浅谈借助静电测试提高LED品质

　　各主要组件设计考虑要点如下：

　　1、测试探针组件设计部份

　　测试探针组件用于传送电压与电流，探针外绝缘保护可防止漏电流产生，进而提高静电量测准确度。

　　绝缘设计上分为分为内绝缘和外绝缘两大类。内绝缘为模组内部的绝缘。包括固体介质的绝缘以及由不同介质构成的组合绝缘。虽然外部大气条件对内绝缘基本没有影响，但材料的老化、高温、连续加热以及受潮等因素对内绝缘的绝缘强度却有不利的影响，同时内绝缘若发生击穿，它的绝缘强度也不能自行恢复。外绝缘则指在直接与大气相接触的条件下工作，所形成的各种不同形式的绝缘，包括空气间隙和模组固体绝缘的外露表面。外绝缘的突出特点是在放电停止后，其绝缘强度通常能迅速地完全恢复，并与重复放电的次数无关。而外绝缘的绝缘强度和外部大气条件密切相关，会受大气温度、压力、湿度等多种因素的影响；以大气为例，一般大气中的绝缘强度约30kV/cm，有水滴存在时约为10kV/cm，温度由室温上升至摄氏100度时，绝缘强度降为80%，因此设计上将由温湿度造成估算材料绝缘强度变化范围，并以此设计耐压所需保留之安全间距。

　　探棒绝缘检测可以绝缘强度试验来确定。试验包括耐压试验和击穿试验两种。耐压试验是对试件施加一定电压，经过一段时间后，以是否发生击穿作为判断试验合格与否的标准。击穿试验是在一定条件下逐渐增高施加于试件上的电压，直到试件发生击穿为止。

　　2、高速多电压切换高压产生组件与充放电组件

　　此组件部份设计包括控制回路稳定性设计与干扰防制，控制回路稳定性工作包括元件模型建立、稳定性条件分析、回路稳定性测试等。干扰防制方法为降低寄生电容，电路板寄生电容值大小值与电路板布线线路几何位置、线路宽度、电路板绝源材质有关，为降低线路寄生电容于设计时首先将易受干扰点标示，走线时以此标示点位置为优先布线考量，不易受干扰线路最后布线。

　　3、软件组件部份

　　控制探针下针位置，触发高压产生器的充放电模组，控制输入的电压充电完成后对待测LED放电并量测结果显示。

　　LED晶圆静电量测模组系统组装与测试结果

　　完成高压产生器交流电压调变电路设计制作如图4，使用高压探棒实际量测交流电压振幅峰对峰6.26kV－最大交流振幅：3.13kV，测试验证结果直流电压值最大值8.08kV，于8kV电压经由短路输出端短路电流测试于放电电阻：1500Ω+/-1%条件下，峰值电流达5.46A（理论值：8000/1500=5.33）。完成LED静电点测模组规格验证于静电电压4Kv并于以下测试条件：

　　（1）常温、常湿、大气环境下

　　（2）测试探棒：频宽大于1GHz电流探棒

　　（3）充电电容：100pF+/-10%（effective capacitance）

　　（4）放电电阻：1500Ω+/-1%

　　重复量测HBM短路峰值电流5次结果如下：

　　峰值电流量测理论值2.66A于一小时后峰值电流2.70A，偏移量1.5%，满足测试规范峰值电流2.40~2.96A@4kV与HBM负载短路上升时间2.0~10ns@4kV。

图4 高压产生器完成电路模组

　　结论

　　本文对所开发高速大动态范围LED晶圆静电量测模组，使输出电压可涵盖规范静电分类之最小电压250V至最大电压8000V大动态范围；并缩短低电压切换至高电压上升时间至80ms以内，未来将进行小型试量产与至客户端进行耐久测试，并视商品化需求进行修改，以达高速与大动态范围LED晶粒线上检测与分类目的。于应用方面除可用于LED静电测试外主，搭配探针点测技术可应用于半导体BGA、CSP（Chip Scale Package）、FC（Flip Chip）微小元件晶圆静电测试。进一步应用包括可用于X-ray Tubes、Photomultiplier Tubes、Electron Beam Focusing等。