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人眼對于光的顏色及亮度的分辨率非常高,特別是對于顏色的差別和變化非常敏感。對于不同顏色波長的光人眼的敏感度是不同的。例如,對于波長是585nm光,當(dāng)顏色變化大于1nm時(shí),人眼就可以感覺到;而對于波長為650nm的紅光,當(dāng)顏色變化在3nm的時(shí)候,人眼才能察覺到。

　　在早期,由于LED主要被用作指示或顯示燈用,而且一般以單顆器件出現(xiàn),所以對于其波長的分選和亮度的控制要求并不高。但隨著LED的效率和亮度的不斷提高,其應(yīng)用范圍越來越廣。當(dāng)LED作為陣列顯示和顯示屏器件時(shí),由于人眼對于顏色波長和亮度的敏感性,用沒有分選過的LED變就會(huì)產(chǎn)生不均勻的現(xiàn)象,進(jìn)而影響人們的視覺效果。波長和光亮度的不均勻都會(huì)給人產(chǎn)生不舒服的感覺。這是各LED顯示器制造廠家都不愿意看到的,也是人們無法接受的。LED通常按照主波長、發(fā)光強(qiáng)度、光通亮、色溫、工作電壓、反向擊穿電壓等幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行測試與分選。LED的測試與分選是LED生產(chǎn)過程中的一項(xiàng)必要工序。目前,它是許多LED芯片和封裝廠商的產(chǎn)能瓶頸,也是LED芯片生產(chǎn)和封裝成本的重要組成部分。

　　1、LED的分選方法

　　LED的分選有兩種方法：一是以芯片為基礎(chǔ)的測試分選,二是對封裝好的LED進(jìn)行測試分選。

　　(1)芯片的測試分選

　　LED芯片分選難度很大,主要原因是LED芯片尺寸一般都很小,從9mil到14mil(0.22-0.35nm)。這樣小的芯片需要微探針才能夠完成測試,分選過程需要精確的機(jī)械和圖像識(shí)別系統(tǒng),這使得設(shè)備的造價(jià)變得很高,而且測試速度受到限制?，F(xiàn)在的LED芯片測試分選機(jī)價(jià)格約在100萬元人民幣\臺(tái),其測試速度在每小時(shí)10000只左右。如果按照每月25天計(jì)算,每一臺(tái)分選機(jī)的產(chǎn)能為每月5KK.

　　目前,芯片的測試分選有兩種方法：一種方法是測試分選由同一臺(tái)機(jī)器完成,它的優(yōu)點(diǎn)是可靠,但速度很慢,產(chǎn)能低;另一種方法是測試和分選由兩臺(tái)機(jī)器完成,測試設(shè)備記錄下每個(gè)芯片的位置和參數(shù),然后把這些數(shù)據(jù)傳遞到分選設(shè)備上,進(jìn)行快速分選、這樣做的優(yōu)點(diǎn)是快速,但缺點(diǎn)是可靠性比較低,容易出錯(cuò),因?yàn)樵跍y試與分選兩個(gè)步驟之間通常還有襯底減薄和芯片分離的工藝過程,而在這個(gè)過程中,外延片有可能碎裂、局部殘缺碎裂或局部殘缺,使得實(shí)際的芯片分布與儲(chǔ)存在分選機(jī)里的數(shù)據(jù)不符,造成分選困難。

　　從根本上解決芯片測試分選瓶頸問題的關(guān)鍵是改善外延片均勻性。如果一片外延片波長分布在2nm之內(nèi),亮度的變化在+15%之內(nèi),則可以將這個(gè)片子上的所有芯片歸為一檔(Bin),只要通過測試把不合格的芯片去除即可,將大大增加芯片的產(chǎn)能和降低芯片的成本。在均勻性不是很好的情況下,也可以用測試并把“不合格產(chǎn)品較多”的芯片區(qū)域用噴墨涂抹的方式處理掉,從而快速地得到想要的“合格”芯片,但這樣做的成本太高,會(huì)把很多符合其他客房要求的芯片都做為不合格證的廢品處理,最后核算出的芯片成本可能是市場無法接受的水平。

　　(2)LED的測試分選

　　封裝后的LED可以按照波長、發(fā)光強(qiáng)度、發(fā)光角度以及工作電壓等進(jìn)行測試分選。其結(jié)果是把LED分成很多檔(Bin)和類別,然后測試分選機(jī)會(huì)自動(dòng)地根據(jù)設(shè)定的測試標(biāo)準(zhǔn)把LED分裝在不同的Bin盒內(nèi)。由于人們對于LED的要求越來越高,早期的分選機(jī)是32Bin,后來增加到64Bin,現(xiàn)在已有72Bin的商用分選機(jī)。即使這樣,分Bin的LED技術(shù)指標(biāo)仍然無法滿足生產(chǎn)和市場的需求。

　　LED測試分選機(jī)是在一個(gè)特定的工作臺(tái)電流下(如20mA),對LED進(jìn)行測試,一般還會(huì)做一個(gè)反向電壓值的測試?，F(xiàn)在的LED測試分選機(jī)價(jià)格約在40~50萬人民幣/臺(tái),其測試速度在每小時(shí)18000只左右。如果按照每月25天,每天20小時(shí)的工作時(shí)間計(jì)算,每一臺(tái)分選機(jī)的產(chǎn)能為每月9KK.

　　大型顯示屏或其他高檔應(yīng)用客戶,對LED的質(zhì)量要求較高。特別是在波長與亮度一致性的要求上很嚴(yán)格。假如LED封裝廠在芯片采購時(shí)沒有提出嚴(yán)格的要求,則這些封裝廠在大量的封裝后會(huì)發(fā)現(xiàn),封裝好的LED中只有很少數(shù)量的產(chǎn)品能滿足某一客戶的要求,其余大部分將變成倉庫里的存貨。這種情形迫使LED封裝廠在采購LED芯片時(shí)提出嚴(yán)格的要求,特別是波長、亮度和工作臺(tái)電壓的指標(biāo);比如, 過去對波長要求是+2nm,而現(xiàn)在則要求為+1 nm,甚至在某些應(yīng)用上,已提出+0.5 nm的要求。這樣對于芯片廠就產(chǎn)生了巨大的壓力,在芯片銷售前必須進(jìn)行嚴(yán)格的分選。

　　從以上關(guān)于LED與LED芯片分選取的分析中可以看出,比較經(jīng)濟(jì)的做法是對LED進(jìn)行測試分選。但是由于LED的種類繁多,有不同的形式,不現(xiàn)的形狀,不同的尺寸,不同的發(fā)光角度,不同的客戶要求,不同的應(yīng)用要求,這使用權(quán)得完全通過LED測試分選取進(jìn)行產(chǎn)品的分選變得很難操作。而且目前LED的應(yīng)用主要分布在幾個(gè)波長段和亮度段的范圍,一個(gè)封裝廠很難準(zhǔn)備全部客戶需要的各種形式和種類的LED.所以問題的關(guān)鍵又回到MOCVD的外延工藝過程,如何生長出所需波長及亮度的LED外延片是降低成本的關(guān)鍵點(diǎn),這個(gè)問題不解決,LED的產(chǎn)能及成本仍將得不到完全解決。但在外延片的均勻度得到控制以前,比較行之有效的方法是解決快速低成本的芯片分選問題。

　　2、分選設(shè)備

　　目前,LED芯片的測試分選設(shè)備主要由美國和日本廠商提供,而LED的測試分選設(shè)備大多由臺(tái)灣地區(qū)、香港廠商提供,中國大陸還沒有能提供類似設(shè)備的廠家。LED芯片分選機(jī)主要包括兩大硬件部分(機(jī)器手、微探針和光電測試儀)和一套系統(tǒng)軟件,而這三部分分別由不同廠家提供再集成起來;而LED測試分選取機(jī)則包括LED的機(jī)械傳輸,儲(chǔ)存和光電測試兩部分。

　　　　3、LED分選取技術(shù)發(fā)展趨勢

　　(1)在外延片的均勻度得到控制以前,研發(fā)快速低成本芯片分選工藝和設(shè)備。

　　(2)隨著W級(jí)功率LED技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)LED產(chǎn)品參數(shù)檢測標(biāo)準(zhǔn)及測試方法已不能滿足照明應(yīng)用的需要,須開發(fā)全新的測試標(biāo)準(zhǔn)和方法,包含更多的與照明相關(guān)的光學(xué)內(nèi)容。

　　(3)在LED系統(tǒng)壽命測試中,研發(fā)LED系統(tǒng)的長期性能和壽命快速測定評(píng)價(jià)技術(shù)。

　　(4)照明用LED是處于大電流驅(qū)動(dòng)下工作,這就對其提出更高的可靠性要求。傳統(tǒng)LED的篩選方式不合適照明用大功率LED,必須開發(fā)新的篩選試驗(yàn)辦法,剔除早期失效品,保證產(chǎn)品的可靠性。