专利名称：功率半导体led热阻快速批量筛选装置和方法
技术领域：
该技术属于半导体LED及相关PN结器件热阻考核和筛选技术领域。该发明主要应用于快速、非破坏性确定器件热阻过大的方法和装置。
背景技术：
功率半导体LED工作时，会产生大量的热，并致使半导体PN结处的温度升高。如果芯片有源区存在热不均勻性，以及芯片封装工艺过程可能带来的散热性能变差，都会增大器件的热阻，致使散热能力变差。LED灯具是由上百颗LED组成，个别高热阻器件会导致高结温工作，将加速器件性能恶化，致使产生“瞎眼”，影响整个灯具的品质。通过设计计算机控制机械装置，在装灯具前对所有LED进行热阻的快速筛选，剔除高热阻LED，大大提高灯具产品的合格率和品质。本发明中的测量装置和技术在测量的方便性、快速性和非破坏性方面具有明显的先进性。
发明内容
本发明的主要发明点在于设计了可容纳百颗LED的夹具，保证每颗LED的热学接触状况均勻一致，且稳定可靠；通过针台结构，实现LED电学接触便捷、可靠；利用程序控制的继电器方式，实现批量LED扫描测试的快速切换。功率半导体LED热阻快速批量筛选装置，其特征在于该装置从上至下包括热学接触板，被测器件夹具板，针台；热学接触板，包括上下两层上板材、下板材，在下板材上钻有需要测试LED数量的孔；两板材之间设有铜柱，铜柱由上下两个同心圆柱体组成一体，上面圆柱体大，下面圆柱体小，在上面大的圆柱体上端粘接一弹性碗状压垫，弹性碗状压垫与上板材接触，且上面大的圆柱体下端在下板材上；下面小的圆柱体穿过下板材上的孔；被测器件夹具板，在上面制备出多个LED出光端透镜大小的圆孔，每个圆孔两侧直径端对称向外方向各刻出一方形豁口，豁口的侧壁有上下连通的覆铜层两个电极，LED出光端朝下，管座端朝上；且LED管座端对准上述小的圆柱体；针台，在与每个LED的两电极对应的位置下面，固结两只朝上的探针，探针下方设有弹簧，并且探针外引出LED的电极，并通过针台上的引线，接入针台的插针接口。 从探针台接口引出的连线，接入开关选择接口，与开关选择板连接，该板上有与被测器件夹具板上LED数量对等的电子信号控制的继电器，继电器连接门逻辑芯片，开关选择板连接LED热阻测试仪，开关选择板连接计算机，计算机连接到LED热阻测试仪。进一步，被测器件夹具板相邻两排LED的接地端通过板布线连在一起，每两排LED 样品共用一排探针。应用所述功率半导体LED热阻快速批量筛选装置进行筛选的方法，其特征在于将热学接触板上的铜柱，对准被测样品LED的管壳底部，探针对准覆铜电极，通过操作热学接触板下降，并使铜柱与LED管座接触，探针与覆铜电极接触。弹性碗状压垫和探针弹簧的作用，保证被测LED具有良好的热学接触和电学接触。从探针台接口引出的连线，接入开关选择接口，与开关选择板连接，该板上的继电器开通选择由门逻辑芯片控制，接受计算机的选通指令，控制LED样品的扫描测量。选通的 LED接入LED热阻测试仪。在未加工作电流前，先选定不超过mA的测试电流，测量测试电流下的LED结电压， 然后测量加工作电流后的温升，两者之差，就是LED工作温升引起的结电压变化AVn。结电压变化除以温度系数α和功率P，即为热阻Rth= Δ Vn/α P0热阻超出合格标准的LED被快速批量筛选出来。本发明的装置和方法，可以对测量LED的个数实现较好的扩展性。
图1被测器件夹具板图2敷铜层电极图3热学接触板图4针台图5探针图6被测器件装配7开关选择板图8连接关系图9测量结果
具体实施例方式功率半导体LED热阻快速批量筛选装置，其特征在于该装置从上至下包括热学接触板200，被测器件夹具板100，针台300 ；热学接触板200，包括上下两层上板材201、下板材202，在下板材202上钻有需要测试LED数量的孔；两板材之间设有铜柱，铜柱由上下两个同心圆柱体组成一体，上面圆柱体大，下面圆柱体小，在上面大的圆柱体上端粘接一弹性碗状压垫204，弹性碗状压垫204与上板材 201接触，且上面大的圆柱体下端在下板材上；下面小的圆柱体穿过下板材202上的孔；被测器件夹具板100，在上面制备出多个LED出光端透镜大小的圆孔，圆孔两侧直径端对称向外方向各刻出一方形豁口，豁口的侧壁有上下连通的覆铜层两个电极102，LED 出光端朝下，管座端朝上；且LED管座端对准上述小的圆柱体；针台300，在与每个LED的两电极102对应的位置下面，固结两只朝上的探针301， 探针下方设有弹簧，并且探针外引出LED的电极，并通过300板上的引线，接入针台300的插针接口 302。从探针台接口 302引出的连线，接入开关选择接口 403，与开关选择板400连接，该板上有与100板上LED数量对等的电子信号控制的继电器401，继电器连接门逻辑芯片，开关选择板连接LED热阻测试仪，开关选择板连接计算机500，计算机连接到LED热阻测试仪600。将热学接触板上的铜柱203，对准被测样品101的管壳底部，探针301对准覆铜电极，通过操作热学接触板下降，并使铜柱203与LED管座接触，探针301与覆铜电极接触。由于弹性碗状压垫204和探针301弹簧的作用，保证被测LEDlOl具有良好的热学接触和电学接触。从探针台接口 302引出的连线，接入开关选择接口 403，与开关选择板400连接，该板上的继电器开通选择由门逻辑芯片402控制，接受计算机500的选通指令，控制LED样品的扫描测量。选通的LED由405总线接入到LED热阻测试仪。为了消除连线带来的测量误差，在未加工作电流前，先选定测试电流一般不超过 5mA，测量测试电流下的LED结电压，然后测量加工作电流后的温升，两者之差，就是LED工作温升引起的结电压变化。热阻测试仪可以采用(专利号ZL200510112676.0，发明名称半导体PN结二极管器件的温升测量方法及装置，
公开日2006年3月8日)的装置。选用东莞勤上光电股份有限公司IWLED产品100只，并将LED倒置摆放100板上的样品测试位置上，将摆放好样品的100板放入带有对准定位孔的200和300之间，放下200 板，使每只LED有良好热学和电学接触。启动测量程序，依次选通100只LED开关。每只LED 测量前，先测量测试电流为3mA下的PN结电压VOn，再程序控制接通350mA工作电流，接通 3秒，即热量传递到接触203的时间常数，程序控制断开工作电流，随即测量结电压Vn，两者由于温升带来的结电压之差Δνη，再除以温度系数α和功率P，即为热阻Rth= Δ Vn/α P0测量结果如附图9所示，从图中可以看出热阻超出合格标准10%及20%的LED均被筛选出来，从而有效提高了 LED灯具组件的可靠性。
权利要求
1.功率半导体LED热阻快速批量筛选装置，其特征在于 该装置从上至下包括热学接触板，被测器件夹具板，针台；热学接触板，包括上下两层上板材、下板材，在下板材上钻有需要测试LED数量的孔； 两板材之间设有铜柱，铜柱由上下两个同心圆柱体组成一体，上面圆柱体大，下面圆柱体�。谏厦娲蟮脑仓迳隙苏辰右坏酝胱囱沟妫酝胱囱沟嬗肷习宀慕哟ィ疑厦娲蟮脑仓逑露嗽谙掳宀纳希幌旅嫘〉脑仓宕┕掳宀纳系目祝槐徊馄骷芯甙澹谏厦嬷票赋龆喔鯨ED出光端透镜大小的圆孔，每个圆孔两侧直径端对称向外方向各刻出一方形豁口，豁口的侧壁有上下连通的覆铜层两个电极，LED出光端朝下，管座端朝上；且LED管座端对准上述小的圆柱体；针台，在与每个LED的两电极对应的位置下面，固结两只朝上的探针，探针下方设有弹簧，并且探针外引出LED的电极，并通过针台上的引线，接入针台的插针接口 ；从探针台接口弓丨出的连线，接入开关选择接口，与开关选择板连接，该板上有与被测器件夹具板上LED数量对等的电子信号控制的继电器，继电器连接门逻辑芯片，开关选择板连接LED热阻测试仪，开关选择板连接计算机，计算机连接到LED热阻测试仪。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，被测器件夹具板相邻两排LED的接地端通过板布线连在一起，每两排LED样品共用一排探针。
3.应用权利要求1所述功率半导体LED热阻快速批量筛选装置进行筛选的方法，其特征在于将热学接触板上的铜柱，对准被测样品LED的管壳底部，探针对准覆铜电极，通过操作热学接触板下降，并使铜柱与LED管座接触，探针与覆铜电极接触；弹性碗状压垫和探针弹簧的作用，保证被测LED具有良好的热学接触和电学接触；从探针台接口引出的连线，接入开关选择接口，与开关选择板连接，该板上的继电器开通选择由门逻辑芯片控制，接受计算机的选通指令，控制LED样品的扫描测量；选通的LED 接入LED热阻测试仪；在未加工作电流前，先选定不超过mA的测试电流，测量测试电流下的LED结电压，然后测量加工作电流后的温升，两者之差，就是LED工作温升引起的结电压变化AVn ；结电压变化除以温度系数α和功率P，即为热阻Rth= Δ Vn/α P;热阻超出合格标准的LED被快速批量筛选出来。
全文摘要
功率半导体LED热阻快速批量筛选装置和方法属于半导体LED及相关PN结器件热阻考核和筛选技术领域。该发明主要应用于快速、非破坏性确定器件热阻过大的方法和装置。本发明的主要发明点在于设计了可容纳百颗LED的夹具，保证每颗LED的热学接触状况均匀一致，且稳定可靠；通过针台结构，实现LED电学接触便捷、可靠；利用程序控制的继电器方式，实现批量LED扫描测试的快速切换。本发明可以对测量LED的个数实现较好的扩展性。
文档编号G01N25/20GK102288639SQ201110197798
公开日2011年12月21日 申请日期2011年7月14日 优先权日2011年7月14日
发明者冯士维, 周舟, 张光沉, 李静婉, 程尧海, 郭春生 申请人:北京工业大学
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