專利名稱：功率半導(dǎo)體led熱阻快速批量篩選裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該技術(shù)屬于半導(dǎo)體LED及相關(guān)PN結(jié)器件熱阻考核和篩選技術(shù)領(lǐng)域。該實(shí)用新型主要應(yīng)用于快速、非破壞性確定器件熱阻過大的裝置。
技術(shù)背景功率半導(dǎo)體LED工作時，會產(chǎn)生大量的熱，并致使半導(dǎo)體PN結(jié)處的溫度升高。如果芯片有源區(qū)存在熱不均勻性，以及芯片封裝工藝過程可能帶來的散熱性能變差，都會增大器件的熱阻，致使散熱能力變差。LED燈具是由上百顆LED組成，個別高熱阻器件會導(dǎo)致高結(jié)溫工作，將加速器件性能惡化，致使產(chǎn)生“瞎眼”，影響整個燈具的品質(zhì)。通過設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)控制機(jī)械裝置，在裝燈具前對所有LED進(jìn)行熱阻的快速篩選，剔除高熱阻LED，大大提高燈具產(chǎn)品的合格率和品質(zhì)。本實(shí)用新型中的測量裝置和技術(shù)在測量的方便性、快速性和非破壞性方面具有明顯的先進(jìn)性
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的主要發(fā)明點(diǎn)在于設(shè)計(jì)了可容納百顆LED的夾具，保證每顆LED的熱學(xué)接觸狀況均勻一致，且穩(wěn)定可靠；通過針臺結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)LED電學(xué)接觸便捷、可靠；利用程序控制的繼電器方式，實(shí)現(xiàn)批量LED掃描測試的快速切換。功率半導(dǎo)體LED熱阻快速批量篩選裝置，其特征在于該裝置從上至下包括熱學(xué)接觸板，被測器件夾具板，針臺；熱學(xué)接觸板，包括上下兩層上板材、下板材，在下板材上鉆有需要測試LED數(shù)量的孔；兩板材之間設(shè)有銅柱，銅柱由上下兩個同心圓柱體組成一體，上面圓柱體大，下面圓柱體小，在上面大的圓柱體上端粘接一彈性碗狀壓墊，彈性碗狀壓墊與上板材接觸，且上面大的圓柱體下端在下板材上；下面小的圓柱體穿過下板材上的孔；被測器件夾具板，在上面制備出多個LED出光端透鏡大小的圓孔，每個圓孔兩側(cè)直徑端對稱向外方向各刻出一方形豁口，豁口的側(cè)壁有上下連通的覆銅層兩個電極，LED出光端朝下，管座端朝上；且LED管座端對準(zhǔn)上述小的圓柱體；針臺，在與每個LED的兩電極對應(yīng)的位置下面，固結(jié)兩只朝上的探針，探針下方設(shè)有彈簧，并且探針外引出LED的電極，并通過針臺上的引線，接入針臺的插針接口。 從探針臺接口引出的連線，接入開關(guān)選擇接口，與開關(guān)選擇板連接，該板上有與被測器件夾具板上LED數(shù)量對等的電子信號控制的繼電器，繼電器連接門邏輯芯片，開關(guān)選擇板連接LED熱阻測試儀，開關(guān)選擇板連接計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)連接到LED熱阻測試儀。進(jìn)一步，被測器件夾具板相鄰兩排LED的接地端通過板布線連在一起，每兩排LED 樣品共用一排探針。應(yīng)用所述功率半導(dǎo)體LED熱阻快速批量篩選裝置進(jìn)行篩選的方法，其特征在于將熱學(xué)接觸板上的銅柱，對準(zhǔn)被測樣品LED的管殼底部，探針對準(zhǔn)覆銅電極，通過操作熱學(xué)接觸板下降，并使銅柱與LED管座接觸，探針與覆銅電極接觸。彈性碗狀壓墊和探針彈簧的作用，保證被測LED具有良好的熱學(xué)接觸和電學(xué)接觸。從探針臺接口引出的連線，接入開關(guān)選擇接口，與開關(guān)選擇板連接，該板上的繼電器開通選擇由門邏輯芯片控制，接受計(jì)算機(jī)的選通指令，控制LED樣品的掃描測量。選通的 LED接入LED熱阻測試儀。在未加工作電流前，先選定不超過mA的測試電流，測量測試電流下的LED結(jié)電壓， 然后測量加工作電流后的溫升，兩者之差，就是LED工作溫升引起的結(jié)電壓變化AVn。結(jié)電壓變化除以溫度系數(shù)α和功率P，即為熱阻Rth= Δ Vn/α P0熱阻超出合格標(biāo)準(zhǔn)的LED被快速批量篩選出來。本實(shí)用新型的裝置可以對測量LED的個數(shù)實(shí)現(xiàn)較好的擴(kuò)展性。
圖1被測器件夾具板圖2敷銅層電極圖3熱學(xué)接觸板圖4針臺圖5探針圖6被測器件裝配圖圖7開關(guān)選擇板圖8連接關(guān)系圖9測量結(jié)果
具體實(shí)施方式
功率半導(dǎo)體LED熱阻快速批量篩選裝置，其特征在于該裝置從上至下包括熱學(xué)接觸板200，被測器件夾具板100，針臺300 ；熱學(xué)接觸板200，包括上下兩層上板材201、下板材202，在下板材202上鉆有需要測試LED數(shù)量的孔；兩板材之間設(shè)有銅柱，銅柱由上下兩個同心圓柱體組成一體，上面圓柱體大，下面圓柱體小，在上面大的圓柱體上端粘接一彈性碗狀壓墊204，彈性碗狀壓墊204與上板材 201接觸，且上面大的圓柱體下端在下板材上；下面小的圓柱體穿過下板材202上的孔；被測器件夾具板100，在上面制備出多個LED出光端透鏡大小的圓孔，圓孔兩側(cè)直徑端對稱向外方向各刻出一方形豁口，豁口的側(cè)壁有上下連通的覆銅層兩個電極102，LED 出光端朝下，管座端朝上；且LED管座端對準(zhǔn)上述小的圓柱體；針臺300，在與每個LED的兩電極102對應(yīng)的位置下面，固結(jié)兩只朝上的探針301， 探針下方設(shè)有彈簧，并且探針外引出LED的電極，并通過300板上的引線，接入針臺300的插針接口 302。從探針臺接口 302引出的連線，接入開關(guān)選擇接口 403，與開關(guān)選擇板400連接，該板上有與100板上LED數(shù)量對等的電子信號控制的繼電器401，繼電器連接門邏輯芯片，開關(guān)選擇板連接LED熱阻測試儀，開關(guān)選擇板連接計(jì)算機(jī)500，計(jì)算機(jī)連接到LED熱阻測試儀600。應(yīng)用將熱學(xué)接觸板上的銅柱203，對準(zhǔn)被測樣品101的管殼底部，探針301對準(zhǔn)覆銅電極，通過操作熱學(xué)接觸板下降，并使銅柱203與LED管座接觸，探針301與覆銅電極接觸。由于彈性碗狀壓墊204和探針301彈簧的作用，保證被測LEDlOl具有良好的熱學(xué)接觸和電學(xué)接觸。從探針臺接口 302引出的連線，接入開關(guān)選擇接口 403，與開關(guān)選擇板400連接，該板上的繼電器開通選擇由門邏輯芯片402控制，接受計(jì)算機(jī)500的選通指令，控制LED樣品的掃描測量。選通的LED由405總線接入到LED熱阻測試儀。為了消除連線帶來的測量誤差，在未加工作電流前，先選定測試電流一般不超過 5mA，測量測試電流下的LED結(jié)電壓，然后測量加工作電流后的溫升，兩者之差，就是LED工作溫升引起的結(jié)電壓變化。熱阻測試儀可以采用(專利號ZL200510112676.0，發(fā)明名稱半導(dǎo)體PN結(jié)二極管器件的溫升測量方法及裝置，
公開日2006年3月8日)的裝置。選用東莞勤上光電股份有限公司IWLED產(chǎn)品100只，并將LED倒置擺放100板上的樣品測試位置上，將擺放好樣品的100板放入帶有對準(zhǔn)定位孔的200和300之間，放下200 板，使每只LED有良好熱學(xué)和電學(xué)接觸。啟動測量程序，依次選通100只LED開關(guān)。每只 LED測量前，先測量測試電流為3mA下的PN結(jié)電壓VOn，再程序控制接通350mA工作電流， 接通3秒，即熱量傳遞到接觸203的時間常數(shù)，程序控制斷開工作電流，隨即測量結(jié)電壓Vn， 兩者由于溫升帶來的結(jié)電壓之差Δνη，再除以溫度系數(shù)α和功率P，即為熱阻Rth= AVn/ α P。測量結(jié)果如附圖9所示，從圖中可以看出熱阻超出合格標(biāo)準(zhǔn)10%及20%的LED均被篩選出來，從而有效提高了 LED燈具組件的可靠性。
權(quán)利要求1.功率半導(dǎo)體LED熱阻快速批量篩選裝置，其特征在于 該裝置從上至下包括熱學(xué)接觸板，被測器件夾具板，針臺；熱學(xué)接觸板，包括上下兩層上板材、下板材，在下板材上鉆有需要測試LED數(shù)量的孔； 兩板材之間設(shè)有銅柱，銅柱由上下兩個同心圓柱體組成一體，上面圓柱體大，下面圓柱體小，在上面大的圓柱體上端粘接一彈性碗狀壓墊，彈性碗狀壓墊與上板材接觸，且上面大的圓柱體下端在下板材上；下面小的圓柱體穿過下板材上的孔；被測器件夾具板，在上面制備出多個LED出光端透鏡大小的圓孔，每個圓孔兩側(cè)直徑端對稱向外方向各刻出一方形豁口，豁口的側(cè)壁有上下連通的覆銅層兩個電極，LED出光端朝下，管座端朝上；且LED管座端對準(zhǔn)上述小的圓柱體；針臺，在與每個LED的兩電極對應(yīng)的位置下面，固結(jié)兩只朝上的探針，探針下方設(shè)有彈簧，并且探針外引出LED的電極，并通過針臺上的引線，接入針臺的插針接口 ；從探針臺接口弓丨出的連線，接入開關(guān)選擇接口，與開關(guān)選擇板連接，該板上有與被測器件夾具板上LED數(shù)量對等的電子信號控制的繼電器，繼電器連接門邏輯芯片，開關(guān)選擇板連接LED熱阻測試儀，開關(guān)選擇板連接計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)連接到LED熱阻測試儀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，被測器件夾具板相鄰兩排LED的接地端通過板布線連在一起，每兩排LED樣品共用一排探針。
專利摘要功率半導(dǎo)體LED熱阻快速批量篩選裝置屬于半導(dǎo)體LED及相關(guān)PN結(jié)器件熱阻考核和篩選技術(shù)領(lǐng)域。該裝置從上至下包括熱學(xué)接觸板，被測器件夾具板，針臺；熱學(xué)接觸板，包括上下兩層上板材、下板材，在下板材上鉆有需要測試LED數(shù)量的孔；被測器件夾具板，在上面制備出多個LED出光端透鏡大小的圓孔，每個圓孔兩側(cè)直徑端對稱向外方向各刻出一方形豁口，豁口的側(cè)壁有上下連通的覆銅層兩個電極，LED出光端朝下，管座端朝上；且LED管座端對準(zhǔn)上述小的圓柱體；針臺，在與每個LED的兩電極對應(yīng)的位置下面，固結(jié)兩只朝上的探針，探針下方設(shè)有彈簧，并且探針外引出LED的電極，并通過針臺上的引線，接入針臺的插針接口。
文檔編號G01R31/26GK202159116SQ20112024901
公開日2012年3月7日 申請日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月14日
發(fā)明者馮士維, 周舟, 張光沉, 李靜婉, 程堯海, 郭春生 申請人:北京工業(yè)大學(xué)