LED芯片光学参数在线测试若干关键问题研究

发布时间：2020-07-25 09:19

【摘要】：LED光源具有节能、环保、寿命长等显著优点,其作为一种新型光源广泛应用于多个行业。产线上LED芯片受限于生产工艺,其光电参数存在一定的离散性,这对下游制程的良率带来不利影响。因此LED芯片光电参数的快速在线检测成为LED产业链上必不可少的环节。在LED产业链上,更高的测试效率意味着更高的利润,但测试效率的提高往往伴随着更多的测试误差。研究在线测试误差产生机理,相应的提出校正方法,对于提高在线测试效率具有重要意义。本文将在线测试误差分为三类:极短时间测试带来的误差、测试系统非理想性带来的误差和测试过程误差,研究了测试系统的瞬态特性和积分球安装高度、偏心、光学介质、邻近芯片以及芯片温升、环境温度波动等因素对在线测试的影响机理,主要的研究内容和成果列写如下。提出了一种面向积分时间的光谱逐点校正方法。首先分析测试系统瞬态响应特性,确定积分时间是制约在线测试效率的瓶颈。随后基于光谱仪的工作原理和响应特性,采用标准芯片标定测试系统在不同积分时间时的响应特性,计算不同积分时间之间的光谱变换矩阵。基于变换矩阵,实现较短积分时间到理想积分时间的光谱转换。实验结果表明该方法在减少积分时间的同时保持较高的测试精度。提出了非标准测试系统主要测试误差的校正方法。针对不同测试误差分别进行研究。首先建立数学模型,研究积分球安装高度、偏心与进入积分球的光的关系,模型和实验结果的一致性良好。随后采用蒙特卡洛光线追迹和实验相结合的方法研究蓝膜和石英玻璃对倒装LED芯片光学参数在线测试的影响,定义了衰减因数表征蓝膜和石英玻璃对辐射通量的衰减作用,计算值和实验结果的一致性良好。最后采用蒙特卡洛光线追迹方法,研究倒装LED芯片光学参数在线测试中的邻近芯片效应,对现行在线测试方法进行了修正和讨论。提出了倒装LED芯片光学参数在线测试热致误差校正方法。首先建立在线测试热致误差模型,研究测试过程芯片的温升特性,模型和实验结果一致性良好。随后基于热致误差模型研究不同环境温度下芯片的温升曲线,结果表明芯片在不同环境温度下的温升曲线趋势基本一致。最后研究环境温度变化对芯片辐射通量的影响,采用线性模型对测量值进行校正。实验结果表明该方法可有效校正温度变化带来的误差。最后,基于上文对各个误差因素的研究分析进行不确定度评估,结果表明正装LED芯片光学参数在线测试的不确定度量级较小,各不确定度分量贡献的不确定度差异不大;倒装LED芯片光学参数在线测试主要不确定度来源是温度波动和芯片邻近效应,对这二者进行校正后,扩展相对不确定度由原本的2.62%减小为0.534%。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN312.8
【图文】：

图 1. 1 常见的 LED 典型应用为了推进 LED 产业的发展，美国提出了“国家半导体照明计划”，欧盟提出彩虹计划”，韩国政府亦斥巨资实施“GaN（氮化镓）半导体发光计划”，我国

典型的蓝光LED芯片

LEDwafer的实物照片

【参考文献】

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本文编号：2769637