一种深紫外LED芯片的测试系统及测试方法与流程

一种深紫外led芯片的测试系统及测试方法
技术领域
1.本发明涉及半导体芯片测试领域，尤其涉及一种深紫外led芯片的测试系统及测试方法。


背景技术：

2.深紫外(又称uvc，短波紫外线，波长范围220-280nm)铝镓氮材料体系led的出光以tm模式(出光平行于发光面)为主，相比于铟镓氮材料体系近紫外led和蓝绿光led而言，其te模式(出光垂直于发光面)的发光占比则较少，而目前常用的led芯片测试系统主要以收集te模式发光为主，因此，对于深紫外led芯片而言，现有的led芯片测试系统无法准确获得深紫外led芯片的辐射功率，严重影响了深紫外led芯片测试的准确性。
3.因此，如何提高深紫外led芯片测试的准确性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种深紫外led芯片的测试系统，该测试系统能够最大限度获取led芯片的tm出光和te出光，大幅提升深紫外led芯片的测试良率和测试准确性。本发明的另一个目的在于提供一种深紫外led芯片的测试方法。
5.为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
6.一种深紫外led芯片的测试系统，包括积分球和承载led芯片的且能够透光的载盘，在所述积分球上开设有测试开孔，所述载盘布置于所述积分球的腔体内部且所述载盘的承载表面朝向所述测试开孔布置。
7.优选地，上述测试系统还包括位于所述积分球外侧的真空系统，所述载盘的承载表面开设有至少一个真空吸附孔，所述载盘的内部设有连通所述真空吸附孔的真空腔体，所述真空腔体通过真空管路连接于所述真空系统。
8.优选地，所述真空管路的一端连接于所述载盘并支撑所述载盘，所述真空管路的另一端伸出于所述测试开孔的外侧和所述真空系统相连。
9.优选地，所述载盘的外周通过至少两个支撑杆连接固定于所述积分球的内壁。
10.优选地，所述积分球的侧壁设置有供所述真空管路穿过的通孔。
11.优选地，所述真空吸附孔的孔径为5～20μm。
12.优选地，所述真空管路为高纯石英管路或蓝宝石材质管路。
13.优选地，所述载盘由所述测试开孔向所述积分球内部伸入的距离大于等于1cm。
14.优选地，所述载盘的形状为圆形或正方形。
15.优选地，所述载盘的直径或边长为1.5～5cm。
16.优选地，所述测试开孔的孔径大于所述载盘的直径或边长。
17.优选地，所述载盘的承载表面为平面或者设有容纳所述led芯片的芯片固定槽。
18.优选地，所述载盘在紫外至红外波段范围内的透光率大于等于90％。
19.优选地，所述载盘的材质为高纯石英或蓝宝石。
20.优选地，所述积分球的内壁对深紫外光的反射率大于等于90％。
21.优选地，所述积分球的内壁设有聚四氟乙烯涂层或硫酸钡涂层。
22.优选地，本发明的测试系统还包括取芯片机械手和/或放芯片机械手，所述取芯片机械手用于将取芯片工位上的一个或多个所述led芯片移动至所述载盘上，所述放芯片机械手用于将所述载盘上的一个或多个所述led芯片移动至放芯片工位上。
23.优选地，所述取芯片工位和/或所述放芯片工位布置有位置可调的芯片承载台。
24.优选地，所述取芯片机械手设有取放贴膜卡环的推杆。
25.优选地，本发明的测试系统还包括对单个或多个所述led芯片进行光电测试的光电测试机构，所述光电测试机构包括测试探针，所述测试探针包括探针或探针卡。
26.优选地，本发明的测试系统还包括一套或多套对所述led芯片进行图形识别处理的影像识别系统。
27.优选地，所述影像识别系统包括ccd和与所述ccd配合使用的照明光源。
28.优选地，所述照明光源包括同轴光源、旁轴光源和透射光源。
29.优选地，所述照明光源采用红光led光源，和/或绿光led光源，和/或蓝光led光源。
30.优选地，本发明的测试系统还包括电流源表、深紫外波段光学测试仪和控制电脑。
31.本发明提供的深紫外led芯片的测试系统，包括积分球和承载led芯片的且能够透光的载盘，所述积分球开设有测试开孔，所述载盘布置于所述积分球的腔体内部且所述载盘的承载表面朝向所述测试开孔布置。
32.在测试深紫外led芯片时，将深紫外led芯片放置于载盘上并且使深紫外led芯片的出光面贴在载盘的承载表面，由于载盘位于积分球的腔体内部，且载盘的承载表面朝向积分球的测试开孔方向布置，因此，积分球能够最大限度地捕捉获取深紫外led芯片的tm出光和te出光，大幅提升深紫外led芯片的测试良率和测试准确性。在led芯片工艺稳定情况下，本发明只需进行一次芯片级光学参数全测试即可，晶圆级测试设备采用现有常规测试系统获取电学参数作为投片依据，节省了晶圆级深紫外led光学参数测试系统的开发需求，本发明的测试系统能够提供最接近实际发光值的测试结果，显著提高深紫外led芯片的测试准确性。
33.本发明还提供了一种深紫外led芯片的测试方法，采用如上所述的深紫外led芯片的测试系统进行测试，测试方法包括以下步骤：
34.在积分球的腔体内部布置能够透光的载盘，并使所述载盘的承载表面朝向所述积分球的测试开孔布置；
35.将一个或多个led芯片放置固定于所述载盘的承载表面上；
36.利用光电测试机构对所述led芯片进行光电测试。
37.优选地，将一个或多个led芯片放置固定于所述载盘的承载表面上的步骤中，采用取芯片机械手将一个或多个led芯片放置固定于所述载盘的承载表面上。
38.优选地，在利用光电测试机构对所述led芯片进行光电测试的步骤之前，还包括以下步骤：
39.将测试探针和所述led芯片的金属电极连接，利用电流源表提供设定的测试电流和电压参数。
40.优选地，在利用光电测试机构对所述led芯片进行光电测试的步骤之后，还包括以下步骤：
41.采用放芯片机械手将所述载盘上的一个或多个所述led芯片取走并放置固定于承载膜上。
42.采用本发明提供的测试方法，可以最大限度地捕捉获取深紫外led芯片的tm出光和te出光，大幅提升深紫外led芯片的测试良率和测试准确性。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
44.图1为本发明具体实施例中的第一种载盘悬空固定方式示意图；
45.图2为本发明具体实施例中的第二种载盘悬空固定方式示意图；
46.图3为本发明具体实施例中的测试系统的测试过程示意图。
47.图1至图3中的各项附图标记的含义如下：
48.1-积分球、2-负极探针、3-影像识别系统、4-正极探针、5-支撑杆、6-载盘、7-led芯片、8-光谱仪、9-真空管路、10-测试开孔、11-取芯片机械手、12-放芯片机械手、13-取芯片工位承载台、14-放芯片工位承载台。
具体实施方式
49.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.请参照图1至图3，图1为本发明具体实施例中的第一种载盘悬空固定方式示意图；图2为本发明具体实施例中的第二种载盘悬空固定方式示意图；图3为本发明具体实施例中的测试系统的测试过程示意图。
51.本发明提供了一种深紫外led芯片的测试系统，包括积分球1和承载led芯片7的且能够透光的载盘6，在积分球1上开设有测试开孔10，载盘6布置于积分球1的腔体内部且载盘6的承载表面朝向测试开孔10布置。
52.在测试深紫外led芯片时，将深紫外led芯片放置于载盘6上并且使深紫外led芯片的出光面贴在载盘6的承载表面，由于载盘6位于积分球1的腔体内部，且载盘6的承载表面朝向积分球的测试开孔10方向布置，因此，积分球1能够最大限度地捕捉获取深紫外led芯片的tm出光和te出光，大幅提升深紫外led芯片的测试良率和测试准确性。在led芯片工艺稳定情况下，本发明只需进行一次芯片级光学参数全测试即可，晶圆级测试设备采用现有常规测试系统获取电学参数作为投片依据，节省了晶圆级深紫外led光学参数测试系统的开发需求，本发明的测试系统能够提供最接近实际发光值的测试结果，显著提高深紫外led芯片的测试准确性。
53.优选地，本发明提供的测试系统还包括位于积分球1外侧的真空系统，载盘6的承载表面开设有至少一个真空吸附孔，载盘6的内部设有连通真空吸附孔的真空腔体，真空腔体通过真空管路9连接于外侧的真空系统。本方案中的载盘6采用真空吸附的方式来固定led芯片7的位置，保证测试过程中led芯片7位置的稳定性，提高测试准确性。
54.需要说明的是，本方案中的载盘6可以通过多种方式悬空布置于积分球1的腔体内部，在一种优选方案中，真空管路9的一端连接于载盘6并支撑载盘6，真空管路9的另一端伸出于测试开孔10的外侧和所述真空系统相连，在该实施例方案中，真空管路9可以为载盘6提供支撑力。具体的，真空管路9可以采用具有足够刚度的材料(例如蓝宝石或高纯石英等)制成，从而能够为载盘6提供稳定支撑。优选地，该真空管路9为高纯石英管路。
55.优选地，载盘6上的真空吸附孔的孔径为5～20μm，其数量可以为一个，也可以为多个，多个真空吸附孔可以按照矩阵形式或圆周辐射等方式排列，便于将多个led芯片7依次排列并吸附固定。
56.优选地，载盘6的外周还可以通过至少两个支撑杆5连接固定于积分球1的内壁，以实现对载盘6的固定。
57.优选地，积分球1的侧壁设置有供真空管路9穿过的通孔。具体的，可以使用具有足够刚度的材料制成的真空管路9作为其中至少一个支撑杆5，即，真空管路9不仅具有抽真空的功能，还具有支撑载盘6的功能。
58.优选地，载盘6与测试开孔10的距离大于等于1cm，即载片6从测试开孔10向积分球1的内部伸入的距离大于等于1cm。保证led芯片7发出的tm出光能够全部被积分球1收集。
59.优选地，载盘6的形状为正方形或圆形。优选地，载盘6的边长或直径为1.5～5cm，可以一次吸附单颗较大的led芯片7或多颗较小的led芯片7。
60.在组装该测试系统时，为了便于将载盘6顺利放入积分球1内部，优选地，本方案将测试开孔10的孔径设计为大于载盘6的直径或边长。优选地，测试开孔10的形状也设计为正方形或圆形。优选地，测试开孔10的边长或直径大于载盘6的边长或直径。具体的，本方案中的测试开孔10的边长或直径的范围为3～5cm。
61.优选地，载盘6的承载表面为平面或者设有容纳led芯片7的芯片固定槽，优选地，芯片固定槽的尺寸比led芯片7的尺寸略大以限定led芯片7的位置。
62.优选地，载盘6在紫外至红外波段范围内的透光率大于等于90％。
63.优选地，载盘6的材质为高纯石英或蓝宝石。具体的，本方案中的载盘6为高纯石英载盘。
64.优选地，积分球1的内壁对深紫外光的反射率大于等于90％。
65.优选地，积分球1的内壁设有聚四氟乙烯涂层或硫酸钡涂层，以提高积分球1的内壁的反射率。
66.优选地，本发明提供的测试系统还包括取芯片机械手11和/或放芯片机械手12，取芯片机械手11用于将取芯片工位上的一个或多个led芯片7移动至载盘6上，放芯片机械手12用于将载盘上的一个或多个led芯片移动至放芯片工位上。通过设置取芯片机械手11和/或放芯片机械手12可以大幅提高测试过程的自动化程度，进一步节省人力，进一步提高测试效率。
67.优选地，取芯片机械手11和/或放芯片机械手12具有用于吸附led芯片7的真空吸
头，真空吸头的端面设有至少一个真空吸孔，真空吸孔的孔径为5～10μm。
68.优选地，取芯片机械手11和/或放芯片机械手12具有旋转臂和机械臂，旋转臂的两端分别设有一个真空吸头，旋转臂的中点位置铰接于机械臂的端部。取芯片机械手11和/或放芯片机械手12可以在一定范围内实现x/y/z方向移动和角度转动，且机械臂可以采用双头旋转摆放方式提高取放效率。
69.优选地，取芯片工位和/或放芯片工位布置有位置可调的芯片承载台，可以实现x/y/z方向移动和角度转动，以配合影像识别系统3和机械手实现规则的led芯片位置摆放。如图3所示，取芯片工位布置有取芯片工位承载台13，放芯片工位布置有放芯片工位承载台14。
70.优选地，取芯片机械手11设有取放贴膜卡环的推杆。
71.优选地，上述深紫外led芯片的测试系统还包括对单个或多个led芯片7进行光电测试的光电测试机构，光电测试机构包括测试探针，测试探针包括探针或探针卡。探针包括负极探针2和正极探针4，如图1和图2所示。探针卡是集成有多个探针的装置，可以同时连接多个led芯片7的金属电极，实现多个led芯片7的同时测试目的。
72.优选地，上述深紫外led芯片的测试系统还包括一套或多套对led芯片7进行图形识别处理的影像识别系统3。
73.优选地，影像识别系统3包括电荷耦合元件(ccd，charge-coupled device)和与ccd配合使用的照明光源。
74.优选地，照明光源包括同轴光源、旁轴光源和透射光源。
75.优选地，照明光源采用红光led光源，和/或绿光led光源，和/或蓝光led光源，可以通过软件实现任意组合方式的照明以便于不同表面状况的led芯片的外观识别。
76.优选地，上述深紫外led芯片的测试系统还包括电流源表、深紫外波段光学测试仪(如图1至图3中的光谱仪8)和控制电脑。
77.本发明还提供了一种深紫外led芯片的测试方法，采用如上所述的深紫外led芯片的测试系统进行测试，该测试方法包括以下步骤：
78.在积分球的腔体内部布置能够透光的载盘，并使所述载盘的承载表面朝向积分球的测试开孔布置；
79.将一个或多个led芯片放置固定于所述载盘的承载表面上；
80.利用光电测试机构对所述led芯片进行光电测试。
81.采用本发明提供的测试方法，可以最大限度地捕捉获取深紫外led芯片的tm出光和te出光，大幅提升深紫外led芯片的测试良率和测试准确性。
82.优选地，将一个或多个led芯片放置固定于所述载盘的承载表面上的步骤中，具体是采用取芯片机械手将一个或多个led芯片放置固定于所述载盘的承载表面上。如此设置可以进一步提高取led芯片过程的自动化，减少人力。
83.优选地，在利用光电测试机构对所述led芯片进行光电测试的步骤之前，还包括以下步骤：
84.将测试探针和所述led芯片的金属电极连接，利用电流源表提供设定的测试电流和电压参数。
85.优选地，在利用光电测试机构对所述led芯片进行光电测试的步骤之后，还包括以
下步骤：
86.采用放芯片机械手将所述载盘上的一个或多个所述led芯片取走并放置固定于承载膜上。
87.下面通过具体实例来介绍深紫外led芯片的测试过程：
88.将深紫外led芯片粘附在承载膜上，随后将夹持有承载膜的多片卡环夹具放在设备自动上料位置上，取芯片机械手将其移动至取芯片工位上；
89.测试系统利用ccd对取芯片工位上的深紫外led芯片进行影像识别，形成工位旋转移动工具文档，并传输至中心控制电脑；
90.取芯片机械手按照设定参数以旋转方式一次吸附单颗或多颗深紫外led芯片并将其放置在积分球腔体内部的载盘的承载表面上，载盘通过真空吸附孔将深紫外led芯片吸附固定；
91.在测试工位ccd实时监控下，测试探针对吸附在载盘上的深紫外led芯片进行光电参数测试，并将测试结果传输给控制电脑；
92.完成测试后的深紫外led芯片随后被放芯片机械手转移至放芯片工位上的承载膜上，最终完成深紫外led芯片的光电参数测试工作。
93.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。