浅谈借助静电测试提高LED品质.PDF

浅谈借助静电测试提高LED 品质 LED 应用已扩大至各个领域，包含LCD Backlight、手机Backlight、号志 灯、艺术照明、建筑物照明及舞台灯光控制、家庭照明等领域，根据DIGITIMES Reasearch 调查，2010~2015 的需求成长高达30%，因此促使LED 产能的大幅增 加。随着LED 应用环境的多元复杂化，LED 下游商对上游晶粒品质的要求日趋严 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，以容忍户外的恶劣环境。所以高压LED 耐静电测试 为目前LED 晶粒点测机中，急待开发的关键模组。 环境中各种不同模式的静电，包含人体静电或机械静电，均会对LED 造成损 坏。当静电通过感应或直接触碰于LED 的两个引脚上的时候，电位差将直接作用 在LED 两端，而电压超过LED 的承受值时，静电电荷以极短时间内在LED 两个电 极间进行放电，造成LED 绝缘部位损坏，产生漏电或短路等现象。所以固态技术 协会JEDEC （Joint Electron Device Engineering Council）于JESD22-A114E、 JESD22-A115A 中，制定人体静电放电模式（Human Body Model，HBM）与机器装 置放电模式（Machinemodel，MM）的测试规范，来确保LED 产品的品质。但购买 国外高压产生器搭配充放电切换电路，并整合Prober 与自动化移动平台主要缺 点为反应速度慢（0 至4kV 上升时间500ms），且未考量探针的高压绝缘，所以 有晶粒分类速度慢及测试波型稳定性不足等严重问题，常会击穿LED 或充放电模 组，如图1，或机台高压测试性不足，出货后仍被高压静电损坏，直接影响LED 成品品质。加上晶圆上2 万~4 万颗晶粒测量的时间常费时超过1 小时，需要缩 短检测时间以提高产能。因此本文透过开发针高速大动态范围LED 晶圆静电量测 模组，于高速多电压切换高压产生组件设计使用动态范围控制电路与PID 回授控 制，以高电压动态范围（250V-8kV）及高速静电测试（80ms），如图2A 与图2B， 来满足国内LED 产业需求，达成降低成本与关键模组自制化之目的。 OFweek 半导体照明网·专业科技媒体 图1 LED 遭静电损害 图2A 高速大动态范围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产生组件电测试输出电压波形 LED 晶圆静电量测模组系统架构 本文开发高速大动态范围LED 晶圆静电量测模组如图3，针对晶粒的耐静电 电压进行全检测试，依LED 耐静电电压的大小，进行LED 级别分类。此静电点测 全检模组包含测试高速多电压切换高压产生组件、探针组件、充放电组件、软件 分类组件。以测试探针平台移动两探针接触待测LED 之正负电极上，高速多电压 切换高压产生组件依软件电控程式设定产生人体静电放电模式或机器装置放电 模式测试电压准位，充放电模组储存高压产生器电荷后对待测LED 进行静电耐压 测试，最后软件分类组件显示静电测试结果。本技术针对现有国内LED 晶圆静电 量测模组动态范围不足（500V 至4000V）与国外模组电压切换时间过慢（0V 至 4kV 上升时间约500ms）之问题，设计成高速大动态范围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至最大电压8000V 大动态范围； 并缩短低电压切换至高电压上升时间至80ms 以内，以达高速与大动态范围LED 晶粒线上检测与分类目的。 OFweek 半导体照明网·专业科技媒体 图3 高速大动态范围LED 晶圆静电量测模组系统图 各主要组件设计考虑要点如下： 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，探针外绝缘保护可防止漏电流产生，进 而提高静电量测准确度。 绝缘设计上分为分为内绝缘和外绝缘两大类。内绝缘为模组内部的绝缘。包 括固体介质的绝缘以及由不同介质构成的组合绝缘。虽然外部大气条件对内绝缘 基本没有影响，但材料的老化、高温、连续加热以及受潮等因素对内绝缘的绝缘 强度却有不利的影响，同