典型高亮度LED生產(chǎn)環(huán)節(jié)全方位測試方案

高亮發(fā)光二極管(High brightness light emitting diodes，HBLED)綜合具備了高輸出、高效率和長壽命等優(yōu)勢。制造商們正在開發(fā)可以實現(xiàn)光通量更高、壽命更長、色彩更豐富而且單位功率發(fā)光度更高的器件。要確保其性能和可靠性，就必須在生產(chǎn)的每個階段實施精確的、成本經(jīng)濟的測試。

圖1示出了典型的二極管的電I-V特性曲線。雖然一個完整的測試程序可以包括數(shù)百個點，但對一個有限的樣本的探查一般就足以提供優(yōu)值。許多HBLED測試需要以一個已知的電流信號源驅(qū)動器件并相應測量其電壓，或者反過來。同時具備了可同步動作的信號源和測量功能可以加速系統(tǒng)的設置并提升吞吐率。測試可以在管芯層次(圓片和封裝)或者模塊/子組件水平上進行。在模塊/子組件水平上，HBLED可以采取串聯(lián)和/或并聯(lián)方式;于是一般需要使用更高的電流，有時達50A或者更高，具體則取決于實際應用。有些管芯級的測試所用的電流在5～10A的范圍內(nèi)，具體取決于管芯的尺寸。

圖1典型的HBLED DC I-V曲線和測試點(未按比例繪出)

1 正向電壓測試

要理解新的結構單元材料，如石墨烯、碳納米管、硅納米線或者量子點，在未來的電子器件中是如何發(fā)揮其功效的，就必須采用那些能在很寬范圍上測量電阻、電阻率、遷移率和電導率的計測手段。這常常需要對極低的電流和電壓進行測量。對于那些力圖開發(fā)這些下一代材料并使之商業(yè)化的工程師而言，在納米尺度上進行精確的、可重復的測量的能力顯得極為重要。

2 漏電流測試

當施加一個低于擊穿電壓的反向電壓時，對HBLED兩端的漏電流(IL)的測量一般使用中等的電壓值。在生產(chǎn)測試中，常見的做法是僅確保漏電流不不至于超過一個特定的閾值。

3 提升HBLED的生產(chǎn)測試的吞吐率

過去，HBLED的生產(chǎn)測試的所有環(huán)節(jié)都由單臺PC來控制。換而言之，在測試程序的每個要素中，必須針對每次測試配置信號源和測量裝置，并在執(zhí)行預期的行動后，將書記返回給PC.控制PC根據(jù)通過/不通過的標準進行評估，并決定DUT應歸入哪一類。PC發(fā)送指令和結果返回PC的過程將耗費大量的時間。

最新一代的智能儀器，包括吉時利公司最新的大功率2651A系統(tǒng)信號源/測量儀(SourceMeter)，由于可以最大限度減少通信的流量，從而可以大幅度提升測試吞吐率。測試程序的主體嵌入到儀器中的一個Test處理器(TSP)中，該處理器是一個用于控制測試步驟的測試程序引擎，內(nèi)置通過/不通過標準、計算和數(shù)字I/O的控制。一個TSP可以將用戶定義的測試程序存放到存儲器中，并根據(jù)用戶需要來執(zhí)行該程序，從而減少了測試程序中每個步驟的建立和配置時間。

4 單器件的LED測試系統(tǒng)

元器件操控器將單個HBLED(或者一組HBLED)運送到一個測試夾具上，夾具可以屏蔽環(huán)境光，且內(nèi)帶一個用于光測量的光電探測器(PD)。需要使用兩個SMU：SMU#1向HBLED提供測試信號，并測量其電響應;SMU#2則在光學測量過程中檢測光電探測器。

測試程序可以被編程設定為，在一根來自于元器件操控器的數(shù)字信號線作為“測試啟動”(SOT)控制下啟動。當儀器探測到該信號時，測試程序啟動。一旦執(zhí)行完畢，則讓元器件操縱器的一條數(shù)字信號線發(fā)出“測試完畢”的標志。此外，儀器的內(nèi)建智能可以執(zhí)行所有的通過/不通過操縱并通過儀器的數(shù)字I/O端口發(fā)送數(shù)字指令至元器件操縱器，以便讓HBLED能根據(jù)通過/不通過標準來對HBLED進行分類。于是可以通過編程讓兩個動作同時執(zhí)行：數(shù)據(jù)傳送至PC進行統(tǒng)計處理，而同時一個新的DUT運送到測試夾具上。

5 光學測試

光學測量中也需要使用正向電流偏置，因為電流與HBLED的發(fā)光量密切相關?？梢杂霉怆姸O管或者積分球來捕捉發(fā)射的光子，從而可以測量光功率?？梢詫l(fā)光變換為一個電流，并用電流計或者一個信號源-測量單元的單個通道來測量該電流。

6 反向擊穿電壓測試

對HBLED施加的反向偏置電流可以實現(xiàn)反向擊穿電壓(VR)的測試。該測試電流的設置應當使所測得的電壓值不再隨著電流的輕微增加而顯著上升。在更高的電壓下，反向偏置電流的大幅增加所造成的反向電壓的變化并不顯著。VR的測試方法是，在一段特定時間內(nèi)輸出低反向偏置電流，然后測量HBLED兩端的電壓降。其結果一般為數(shù)十伏特。