半导体发光二极管芯片测试方法

ICS 31.260 L 45 备案号： 中 华 人 民 共 和 国 电 子 行 业 标 准 SJ SJ/T××××—2××× 半导体发光二极管芯片测试 Measurement methods for chips of light emitting diodes （报批稿） ××××-××-××发布 ××××-××-××实施 中华人民共和国信息产业部 发布 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com SJ/T ××××—2××× I 前 言 本的附录 A、附录 B为资料性附录。 本标准由信息产业部电子工业标准化研究所归口。 本标准由半导体照明技术标准工作组组织起草。 本标准起草单位：中国光学光电子行业协会光电器件分会、厦门华联电子有限公司、杭州浙大三 色仪器有限公司、深圳淼浩高新科技有限公司。 本标准参加单位：见附录 B。 本标准主要起草人：鲍 超、胡爱华、牟同升、李明远、彭万华。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com SJ/T ××××—2××× II 引 言 LED芯片测试方法主要涉及LED芯片的电、辐射度和光度及色度学参数，包括正向电压、反向电流、 色品坐标、主波长、色纯度、光强度和光通量等；另外，LED热学参数如结温、热阻和静电放电测试方 法，包括人体模式和机器模式测试等在生产实践中也常用到。为进一步推进和LED芯片测试和试验 工作并和国外接轨,必须制定产业界切实有效的LED芯片测试方法的标准。 虽然LED芯片测试的原理与已封装器件类似,但是在测试的准确性、可重复性和可比对性方面仍然 存在许多问题。因此本标准对芯片测试的关键部分作出了统一明确的规定,例如规定了探针台表面反射 率、探针的直径、弹性和角度等,同时标准还推荐了不同测试装置之间定标校准的方法。使芯片的测试 可以在可靠、重复性好的情况下进行。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com SJ/T ××××—2××× 1 半导体发光二极管芯片测试方法 1 范围 本标准规定了半导体发光二极管芯片（以下简称芯片）的辐射度学、光度学、色度学、电学、热 学参数以及电磁兼容性的测试方法。 本标准适用于可见光半导体发光二极管芯片。紫外光和红外光发光二极管芯片以及外延片的测试 可参考执行。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后的修 改单（不包括勘误的内容）或修改版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 5698－2001 颜色术语 GB/T 11499－2001 半导体分立器件文字符号 GB/T 15651－1995 半导体器件 分立器件和集成电路 第5部分：光电子器件（idt IEC 60747-5： 1992） SJ/T 2355-200× 半导体发光二极管测试方法 3 术语、定义和符号 GB/T 5698、GB/T 11499、GB/T 15651确立的以及下列术语、定义和符号适用于本标准。 3.1 探针台 probe station 由测试探针、引线和台座组成，用于完成芯片电极与测量电路的电气连接的装置。 4 芯片点亮和测试条件 4.1 芯片点亮条件 4.1.1 探针台 4.1.1.1 通则 芯片点亮时的结温变化对 LED电参数、光参数和辐射通量、光的波长和颜色等都会有很大影响， 同时，芯片点亮时的探针、基底等都有不稳定的因数，因此应该对探针和探针台基底的性能和参数作 出规定，保证点亮和测试芯片时可以得到稳定可靠的测试数据。 4.1.1.2 探针台基底 应该对放置芯片的探针台基底的大小﹑材质、表面反射率﹑表面接触性能和表面温度作出规定。 4.1.1.3 测试探针 应该对测试探针的直径﹑弹性﹑压在芯片上的角度作出规定。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com SJ/T ××××—2××× 2 4.1.2 点亮方式 4.1.2.1 芯片电气连接 测试芯片时，将钨质探针压在芯片的电极上，完成与芯片的电气连接。 4.1.2.2 双侧电极芯片 电极在双侧的芯片应该用银浆粘贴在基底上，保证芯片稳定,测试探针接触良好。 4.1.2.3 功率芯片 功率芯片应该安装在相同的金属基板上，测试探针压在电极板上，保证接触良好。 4.1.3 驱动方式 驱动和测量芯片时，可用以下两种方式： a) 恒定电流驱动稳态测试 用达到规定稳定度的恒流源点亮芯片，恒定电流应在规定值的±1％以内；按规定的时间预热 芯片。要求芯片自身发热及周围温度变化时对测定值影响最小。 b) 脉冲电流驱动瞬态测试 使用脉冲电流驱动芯片，规定电流的脉冲宽度和占空比，脉冲宽度要大于芯片结温热平衡时 间。在驱动脉冲持续期内快速测量芯片各项参数。输入脉冲频率和占空比的允许偏差应在 ±2％以内。 4.2 测量条件 除非另有规定，芯片的光电参数测量应按本标准规定的条件进行。 4.2.1 标准大气条件 标准大气条件如下： a) 温度：15 ℃～35 ℃； b) 相对湿度：45％～75％； c) 气压：86 kPa～106 kPa。 4.2.2 仲裁试验的标准大气条件 仲裁试验的标准大气条件如下： a) 温度：25 ℃±1 ℃； b) 相对湿度：48％～52％； c) 气压：86 kPa～106 kPa。 4.2.3 环境条件 a） 测量环境应无影响测试准确度的机械振动、电磁和光照等干扰；. b） 除非另有规定，芯片全部光电参数均应在热平衡下进行（要有足够测试预热时间)； c) 测量系统应接地良好。 4.3 测量设备 测量设备的不确定度应符合相关规范的技术要求并检定合格。在检定周期内，按有关操作规程进 行测量。 5 电参数测定方法 5.1 芯片电气连接 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com SJ/T ××××—2××× 3 将测试探针压在芯片的电极上或引出端上，完成与芯片的电气连接。 5.2 正向电压 正向电压的测量按SJ/T 2355-200× 方法1001。 5.3 反向电压 反向电压测量按SJ/T 2355-200× 方法1002。 5.4 反向电流 反向电流测量按SJ/T 2355-200× 方法1003。 5.5 总电容 总电容测量按SJ/T 2355-200× 方法1004。 6 光参数测定方法 6.1 发光强度 6.1.1 芯片电气连接 将测试探针压在芯片的电极上或引出端上，完成与芯片的电气连接。 6.1.2 目的 测量芯片发光强度。 该方法适用于下列状态下对芯片发光强度测量： 状态 1：如图 1所示的光度测试结构。 状态 2：如图 2所示的光学显微镜附属摄像测量系统。 6.1.3 测量原理 光度探测器的相对光谱响应度应该校准到和 CIE（国际照明委员会）标准光度观测者光谱光视效 率函数 V(λ)一致;测试辐射参数时应采用无光谱选择性的光探测器。测试系统应该按距离 d和光阑 D1 用标准器校正。测量距离 d必须大于光度探测器直径 5倍～10倍。要求被测器件的机械轴通过探测器 孔径的中心。 对于脉冲测量，电流源应该提供所要求的幅度、宽度和重复率的电流脉冲。探测器上升时间相对 于脉冲宽度应该足够小，系统应该是一个峰值测量仪器。 测量原理图见图1。。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com SJ/T ××××—2××× 4 图中: DUT——被测芯片； G——电流源； PD——包括面积为 A的光阑 D1的光度探测器； D2、D3——消除杂散光光栏, D2,D3不应限制探测立体角； d——被测器件与光阑 D1之间的距离。 图 1 芯片发光强度测量原理图 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com SJ/T ××××—2××× 5 ( ) ( )òò= 2 1 2 1 / l l l l llllll dSdS XXc 图中: DUT——被测芯片； G——电流源； d——被测器件与光学显微镜探测窗口之间的距离。 图 2 光学显微镜摄像测量系统示意图 6.1.4 测量步骤 将测试探针压在芯片的电极上或引出端上，完成与芯片的电气连接。给被测芯片加上规定的电流， 按规定时间预热后，用光度测量系统测量芯片发光强度。 6.1.5 规定条件 相关详细规范应至少规定如下条件： ——环境温度和合适的大气条件； ——正向电流(稳态)； ——脉冲宽度和占空比（瞬态）； ——预热时间。 6.2 光通量和光通量效率 将测试探针压在芯片的电极上或引出端上，完成与芯片的电气连接。 光通量和光通量效率测量按SJ/T 2355-200× 方法2003。 6.3 辐射通量和辐射效率 将测试探针压在芯片的电极上或引出端上，完成与芯片的电气连接。 辐射通量和辐射效率测量按SJ/T 2355-200× 方法2004。 6.4 峰值发射波长、光谱带宽、相对光谱功率分布和重心波长 将测试探针压在芯片的电极上或引出端上，完成与芯片的电气连接。 峰值发射波长、光谱带宽和相对光谱功率分布测量按SJ/T 2355-200× 方法2005。 重心波长测量时按SJ/T 2355-200× 方法2005获得被测LED相对光谱功率分布 ( )lXS ,按下式计 算得到重心波长: …………………………………(1) 7 光电特性测量方法 7.1 芯片电气连接 将测试探针压在芯片的电极上或引出端上，完成与芯片的电气连接。 7.2 开关时间 将测试探针压在芯片的电极上或引出端上，完成与芯片的电气连接。 开关时间测量按SJ/T 2355-200× 方法3001。 8 颜色特性测量方法 8.1 芯片电气连接 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com SJ/T ××××—2××× 6 将测试探针压在芯片的电极上或引出端上，完成与芯片的电气连接。 8.2 色品坐标 色品坐标测量按SJ/T 2355-200× 方法4001和方法4002。 注：要求测量精度高、测量速度允许慢的场合采用SJ/T 2355-××××方法4001；而要求快速测量则可采用SJ/T 2355-××××方法4002。 8.3 主波长和刺激纯度 主波长和刺激纯度测量按SJ/T 2355-200× 方法4003。 8.4 色差 色差测量按SJ/T 2355-200× 方法4004。 9 芯片热学特性测量方法 9.1 芯片电气连接 将测试探针压在芯片的电极上或引出端上，完成与芯片的电气连接。 9.2 结温 芯片的结温测试与半导体发光二极管相同，见SJ/T 2355-200× 方法5001和5002。 10 静电放电敏感性测试 10.1 芯片电气连接 将测试探针压在芯片的电极上或引出端上，完成与芯片的电气连接。 10.2 人体模式的静电放电敏感性测试 对芯片进行人体模式的静电放电敏感性测试按SJ/T 2355-200× 方法6001。 10.3 机器模式的静电放电敏感性测试 对芯片进行机器模式的静电放电敏感性测试按SJ/T 2355-200× 方法6002。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com SJ/T ××××—2××× 7 附 录 A (资料性附录) 芯片发光强度测试系统校准程序 A.1 总则 芯片测试时，测试探针会档光，以及通常发光强度测量因方法不同引进的误差都会影响芯片最后 测试的结果。规定统一的校准方法是测试结果一致性的保证。 A.1.1 按本标准方法使用测试探针点亮芯片,用芯片测量系统测得芯片1发光强度读数值为 1VI 。假定 影响测试探针点亮芯片的发光强度主要因数是测试探针,则 pinVV kII ×=1 ;这里 pink 是测试探针影响 系数, VI 是芯片虚拟发光强度.它表示没有探针和引线影响的理想芯片的发光强度。 A.1.2 将此已检测芯片封装在TO5标准管壳中，无任何光学系统。用标准发光强度测试系统测量发光 强度读数得 1VSI 。假定影响芯片点亮的主要因数是引线,则 lineVVS kII ×=1 ;这里 linek 为引线影响系数. 由此可以测得: 11 VS line pin V Ik k I ×= …………………………………………………………(A.1) 它表示:任何一个裸芯片在芯片测试系统中测得发光强度为 iVI ，它相当于封装后器件(真实)发光 强度值为 iVSI ，则有下述关系： iVS line pin iV Ik k I ×= = iVS VS V I I I × 1 1 ……………………………………(A.2) 该可用于校准芯片测试系统。 芯片测量校准原理图见图A.1。 封装的已检测芯片 芯片 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com SJ/T ××××—2××× 8 图中: G——电流源； PD——包括面积为 A的光阑 D1的光度探测器； D2、D3——消除杂散光光栏, D2,D3不应限制探测立体角； d——被测器件与光阑 D1之间的距离。 图A.1 芯片测量校准原理图 注：由于芯片测试系统测量的不确定性，芯片参数之间的比较有困难，本附录的方法也可用于不同测试系统、类 似产品之间的参数比对。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com SJ/T ××××—2××× 9 附 录 B (资料性附录) 本标准参加单位 本标准由半导体照明技术标准工作组组织完成。本标准参加起草的工作组成员单位有（排名不分 先后）： 信息产业部电子工业标准化研究所； 中国电子科技集团第十三研究所； 厦门三安电子有限公司； 河北立德电子有限公司； 佛山市国星光电科技有限公司； 上海蓝光科技有限公司； 华南师范大学光电子材料与技术研究所； 上海大晨光电科技有限公司； 厦门大学物理与机电工程学院； 南昌欣磊光电科技有限公司。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com