CN103884424A - 测量装置以及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种测量装置以及测量方法。测量装置包括一导电探针卡、一光学接收模块、一分光模块以及一数据处理模块。导电探针卡是放置于该晶片的至少一发光装置之上，以驱动该至少一发光装置，使该至少一发光装置发出一入射光并穿过该导电探针卡；光学接收模块，用以接收穿过该导电探针卡的该入射光；分光模块将入射光转换为光谱信号；以及数据处理模块依据光谱信号计算出一光学参数。

Description

测量装置以及测量方法

技术领域

本发明是关于一种光学特性测量方法，尤其是关于一种通过导电探针卡测量发光二极管(LED)的全光通量的方法。

背景技术

LED(Light emitting diode)具有耗电量小、寿命长、反应速度快的特性，被誉为下一个世代的照明组件。LED产业结构分为上、中、下游。上游将原料制作成磊芯片后，中游负责整合成LED晶片，再将进行晶粒切割成单一晶粒(LED chip die)，最后在下游将晶粒封装成各式不同型态的LED。因此，测量LED的光学参数对评估光源的能量转换效率而言是非常重要的。

目前对于LED而言，测量光学参数(例如全光通量)的方法主要可分为两大类，分别为积分球式及太阳能面板式(PV cell)。就积分球式而言，由于传统探针高度限制，因此这一方法仅可测量120度光接收角的光通量。另一方法则为太阳能面板式，使用太阳能面板对位后进行收光的动作。此方法同样受限于传统探针高度限制，使得光接收角为128度。

有鉴于此，需要一种新的方案，以解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种测量装置与测量方法，以阵列式微型积分球为基础架构并搭配透明导电探针卡，使得全光通量的光接收角可达140度以上，并且可减少对位次数，以减少其机构产生的对位误差，提高测量速度。

本发明提供一种测量装置，用以测量一晶片上的多个发光装置，包括一导电探针卡、一光学接收模块、一分光模块以及一数据处理模块。导电探针卡是放置于晶片的至少一发光装置之上，以驱动至少一发光装置，使至少一发光装置发出一入射光并穿过导电探针卡；光学接收模块接收穿过导电探针卡的入射光；分光模块将入射光转换为光谱信号；以及数据处理模块依据光谱信号计算一光学参数。

本发明提供一种应用于一测量装置的测量方法，测量装置包括一导电探针卡、一光学接收模块、一分光模块以及一数据处理单元，测量方法包括放置导电探针卡于一晶片的至少一发光装置之上；通过导电探针卡驱动至少一发光装置，使得至少一发光装置发出一入射光并穿过导电探针卡；通过光学接收模块接收穿过导电探针卡的入射光；通过分光模块将该射光转换为光谱信号；以及通过数据处理模块依据光谱信号计算一光学参数。

附图说明

图1为本发明所提供的一实施例的示意图；

图2为本发明所提供的光学测量方法的示意图；

图3为本发明所提供的另一实施例的示意图；

图4为本发明所提供的另一实施例的示意图；

图5为本发明所提供的另一实施例的示意图；

图6为本发明所提供的另一实施例的示意图；

图7为本发明所提供的测量装置的操作流程图。

【主要组件符号说明】

100、300、400、500、600～检测装置；

101、201、301、401、501、601～导电探针卡；

102～光学接收模块；

103、303、403、503、603～分光模块；

104、304、404、504、604～数据处理模块；

105、305、405、505、605～发光装置；

202～晶片；

205a～第一发光装置；

205b～第二发光装置；

206、306、406、506、606～积分球；

207～开口；

308、408、508、608～入射光；

416、516、616～积分球阵列。

具体实施方式

以下将详细讨论本发明各种实施例的装置及使用方法。然而值得注意的是，本发明所提供的许多可行的发明概念可实施在各种特定范围中。这些特定实施例仅用于举例说明本发明的装置及使用方法，但非用于限定本发明的范围。

图1为本发明所提出的测量装置的一实施例的示意图。如图所示，测量装置100包括一导电探针卡101、一光学接收模块102、一分光模块103以及一数据处理模块104。测量装置100可应用于光学特性的检测。举例而言，测量装置100可检测发光装置105的频谱、波长、全光通量、亮度与色度等各种光学参数。发光装置105可为放置于晶片或基板上的一种或多种的薄膜材料、半导体材料、光学材料、有机材料或无机材料所构成的发光装置。在本发明较佳的实施例中，发光装置105为一发光二极管(LED)。

导电探针卡101连接至数据处理模块104以及一电压源(未显示)，并且电性连接至发光装置105，以提供电压并且驱动该发光装置105。仔细而言，导电探针卡101是由多层金属微线阵列单元粘着、堆叠至一定厚度而形成；而该金属微线阵列单元是由绝缘薄膜包覆单层单向排列的多个金属微线所构成。当导电探针卡101放置于发光装置105之上并加以电性连接时，该电压源就可透过导电探针卡101之中的金属微线传送电压，以驱动发光装置105。此外，数据处理模块104可控制导电探针卡101的移动速度与方向，并且控制其接收来自电压源的电压。

光学接收模块102连接至数据处理模块104，用以接收发光装置105被导电探针卡102驱动后所发出的入射光，并传送到分光模块103。光学接收模块102可为一积分球、一积分球阵列、一太阳能板…等各种收光装置。在本发明的实施例中，积分球阵列是由多个积分球所构成，并且积分球阵列中的积分球可同步地移动或独立地移动。此外，数据处理模块104可控制光学接收模块102的移动速度与方向。在本发明的实施例中，导电探针卡101是设置于晶片上的发光装置105与光学接收模块102之间。换言之，发光装置105被驱动后所发出的入射光会穿过导电探针卡101，而被光学接收模块102所接收。

分光模块103是用以将光学接收模块102所接收的入射光转换为光谱信号。在本发明的实施例中，分光模块为一单信道光谱仪或多信道光谱仪，用以将入射光所包含的不同波长的光束，以不同绕射角度加以分开并且成像。仔细而言，分光模块103包括一光侦测组件、一色散组件以及多个透镜组。入射光通过该一透镜组而成为一准直光束，色散组件用以将准直光束中所含的不同波长的光束，以不同绕射角度分开，进而透过另一透镜组聚焦各波长光束并成像于光侦测组件上，以侦测各波长光束的能量强度，得到入射光的光谱信号。总而言之，分光模块103的作用在于分析入射光的波长，以得到相对应的光谱信号。

数据处理模块104依据来自分光模块103的光谱信号，可判断出波长分布情形，以计算出全光通量、亮度与色度等各种光学参数。数据处理模块104可为一微电脑处理器、芯片组、或是内建于分光模块103的软件应用程序。此外，数据处理模块104可控制分光模块103、光学接收模块102与导电探针卡101的开启或关闭，以及光学接收模块102与导电探针卡101的移动速度与方向。

图2为本发明所提供的光学测量方法的示意图。导电探针卡201是置放于至少具有第一发光装置205a与第二发光装置205b的一晶片之上。此时，导电探针卡201电性接触至第一发光装置205a与第二发光装置205b，并点亮晶片202上的第一发光装置205a与第二发光装置205b。值得注意的是，导电探针卡201可为一透明的导电探针卡201，使得第一发光装置205a与第二发光装置205b所发出的入射光可穿透导电探针卡201并通过积分球206的开口207，而被积分球206所接收。此外，导电探针卡201会受到数据处理模块104的控制，而驱动全部或部分的发光装置。

值得注意的是，本发明所使用的导电探针卡201，可以一次对全部的发光装置进行对位，并且点亮全部或部分的发光装置。然而，在一般的测量装置中，由于使用探针来点量发光装置，在每一次测量时发光装置之前，都必须对探针与发光装置进行对位。因此，本发明中的测量装置可减少对位次数，减少对位时机构产生的误差，因而提高测量速度。

一般而言，积分球206包括一光侦测计(photo meter)以及档板，并且积分球206的内部表面会涂布高散射特性的反射膜(例如硫酸钡)。当入射光通过开口207之后，会在积分球206的内部进行散射，然后被光侦测计所吸收。因此，积分球能收集发光模块205a或205b所发出的入射光，而档板的目的在于阻挡入射光直接进入光量计。在一般的测量装置中，由于使用探针来点亮发光装置，为了预留探针的空间，使得积分球206与发光装置205之间的距离较远，造成收光角度只有120度。由于本发明使用的是导电探针卡201，因此积分球206与发光装置205之间不需预留空间，大幅缩减了两者之间的距离，使得收光角度提升到140度。在本发明的一实施例中，透明导电探针卡的厚度约0.5mm，开口207的直径为3.75mm，积分球开口面积占总表面积的8%，积分球内径至少需6.6mm，其外径大小约为7.6mm，但不限定于此。

图3为本发明所提供的测量装置的另一实施例。测量装置300包括数据处理模块304、分光模块303、积分球306以及导电探针卡301。首先，数据处理模块304控制导电探针卡301进行对位，再将导电探针卡301置放于发光装置305之上，并使得导电探针卡301将发光装置305加以点亮。接着，数据处理模块304控制积分球306以进行对位。也就是说，数据处理模块304将积分球306置放于发光装置305的正上方，并且尽量地接近发光装置305，以尽量接收发光装置305发出的入射光307。在一实施例中，积分球306置于发光装置305的正上方，并且其开口接触到导电探针卡301。在对位完成后，积分球306收集入射光308，然后分光模块303将积分球306所收集的入射光308转换为光谱信号，并且传送到数据处理模块304，最后数据处理模块304计算出光学参数。

值得注意的是，在一般的测量装置中，由于使用探针来点量发光装置，在每一次测量时发光装置305之前，都必须对探针与发光装置305进行对位。由于本发明使用的是导电探针卡301，一旦导电探针卡301与发光装置305完成对位并且电性连接至发光装置305之后，就可点亮全部或部分的发光装置305。换言之，本发明的实施例只需要一次性地对位导电探针卡301与发光装置305即可，不需要测量每个发光装置305之前都要对导电探针卡301与发光装置305先进行对位。因此，本发明中的测量装置可减少对位次数，减少对位时机构产生的误差，因而提高测量速度。

图4为本发明所提供的测量装置的另一实施例。测量装置400包括数据处理模块404、分光模块403、积分球阵列416以及导电探针卡401。积分球阵列416是由多个积分球406以一维或二维阵列的排列方式所构成。在一实施例中，积分球阵列416为一4x4的阵列，也就是由16个积分球406所构成。测量装置400点亮与定位发光装置405、收集入射光408与计算光学参数的方法如前所述，此处不再赘述。值得注意的是，分光模块403可为一多通道光谱仪，同时接收多个积分球406的入射光408，并转换为多个光谱信号，然后传送到数据处理模块404。

此外，积分球阵列416会受到数据处理模块404的控制，配合其它机械装置、机构或设备，以二维的方式移动，以便接收不同位置的发光装置405所发出的入射光408。值得注意的是，数据处理模块404可控制积分球阵列416之中的一个积分球、多个积分球或是全部的积分球的移动。换言之，积分球阵列416之中的每一个积分球406可各自独立地移动，部分同步移动或是全部同步移动。

图5为本发明所提供的测量装置的另一实施例。测量装置500包括数据处理模块504、分光模块503、积分球506以及导电探针卡501。测量装置500收集入射光508与计算光学参数的方法如前所述，此处不再赘述。值得注意的是，在此实施例中，多个积分球506整合于导电探针卡501之上。换言之，多个积分球506与导电探针卡501是同步移动的。在其它实施例，测量流程包含了两次对位的步骤，即导电探针卡501与发光装置505的对位，以及积分球506与发光装置505的对位。然而，在本实施例中，由于积分球506整合于导电探针卡501之上，因此只需要一次对位，就可将积分球506与导电探针卡501同时与发光装置505对位。因此，本实施例中的测量装置可进一步减少对位次数，减少对位时机构产生的误差，因而提高测量速度。

图6为本发明所提供的测量装置的另一实施例。测量装置600包括数据处理模块604、分光模块603、积分球606以及导电探针卡601。测量装置600收集入射光608与计算光学参数的方法如前所述，此处不再赘述。值得注意的是，在此实施例中，导电探针卡群组包括多个导电探针卡601，每个导电探针卡601之上分别整合一积分球606。由于每个导电探针卡601分别整合至积分球606上，因此积分球阵列616之中的每个积分球可独立地移动。同样地，由于积分球606整合于导电探针卡601之上，因此只需要一次对位，就可将积分球606与导电探针卡601同时与发光装置605对位。因此，本实施例中的测量装置可进一步减少对位次数，减少对位时机构产生的误差，因而提高测量速度。

图7为本发明所提供的测量装置400的操作流程图。首先，在步骤S71中，导电探针卡401放置于至少一发光装置405之上，并将发光装置405加以驱动，使发光装置405分别发出一入射光408并穿过导电探针卡401。然后，于步骤S72中，光学接收模块接收穿过导电探针卡401的入射光408。举例而言，光学接收模块为一个积分球406或一积分球阵列416，并且积分球阵列416是由多个积分球406所构成。值得注意的是，积分球406可进一步整合于导电探针卡401之上。在步骤S73中，分光模块403将入射光408转换为光谱信号，分光模块406为单信道光谱仪或是多信道光谱仪。最后，于步骤S74中，数据处理模块404依据光谱信号计算光学参数。举例而言，光学参数包括全光通量、色度以及亮度等参数。前述步骤S71~S74的细部内容是如图1至图6的实施例所述，故于此不再累述。

但以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求书及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外，本发明的任一实施例或权利要求书不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (20)

1.一种测量装置，其特征在于，用以测量一晶片上的多个发光装置，包括：

一导电探针卡，放置于该晶片的至少一发光装置之上，以驱动该至少一发光装置，使该至少一发光装置发出一入射光并穿过该导电探针卡；

一光学接收模块，用以接收穿过该导电探针卡的该入射光；

一分光模块，将该入射光转换为一光谱信号；以及

一数据处理模块，依据该光谱信号计算出一光学参数。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，该分光模块为一光谱仪，用以根据以多个不同的绕射角度，将该入射光所包含的不同波长的光束加以分开并且成像。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，该导电探针卡包括至少一组金属微线阵列单元，用以电性连接该发光装置。

4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，该导电探针卡为一透明的导电探针卡。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，该光学参数包括全光通量、色度或亮度的其中之一或其组合。

6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，该光学接收模块为一积分球。

7.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，该导电探针卡是用以驱动该晶片上的一第一发光装置与一第二发光装置，该光学接收模块包括一第一积分球以及一第二积分球，以分别接收该第一发光装置与该第二发光装置所发出并穿过该导电探针卡的入射光。

8.根据权利要求6或7所述的测量装置，其特征在于，该积分球整合至该导电探针卡之上。

9.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于，还包括该数据处理模块用以控制该第一积分球与该第二积分球，使得该第一积分球与该第二积分球同步地移动，以分别对准该第一发光装置与该第二发光装置。

10.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于，还包括该数据处理模块用以控制该第一积分球与该第二积分球，使得该第一积分球与该第二积分球独立地移动，以分别对准该第一发光装置与该第二发光装置。

11.一种测量方法，其特征在于，应用于一测量装置，该测量装置包括一导电探针卡、一光学接收模块、一分光模块以及一数据处理单元，该测量方法包括：

放置该导电探针卡于一晶片的至少一发光装置之上；

通过该导电探针卡驱动该至少一发光装置，使得该至少一发光装置发出一入射光并穿过该导电探针卡；

通过该光学接收模块接收穿过该导电探针卡的该入射光；

通过该分光模块转换该入射光为光谱信号；以及

通过该数据处理单元依据该光谱信号计算出一光学参数。

12.根据权利要求11所述的测量方法，其特征在于，转换该入射光为光谱信号的步骤是通过一光谱仪，根据多个不同的绕射角度，将该入射光所包含的不同波长的光束加以分开并且成像。

13.根据权利要求11所述的测量方法，其特征在于，驱动该至少一发光装置的步骤是通过包括至少一组金属微线阵列单元的该导电探针卡，以电性连接该发光装置。

14.根据权利要求11所述的测量方法，其特征在于，驱动该至少一发光装置的步骤是通过一透明的导电探针卡驱动该至少一发光装置。

15.根据权利要求11所述的测量方法，其特征在于，该光学参数包括全光通量、色度或亮度的其中之一或其组合。

16.根据权利要求11所述的测量方法，其特征在于，接收该入射光的步骤包括通过该光学接收模块中的一积分球接收穿过该导电探针卡的该入射光。

17.根据权利要求11所述的测量方法，其特征在于，该导电探针卡是驱动该晶片的一第一发光装置与一第二发光装置，并且接收该入射光的步骤包括通过该光学接收模块中的一第一积分球与一第二积分球分别测量该第一发光装置与该第二发光装置所发出并穿过该导电探针卡的入射光。

18.根据权利要求16或17所述的测量方法，其特征在于，该积分球是整合至该导电探针卡之上。

19.根据权利要求17所述的测量方法，其特征在于，接收该入射光的步骤还包括通过该数据处理模块用以控制该第一积分球与该第二积分球，使得该第一积分球与该第二积分球独立地移动，以分别对准该第一发光装置与该第二发光装置。

20.根据权利要求17所述的测量方法，其特征在于，接收该入射光的步骤还包括通过该数据处理模块用以控制该第一积分球与该第二积分球，使得该第一积分球与该第二积分球同步地移动，以分别对准该第一发光装置与该第二发光装置。

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