CN103777127A - 发光二极管光电特性量测装置 - Google Patents

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曾培翔
施佩秀
尤家鸿
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Abstract

本发明揭露一发光二极管光电特性的量测装置，包括：一容器，具有一光输入口及一光输出口；一量测模块，与容器的光输出口连接；一试片承载台，位于容器下方且可承载待测的发光二极管；及一光聚集单元，位于容器与试片承载台之间。

Description

发光二极管光电特性量测装置
技术领域
本发明揭露一发光二极管光电特性的量测装置，特别是关于一种量测一晶圆型式(wafer form)或晶粒型式(chip form)发光二极管光电特性的装置。
背景技术
积分球是一个中空球体单元，球体上可依需求开设数量不等的光输入孔及光输出孔，球体内壁为具有漫射及反射性质的涂层。当待测的发光二极管所产生的光通量从光输入***入积分球，经过积分球体内壁复杂的漫射及反射后，依内壁涂层的材料决定被积分球体内壁吸收的光通量，其余从光输出***出。积分球的作用就是收集此种由四面八方反射的光通量，通过特殊的设计，可取样光输出口处的光功率、光波形和光通量，换算后即可得到发光二极管的相应参数。
目前业界使用量测发光二极管的光功率等参数的商用设备IS(instrument system)，其所使用的积分球直径至少为10英寸，并具有一试片座2(其示意图如图2所示)直接固定于积分球的光输入口(图未示)，其设计只适用于发光二极管封装体的量测。将待测的发光二极管TO封装体61的接脚62直接***试片座本体60，试片座本体60底端连接电源供应器(图未示)以提供电流或电压使得待测的发光二极管TO封装体61产生的光通量射入积分球体内。
发明内容
本发明提供一发光二极管光电特性的量测装置，包括：一容器，此容器具有一光输入口及一光输出口；一量测模块，此量测模块与容器的光输出口连接；一试片承载台，位于容器下方且可承载待测的发光二极管，其中试片承载台表面具有相对于待测发光二极管所产生的光通量大于50%的反射率；及一光聚集单元，位于容器与试片承载台之间，其中光聚集单元内壁具有相对于待测发光二极管所产生的光通量大于50%的反射率。
根据本发明的一个实施例，其中试片承载台包括一承载体及形成于承载体之上的一薄层，且此薄层是由对待测发光二极管所产生的光通量具有大于50%反射率的材料所组成。
根据本发明的一个实施例，其中光聚集单元包括一本体及形成于本体内壁的一薄层，且此薄层是由对待测发光二极管所产生的光通量具有大于50%反射率的材料所组成。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1所示为本发明发光二极管光电特性量测装置的结构图。
图2所示为目前业界使用的商用设备IS(instrument system)试片座的示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
图1所示为本发明所揭示的发光二极管光电特性量测装置，其包括：一容器10，例如为一中空球体单元，具有一光输入口10A及一光输出口10B；一量测模块11，此量测模块11与容器10的光输出口10B连接；一试片承载台12，位于容器10的下方且可承载待测的发光二极管13；一光聚集单元14，位于容器10与试片承载台12之间；及一电源供应器15，位于试片承载台12之下。
于本实施例中，容器10为一直径至少为2英寸的积分球(IntegratingSphere)。试片承载台12可承载待测的发光二极管13，其中发光二极管13较佳地为尚未经封装的晶圆型式或晶粒型式。试片承载台12表面具有相对于待测发光二极管13所产生的光通量大于50%的反射率。于另一实施例中，试片承载台12包括一承载体及形成于承载体上的一薄层(图未示)，其中此薄层是由对待测发光二极管13所产生的光通量具有大于50%反射率的材料所组成；例如：铝、铜、镍、银、铬、金或至少包括铁、钛、硅、钡的陶瓷材料。另外，本装置具有一提供发光二极管13量测时所需电流或电压的电源供应器15，借由两只具折角的探针17点测时将电流或电压传输至发光二极管13的表面；其中探针的折角θ较佳为30度到150度，最佳则约为120度。此外，为了增加将待测发光二极管13所产生的光通量导入容器10的效果，于容器10的光输入口10A与试片承载台12之间设置一光聚集单元14，其中光聚集单元14内壁具有相对于待测发光二极管13所产生的光通量大于50%的反射率。于另一实施例中，光聚集单元包括一本体14A及形成于本体14A内壁的一薄层14B，其中此薄层14B是由对待测发光二极管13所产生的光通量具有大于50%反射率的材料所组成；例如：铝、铜、镍、银、铬、金或至少包括铁、钛、硅、钡的陶瓷材料。为了使待测发光二极管13所产生的光通量能全部导入容器10内，在量测发光二极管13光电特性时，光聚集单元14须完全包覆试片承载台12或完全包覆待测的发光二极管13。光聚集单元14更包括两个开孔16，可使具折角的探针17穿过此开孔16进入光聚集单元14中以量测发光二极管13。
当待测的发光二极管13产生的光通量从光输入口10A射入容器10，经过容器10内壁复杂的漫射及反射后，依内壁涂层的材料决定被容器内壁吸收的光通量，其余从光输出口10B射出，进而进入一量测模块11，其中量测模块更包括一分光仪(图未示)。经由量测模块11换算后即可得到待测的发光二极管13的光电特性，其中电性特性例如：正向偏压(forward bias voltage,Vf)，逆向崩溃电压，反向电流(reversed current,IR)，加热前后正向偏压的差值及正向偏压瞬时峰值；其中光学特性例如：光强度(luminous intensity,Iv)，峰值波长(peak length,λp)，波长半高宽(fullwidth at half maximun,FWHM)，色度坐标(CIE)，主要波长(dominatedlength,λd)，颜色纯度(purity)，及色温(color temperature)。
量测待测发光二极管光电特性的方法如下：提供一如图1所示的发光二极管光电特性量测装置1，将一发光二极管晶圆或晶粒13放置在试片承载台12上，借由两只具折角的探针17穿过开孔16进入光聚集单元14中以点测发光二极管13，于量测时将电源供应器15提供的电流或电压传输至发光二极管晶圆或发光二极管晶粒的表面，使其发光。所产生的光通量经光聚集单元14聚光后由光输入口10A进入容器10内，经过容器内壁复杂的漫射及反射后，最后剩余光通量从光输出口10B射出。将所射出光通量的信号传导至一量测模块11，经由量测模块11内的一分光仪将所射出的光通量进行特定程序换算后，进而得到此发光二极管的光电特性之值。
于一对照组实验中，使用另一发光二极管光电特性量测装置量测一发光二极管，其中此另一量测装置与本实施例图1所示的量测装置的差异为：此另一量测装置没有光聚集单元14且试片承载台12表面不具有反射效果。量测数据显示：发光二极管所产生的光通量进入另一量测装置容器的光输入口时，其光通量衰减率为9.2%；但使用本实施例图1所示的量测装置量测同一发光二极管，发光二极管所产生的光通量穿过光聚集单元14并进入容器的光输入口时，其光通量衰减率为0.3%。由此可知：量测装置的试片承载台表面具有相对于待测发光二极管所产生的光通量大于50%的反射率及光聚集单元内壁具有相对于待测发光二极管所产生的光通量大于50%反射率，可有效降低发光二极管所产生光通量进入容器的光输入口时的衰减率，进而增加发光二极管光电特性量测的准确性。
依据本发明的实施例中所述的待测发光二极管13常用的材料如磷化铝镓铟（AlGaInP）系列、氮化铝镓铟（AlGaInN）系列、氧化锌（ZnO）系列等。活性层(未显示)的结构如：单异质结构（single heterostructure；SH）、双异质结构（double heterostructure；DH）、双侧双异质结构（double-side double heterostructure；DDH）、或多层量子井（multi-quantumwell；MQW）。再者，其发光频谱可以借由改变半导体单层或多层的物理或化学要素进行调整，调整量子井的对数也可以改变发光波长。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (13)

1.一发光二极管光电特性的量测装置，其特征在于，该发光二极管光电特性的量测装置包括：
一容器，该容器具有一光输入口及一光输出口；
一量测模块，该量测模块与该容器的光输出口连接；
一试片承载台，位于该容器下方且可承载待测的发光二极管，其中该试片承载台表面具有相对于待测发光二极管产生的光通量大于50%的反射率；及
一光聚集单元，位于该容器与该试片承载台之间，其中该光聚集单元内壁具有相对于待测发光二极管产生的光通量大于50%的反射率。
2.如权利要求1所述的发光二极管光电特性的量测装置，其特征在于：更包括一电源供应器，以提供该待测的发光二极管所需的电流或电压。
3.如权利要求1所述的发光二极管光电特性的量测装置，其特征在于：该试片承载台包括一承载体及形成于承载体上的一薄层，其中该薄层是由对待测发光二极管产生的光通量具有大于50%反射率的材料所组成。
4.如权利要求1所述的发光二极管光电特性的量测装置，其特征在于：该光聚集单元包括一本体及形成于本体内壁的一薄层，其中该薄层是由对待测发光二极管产生的光通量具有大于50%反射率的材料所组成。
5.如权利要求1所述的发光二极管光电特性的量测装置，其特征在于：该容器为一中空球体单元。
6.如权利要求1所述的发光二极管光电特性的量测装置，其特征在于：该待测的发光二极管为未封装的晶圆形式或晶粒形式。
7.如权利要求1所述的发光二极管光电特性的量测装置，其特征在于：更包括用以量测该待测的发光二极管的两只探针。
8.如权利要求7所述的发光二极管光电特性的量测装置，其特征在于：该光聚集单元更包括以供该探针穿过量测之用的两个开孔。
9.如权利要求7所述的发光二极管光电特性的量测装置，其特征在于：该探针折角成一固定角度。
10.如权利要求9所述的发光二极管光电特性的量测装置，其特征在于：该探针折角角度介于30度至150度之间。
11.如权利要求1所述的发光二极管光电特性的量测装置，其特征在于：该量测模块更包括一分光仪。
12.如权利要求1所述的发光二极管光电特性的量测装置，其特征在于：该光聚集单元于量测时完全包覆该试片承载台。
13.如权利要求1所述的发光二极管光电特性的量测装置，其特征在于：该光聚集单元于量测时完全包覆该待测的发光二极管。
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