成果。本技能针对于现有海内LED晶圆静电量测模组动态规模不足(500V至4000V)与外洋模组电压切换时间过慢(0V至4kV上升时间约500ms)之问题,设计成高速年夜动态规模LED晶圆静电量测模组,使输出电压可涵盖规范静电分类之最小电压250V至最年夜电压8000V年夜动态规模﹔并缩短低电压切换至高电压上升时间至80ms之内,以达高速与年夜动态规模LED晶粒线上检测与分类目的。

图3  高速年夜动态规模LED晶圆静电量测模组体系图

各重要组件设计思量要点以下:

1. 测试探针组件设计部份

测试探针组件用于传送电压与电流,探针外绝缘掩护可避免泄电流孕育发生,进而提高静电量测正确度。

绝缘设计上分为分为内绝缘以及外绝缘两年夜类。内绝缘为模组内部的绝缘。包孕固体介质的绝缘和由差别介质组成的组合绝缘。虽然外部年夜气前提对于内绝缘基本没有影响,但质料的老化、高温、持续加热和受潮等因素对于内绝缘的绝缘强度却有倒霉的影响,同时内绝缘若发生击穿,它的绝缘强度也不克不及自行恢复。外绝缘则指在直接与年夜气相接触的前提下事情,所形成的各类差别情势的绝led灯珠电路缘,包孕空气间隙以及模组固体绝缘的外露外貌。外绝缘的凸起特色是在放电住手后,其绝缘强度凡是能迅速地彻底恢复,并与反复放电的次数无关。而外绝缘的绝缘强度以及外部年夜气前提紧密亲密相干,会受年夜气温度、压力、湿度等多种因素的影响;以年夜气为例,一般年夜气中的绝缘强度约30kV/cm,有水点存在时约为10kV/cm,温度由室温上升至摄氏100度时,绝缘强度降为80%,是以设计大将由温湿度造成估算质料绝缘强度变化规模,并以此设计耐压所需保留之安全间距。

探棒绝缘检测可以绝缘强度实验来确定。实验包孕耐压实验以及击穿实验两种。耐压实验是对于试件施加必然电压,颠末一段时间后,所以否发生击穿作为判定实验及格与否的尺度。击穿实验是在必然前提下逐渐增高施加于试件上的电压,直到试件发生击穿为止。

2. 高速多电压切换高压孕育发生组件与充放电组件

此组件部份设计包孕节制回路不变性设计与滋扰防制,节制回路不变性事情包孕元件模子成立、不变性前提阐发、回路不变性测试等。滋扰防制要领为降低寄生电容,电路板寄生电容值巨细值与电路板布线路线几何位置、路线宽度、电路板绝源材质有关,为降低路线寄生电容于设计时起首将易受滋扰点标示,走线时以此标示点位置为优先布线考量,不容易受滋扰路线末了布线led灯珠功耗。

3. 软件组件部份

节制探针下针位置,触发高压孕育发生器的充放电模组,节制输入的电压充电完成后看待测LED放电并量测成果显示。

3、LED晶圆静电量测模组体系组装与测试成果

完成高压孕育发生器交流电压调变电路设计建造如图4,使用高压探棒现实量测交流电压振幅峰对于峰6.26kV-最年夜交流振幅:3.13kV,测实验证成果直流电压值最年夜值8.08kV ,于8kV电压经由短路输出端短路电流测试于放电电阻:1500 Ω +/- 1%前提下,峰值电流达5.46A (理论值:8000/1500=5.33)。完成LED静电点测模组规格验证于静电电压4Kv并于如下测试前提:

(1)常温、常湿、年夜气情况下

(2)测试探棒:频宽年夜于1 GHz电流探棒

(3)充电电容:100 pF +/- 10% (effective capacitance)

(4)放电电阻:1500 Ω +/- 1%

反复量测HBM短路峰值电流5次成果以下:

峰值电流量测理论值2.66A于一小时后峰值电流2.70A,偏移量1.5%,满意测试规范峰值电流2.40~2.96A@4kV与HBM负载短路上升时间2.0~10ns@4kV。

图4 高压孕育发生器完成电路模组

4、结论

本文对于所开发高速年夜动态规模LED晶圆静电量测模组,使输出电压可涵盖规范静电分类之最小电压250V至最年夜电压8000V年夜动态规模﹔并缩短低电压切换至高电压上升时间至80ms之内,将来将举行小型试量产与至客户端举行经久测试,并视商品化需求举行修改,以达高速与年夜动态规模LED晶粒线上检测与分类目的。于运用方面除了可用于LED静电测试外主,搭配探针点测技能可运用于半导体BGA、CSP(Chip Scale Package)、FC(Flip Chip)微小元件晶圆静电测试。进一步运用包孕可用于X-ray Tubes、Photomultiplier Tubes、Electron Beam Focusing等。

(作者:工研院量测中央/涂钟范)


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