半导体发光元件用测定装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104094091 A (43)申请公布日 2014.10.08 CN 104094091 A (21)申请号 201280068969.1 (22)申请日 2012.03.27 G01J 1/00(2006.01) G01J 3/00(2006.01) G01M 11/00(2006.01) H01L 33/00(2006.01) (71)申请人 日本先锋公司 地址 日本神奈川县 申请人 先锋自动化设备股份有限公司 (72)发明人 望月学 藤森昭一 (74)专利代理机构 北京三友知识产权代理有限 公司 11127 代理人 李辉 黄纶伟 (54) 发明名称 半导体发光。

2、元件用测定装置 (57) 摘要 本发明提供一种可同时测定各角度的光的 波长和发光量的半导体发光元件用测定装置。 LED 用测定装置 (3) 具有接收 LED(101) 半导体 发光元件发射的光的光电探测器 (105)、 可改变 LED(101)与光电探测器(105)之间的距离的距离 变更机构、 以及可测定 LED(101) 所发射的光之中 的一方向的光的波长或强度的测定部 (120)， 其 中， 即使通过距离变更机构而改变 LED(101) 与光 电探测器 (105) 之间的距离， 测定部 (120) 也会 接收光电探测器 (105) 所接收的光的最外周线的 光。 (85)PCT国际申请进入国。

3、家阶段日 2014.08.04 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2012/057987 2012.03.27 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/145132 JA 2013.10.03 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书7页 附图6页 (10)申请公布号 CN 104094091 A CN 104094091 A 1/1 页 2 1. 一种半导体发光元件用测定装置， 其特征在于， 具有 ： 受光部， 其接收半导体发光元件发射的光 ； 距离变更机构。

4、， 其可改变所述半导体发光元件与所述受光部之间的距离 ； 以及 测定部， 其可测定所述半导体发光元件发射的光之中一方向的光的波长或强度， 所述测定部具有让所述半导体发光元件发射的光射入的入射面， 即使通过所述距离变更机构而改变所述半导体发光元件与所述受光部之间的距离， 所 述测定部也会接收所述受光部所接收的光的最外周线的光。 2. 根据权利要求 1 所述的半导体发光元件用测定装置， 其特征在于， 即使通过所述距离变更机构而改变所述半导体发光元件与所述受光部之间的距离， 所 述测定部也不会使所述半导体发光元件与所述入射面之间的距离发生变化， 所述入射面会随着通过所述距离变更机构而改变所述半导体发。

5、光元件与所述受光部 之间的距离而旋转。 3. 根据权利要求 2 所述的半导体发光元件用测定装置， 其特征在于， 所述测定部可以所述半导体发光元件为中心等距离地移动。 4. 根据权利要求 3 所述的半导体发光元件用测定装置， 其特征在于， 所述测定部沿引导入射至所述入射面的光的方向， 旋转到使入射光折射的角度。 5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的半导体发光元件用测定装置， 其特征在于， 所述测定部配置于所述受光部所接收的光的范围外。 6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的半导体发光元件用测定装置， 其特征在于， 所述半导体发光元件是呈晶圆状的 LED。 权 利 要 求 书 CN 1040。

6、94091 A 2 1/7 页 3 半导体发光元件用测定装置 技术领域 0001 本发明涉及一种测定装置， 其测定来自 LED 等半导体发光元件的光。 背景技术 0002 专利文献1及专利文献2中公开了为测定与发光中心轴所成角度所对应的光强度 即配光强度的分布 ( 配光强度分布 )， 而每次测定一个地方的技术。 0003 此外， 专利文献 3 中公开了为测定配光强度分布， 同时测定多个地方的技术。 0004 并且， 专利文献 4 中公开了测定发光总量的技术。 0005 现有技术文献 0006 专利文献 0007 【专利文献 1】 日本专利文献特开平 5-107107 号公报 0008 【专利文。

7、献 2】 日本专利文献特开平 8-114498 号公报 0009 【专利文献 3】 日本专利文献特开 2005-172665 号公报 0010 【专利文献 4】 日本专利文献特开 2008-76126 号公报 发明内容 0011 发明要解决的问题 0012 在专利文献1至专利文献4中任一记载的方法都不能同时测定各角度的光的波长 分布和发光量。 0013 然而， 存在同时测定各角度的光的波长 ( 或光强度 ) 以及至该角度为止的发光量 的需求。 0014 解决问题所需的手段 0015 本发明是为了解决上述问题而完成的， 其中一个目的在于提供一种可以同时测定 各角度的光的波长以及至该角度为止的发光。

8、量的半导体发光元件用测定装置。 0016 本发明的半导体发光元件用测定装置具有 ： 受光部， 其接收半导体发光元件发射 的光 ； 距离变更机构， 其可改变所述半导体发光元件与所述受光部之间的距离 ； 以及测定 部， 其可测定所述半导体发光元件发射的光之中一方向的光的波长或强度， 其中， 所述测定 部具有让所述半导体发光元件发射的光射入的入射面， 即使通过所述距离变更机构而改变 所述半导体发光元件与所述受光部之间的距离， 所述测定部也会接收所述受光部所接收的 光的最外周线的光。 附图说明 0017 图 1 是本发明的实施方式中 LED 的发光状况的说明图。 0018 图 2 是关于配光强度分布 。

9、E 的说明图。 0019 图 3 是实施方式中用于进行 LED 检查的发光元件用测定装置的受光模块的说明 图。 说 明 书 CN 104094091 A 3 2/7 页 4 0020 图 4 是 LED 用测定装置 3 的示意说明图。 0021 图 5 是本实施方式中配光强度 E() 的测定方法的说明图。 0022 图 6 是关于在导光部其自身倾斜时入射面的角度的说明图。 具体实施方式 0023 以下， 使用图 1 详细说明本发明的实施方式。 0024 图 1 是本发明的实施方式中 LED 的发光状况的说明图。 0025 如图 1(a) 所示， LED(Light Emitting Diode。

10、)101 由发光面 1011 发出光。将此 LED101 的发光面 1011 的法线称为发光中心轴 LCA。此外， 将包含发光面 1011 的平面上的 一方向当作基准轴 (X 轴 ) 时， 从该平面上的 X 轴逆时针旋转的角度定义为 。 0026 另外， 在将 固定的情况下， 将与发光中心轴 LCA 所成的角度定义为 。 0027 从 LED101 的发光面 1011 发射的光的强度会因与发光中心轴 LCA 所成的角度 等而不同 ( 参照图 2)。 0028 然而， 存在测定 LED101 的发光状况的需要。所谓的发光状况是指例如， 发光量、 波 长、 光强度的分布 ( 即配光强度分布 ) 的。

11、情况等。 0029 通过了解该发光状况可判断此 LED101 是否适合各种使用。 0030 并且， 在测定 LED101 的发光状况时， 需要尽可能地高速测定。 0031 LED101 的光的强度在不同的 以及 上会呈现不同的值。 0032 由此， 为了以视觉方式表现光的强度， 使用如图 1(b) 的图进行说明。 0033 在图 1(b) 中， X 轴与 Y 轴的交点部分以 0表示。 0034 并且， 圆上的各点分别表示 90的各个 的位置。 0035 此外， 图 1(c) 是 的值为固定的位置的剖面图。 0036 如此， 在图 1 中， 将距离 LED101 相同距离且与发光中心轴 LCA 。

12、所成的角度 的位 置上的光的强度定义为配光强度 E()。 0037 并且， 对应于各个 而图示的该配光强度 E() 为配光强度分布 E。作为配光强 度分布 E 的具体例子将在图 2 进行说明。 0038 此外， 在以上的说明中， 假设在距离 LED101 够远的位置进行测定， 则 LED101 可被 视为是一个点。 0039 在之后的说明中若无特别记载， 皆假设 LED101 为一个点。这是因为 LED101 与一 般的光电探测器 105 相比极为渺小， 因此可以做这样的假设。 0040 图 2 是关于配光强度分布 E 的说明图。 0041 图 2(a) 与图 1(c) 为相同的图。 0042。

13、 如图 2(a) 所示， 所谓配光强度分布 E 是在自 LED101 的距离 r 为固定的位置上， 在 固定的 角度下各 的光的强度。 0043 此外， LED101 一般因其制作工艺的误差等具有因 LED101 而异的配光强度分布 E。 0044 该不同的 LED101 可能存在图 2(b) 的 cos 型 LED101 及图 2(c) 的环型 LED101。 0045 cos 型及环型 LED101 仅为一例， 并非限定具有此两种特性的 LED101 为测定对象。 不过， 一般LED101大多具有光的波峰为cos型的LED101与在30具有光的强度的波 峰的环型 LED101 之间的特性。。

14、也就是说， 作为检查对象的一般 LED101 大多在 为 0 说 明 书 CN 104094091 A 4 3/7 页 5 30的范围内具有光强度的波峰。 0046 图 3 是实施方式中用于进行 LED101 检查的发光元件用测定装置 3 的受光模块 1 的说明图。 0047 更具体地说， 图3是能够同时测定到LED101的规定角度为止的发光总量和该规定 角度的光的波长 ( 光的强度 ( 配光强度 E() 的装置即测定装置 3 的受光模块 1 的说明 图。 0048 图 3 的受光模块 1 用于得到数据， 而该数据用于进行 LED101 的测定及检查。 0049 以下， 说明图 3 的受光模块。

15、 1 的构造。 0050 如图3所示， 在本实施方式中， 受光模块1具有承载台102b(试样设置台)、 光电探 测器 105、 保持座 107、 信号线 111、 放大器 113、 通信线 115 和探针 109。 0051 此外， 受光模块 1 具有测定部 120。 0052 该测定部 120 具有导光部 117、 光纤 119 以及分光器 121。 0053 导光部 117 具有入射面 117a， 在该入射面 117a 接收来自 LED101 的光并使光射入 到导光部 117 的内部。 0054 从该入射面 117a 射入的光被引导在与导光部 117 的长度方向平行的方向上。此 外， 向导。

16、光部 117 的长度方向引导光的方法将在图 6 中进行说明。 0055 光纤 119 将该导光部 117 所引导的光引导至分光器 121。 0056 分光器 121 至少对光的强度或光的波长中的一个进行测定。 0057 另外， 所有这些构造并不是受光模块 1 必须的构造， 只要至少具有光电探测器 105 和导光部 117 即可。 0058 多个 LED101 配置于水平设置的承载台 102b 上。 0059 保持部 107 隔开间隔地配置于与承载台 102b 相对的位置。 0060 在保持部 107 的内部配置有光电探测器 105。 0061 LED101、 承载台 102b 以及光电探测器 。

17、105 相互平行地配置。 0062 探针109在受光状况测定和电气特性测定时与LED101的电极接触， 并施加电压至 LED101 上。 0063 可以在承载台 102b 及 LED101 固定的状态下移动探针 109， 使探针 109 与 LED101 接触。与此相反， 也可以在探针 109 固定的状态下移动承载台 102b 和 LED101， 使探针 109 与 LED101 接触。 0064 此外， 探针 109 与电气特性计测部 125 连接。 0065 探针 109 与 LED101 的发光面 1011 大致平行， 在与 LED101 的法线成直角的方向上 放射状地延伸。 0066 。

18、保持部 107 具有圆筒状的侧面部 107b。 0067 侧面部 107b 具有圆筒状， 具有沿 0的方向延伸的形状。 0068 遮挡部107a和侧面部107b的中心具有0的方向， 与LED101的发光面1011 的发光中心轴相同。 0069 侧面部 107b 的内周面所形成的中空空间内配置有光电探测器 105。 0070 在遮挡部 107a 的中心部内形成有圆形开口部 107c， 该圆形开口部 107c 形成有圆 柱形的中空部。由于该圆形开口部 107c 的存在， 因此光电探测器 105 可接收从 LED101 发 说 明 书 CN 104094091 A 5 4/7 页 6 射的光。 00。

19、71 配置于承载台 102b 上的膜片 102c 配设有多个 LED101。 0072 此外， 在本实施方式中， 该膜片 102c 上配置多个 LED101 的目的在于高速 ( 同时 ) 且高精度地得到规定角度为止的发光总量以及在该规定角度的光的波长 ( 强度 )。 0073 光电探测器 105( 保持部 107) 可往接近 LED101 的方向 G 以及远离 LED101 的方向 F 移动。 0074 但是， 也可以不移动光电探测器 105 而移动 LED101( 承载台 102b)。 0075 移动该光电探测器 105 或 LED101 而改变光电探测器 105 与 LED101 之间的距。

20、离的 机构称为距离变更机构。 0076 导光部 117 的入射面 117a 通过保持部而与测定对象的 LED101 保持相等距离。 0077 此外， 该保持部可旋转的保持导光部 117。 0078 具体而言， 保持部可使导光部 117 往 90侧方向 A 移动， 也可使导光部 117 往 0侧方向 B 移动。 0079 另外， 保持部可使导光部 117 沿顺时针方向 C 方向旋转， 也可使导光部 117 沿逆时 针方向 D 旋转。 0080 该保持部虽未图示， 但只要是能使入射面 117a 与测定对象的 LED101 保持相等距 离并能旋转地保持入射面 117a 的机构即可。 0081 此外，。

21、 在图 3 中， 导光部 117 配置于与光电探测器 105 所接收的光的最外周线 L 不 同的位置上， 然而如下文所述， 较佳地， 导光部 117 配置于最外周线 L 上。 0082 如图 3 所示， 在膜片 102c 上配置有多个 LED101。在如此配置有多个 LED101 的情 况下， 会要求尽可能地高速连续测定该多个 LED101。 0083 在本实施方式中， 除了光电探测器 105 的移动， 还通过移动、 旋转导光部 117， 从 而能够同时测定规定角度为止的发光总量和规定角度的光的波长 ( 光的强度 ( 配光强度 E()。 0084 因此， 可连续并高速地进行 LED101 的各。

22、项测定。 0085 图 4 是 LED101 用测定装置 3 的示意说明图。 0086 LED101 的测定装置 3 除了受光模块 1 以外， 还具有电气特性计测部 125、 存储部 161、 输出部 163 以及运算部 151。 0087 此外， 受光模块 1 在本实施方式中具有承载台 102b( 试样设置台 )、 光电探测器 105、 保持座 107、 信号线 111、 放大器 113、 通信线 115、 光纤 119 和分光器 121。 0088 然而， 所有这些构造并不是 LED101 的测定装置 3 必须的构造， 只要至少具有光电 探测器 105、 光纤 119 和分光器 121 即。

23、可。 0089 电气特性计测部 125 具有 HV 单元 153、 ESD 单元 155、 切换单元 157 以及定位单元 159。 0090 光电探测器 105 接收从 LED101 发射的光。 0091 并且， 将根据光电探测器 105 所接收光的全部强度的总和而输出的电气信号 ( 受 光光量信息 ) 作为模拟信号， 向放大器 113 输出。 0092 利用该光电探测器 105 所输出的受光光量信息可计算配光强度分布。 0093 放大器113放大该受光光量信息并将其转换为后述的运算部151可检测出的电压 说 明 书 CN 104094091 A 6 5/7 页 7 值。 0094 此外， 。

24、光纤 119 连接于分光器 121， 该分光器 121 可测定被引导的光的波长及光的 强度 ( 配光强度 E()。 0095 而且， 分光器 121 向运算部 151 输出光的波长及配光强度 E() 的信息。 0096 探针 109 具有物理性接触 LED101 的表面、 并施加用于使 LED101 发光的电压的功 能。 0097 另外， 探针 109 由定位单元 159 来定位并固定。 0098 若承载台 102b 是移动形式的物体， 则该定位单元 159 具有将探针 109 的顶端位置 保持在固定位置的功能。相反， 若探针 109 是移动形式的物体， 则该定位单元 159 具有使探 针 1。

25、09 的顶端位置移动至承载 LED101 的承载台 102b 上的规定位置并保持在该位置的功 能。 0099 HV单元153具有施加额定电压、 并检测出LED101相对于该额定电压的各种特性的 作用。 0100 通常 , 在施加有来自该 HV 单元 153 的电压的状态下， 光电探测器 105 对 LED101 发出的光进行测定。 0101 HV 单元 153 检测出的各种特性信息输出至运算部 151。 0102 ESD单元155为用于在一瞬间施加高电压至LED101， 使其静电放电， 并进行其是否 遭受静电破坏等检查的单元。 0103 ESD 单元 155 检测出的静电破坏信息输出至运算部 。

26、151。 0104 切换单元 157 进行 HV 单元 153 与 ESD 单元 155 之间的切换。 0105 即， 通过该切换单元 157， 改变经由探针 109 施加至 LED101 的电压。而且， 根据该 改变， LED101 的检查项目分别变更为检测在额定电压的各种特性， 或是检测是否有遭受静 电破坏。 0106 运算部 151 接收由放大器 113 输出的电压、 来自分光器 121 的光的波长和配光强 度的信息、 HV 单元 153 所检测出的各种电气特性信息、 以及 ESD 单元 155 所检测出的静电 破坏信息的输入。 0107 并且， 运算部 151 根据这些输入对 LED1。

27、01 的特性进行分析和分类。 0108 图 5 是本实施方式中配光强度 E() 的测定方法的说明图。 0109 如图5(a)所示， 将光电探测器105与LED101之间的距离定义为LA， 且在C 的位置测定光的波长及配光强度 E(C)。 0110 并且， 图 5(b) 表示通过距离变更机构而使光电探测器 105 移动至 LED101 侧。 0111 在这种情况下， 将光电探测器 105 与 LED101 之间的距离定义为 LB， 且在 D 的位置测定光的波长及配光强度 E(D)。 0112 此外， 无论光电探测器 105 的距离如何， 保持部保持导光部 117 以使入射面 117a 与 LED。

28、101 之间的距离固定。 0113 在此， 对入射面 117a 与 LED101 之间的距离保持固定的理由进行说明。由于配光 强度 E() 是距 LED101 相同距离的点上的光的强度， 因此必须在距 LED101 相同距离处测 定光的强度。然而， 只要能修正距离也未必一定要使入射面 117a 与 LED101 之间的距离固 定。 说 明 书 CN 104094091 A 7 6/7 页 8 0114 此外， 保持部使导光部117保持在不对光电探测器105的受光产生影响的位置上。 0115 具体而言， 在图 5(a) 中移动导光部 117 以使 C A。在图 5(b) 中移动导光部 117 以。

29、使 D B。 0116 即， 使导光部 117 移动至最外周线 L 的位置。 0117 在这种情况下， 可一边测定发光量一边测定该 A 或 B 处的光的波长 ( 或者光 的强度 )。 0118 另外， 虽然怀疑导光部 117 的存在是否会对光电探测器 105 的测定结果产生不良 影响而产生疑问， 然而由于导光部117(特别是顶端)较细， 因此几乎不会对光电探测器105 的受光产生影响。 0119 此外， 导光部 117 也随保持部而旋转。对于具体的旋转角度将用图 6 进行说明。 0120 图 6 是关于在导光部 117 其自身倾斜时入射面 117a 的角度的说明图。 0121 图 6 所示的是。

30、导光部 117 相对于水平只倾斜 4 的情况。 0122 在这种情况下， 为使射入至入射面 117a 的光在导光部 117 的延伸方向 ( 导光方 向 ) 上前进， 则必须满足以下数式 ： 0123 Sin(90 -3+2-4) nsin(2)。 0124 在此， n 是导光部 117 相对于空气的相对折射率。 0125 只要选择能满足该数式的入射面 117a 的角度即 2、 入射面 117a 相对于 LED101 的法线的角度即3以及导光部117相对于水平而倾斜的角度即4， 则由导光部117引导 的光能够在导光部 117 的延伸方向上笔直地传播。 0126 并且， 通过由导光部 117 引导。

31、的光笔直地引导， 从而能够可靠地将入射光引导至 分光器 121。 0127 也就是， 可以更高的精度来测定从 LED101 发射的、 3 处的光的波长 ( 强度 )。 0128 较佳地， 对入射面 117a 进行 APC(Angle Physical Contact) 研磨。 0129 在此， 所谓的 APC 研磨是一种实施斜凸球面状的研磨面的研磨方法。通过该 APC 研磨可抑制反射的衰减。 0130 0131 LED101 用测定装置 3 具有接收 LED101 半导体发光元件所发射的光的光电探测器 105、 可改变 LED101 与光电探测器 105 之间的距离的距离变更机构、 以及可测定。

32、 LED101 所 发射的光之中的一方向的光的波长或强度的测定部 120。 0132 即使通过距离变更机构而改变 LED101 与光电探测器 105 之间的距离， 测定部 120 也会接收光电探测器 105 所接收的光的最外周线的光。 0133 由于具有这样的结构， 因此可以同时测定各角度的光的波长和到该角度位置的发 光量。 0134 测定部 120 具有入射面 117a， LED101 所发射的光射入该入射面 117a。即使通过 距离变更机构而改变 LED101 与光电探测器 105 之间的距离， 测定部 120 也会使 LED101 与 入射面 117a 之间的距离不发生变化。入射面 11。

33、7a 随着由距离变更机构改变 LED101 与光 电探测器 105 之间的距离而旋转。 0135 由于具有这样的结构， 可以更可靠地测定各角度的光的波长。 0136 测定部 120 能够以 LED101 为中心等距离地移动。 说 明 书 CN 104094091 A 8 7/7 页 9 0137 由于具有这样的结构， 因此可以容易地得到相等距离的光的强度即配光强度 E()。 0138 测定部 120 沿引导入射至入射面 117a 的光的方向， 旋转到使入射光折射的角度。 0139 由于具有这样的结构， 因此测定部 120 能够以更高的精度来测定光的强度 ( 配光 强度 E() 和 / 或光的波。

34、长。 0140 测定部 120 配置于光电探测器 105 所接收的光的范围外。 0141 由于具有这样的结构， 因此测定部 120 能够进行测定而不会对光电探测器 105 进 行的测定产生影响。 0142 LED101 是呈晶圆状的 LED101。 0143 由于具有这样的结构， 因此可高速并连续地进行测定。 0144 0145 本发明中的距离变更机构可以向光电探测器 105 侧移动， 也可以向 LED101 侧移 动。 0146 此外， 实施方式中的光电探测器 105 是本发明中受光部的一例。即， 本发明中的受 光部只要是可测定光的强度的机构即可。 0147 另外， LED101 是本发明中。

35、的半导体发光元件的一例。即， 所谓的半导体发光元件 只要是发光的元件即可。在此， 光不限定于可见光， 例如， 也可以是红外线、 紫外线等。 0148 本发明中的发光中心轴 LCA 指的是在半导体发光元件发光时成为光的中心的轴。 0149 本发明中的运算部的一例是实施方式中的运算部 151。 0150 符号说明 0151 1 受光模块 0152 3 测定装置 0153 101 LED( 半导体发光元件 ) 0154 102b 承载台 0155 105 光电探测器 ( 受光部 ) 0156 151 运算部 。 说 明 书 CN 104094091 A 9 1/6 页 10 图 1 说 明 书 附 图 CN 104094091 A 10 2/6 页 11 图 2 说 明 书 附 图 CN 104094091 A 11 3/6 页 12 图 3 说 明 书 附 图 CN 104094091 A 12 4/6 页 13 图 4 说 明 书 附 图 CN 104094091 A 13 5/6 页 14 图 5 说 明 书 附 图 CN 104094091 A 14 6/6 页 15 图 6 说 明 书 附 图 CN 104094091 A 15 。