静电测试技术在LED品质提升的应用

LED应用已扩大至各个领域，包含LCD Backlight、手机Backlight、号志灯、艺术照明、建筑物照明及舞台灯光控制、家庭照明等领域，根据DIGITIMES Reasearch调查，2010~2015的需求成长高达30%，因此促使LED产能的大幅增加。随着LED应用环境的多元复杂化，LED下游商对上游晶粒品质的要求日趋严苛，如LED耐静电测试(ELectrostatic Discharge, ESD)的电压值就从原本4kV要求，逐渐提高到8kV，以容忍户外的恶劣环境。所以高压LED耐静电测试为目前LED晶粒点测机中，急待开发的关键模组。

环境中各种不同模式的静电，包含人体静电或机械静电，均会对LED造成损坏。当静电通过感应或直接触碰于LED的两个引脚上的时候，电位差将直接作用在LED两端，而电压超过LED的承受值时，静电电荷以极短时间内在LED两个电极间进行放电，造成LED绝缘部位损坏，产生漏电或短路等现象。所以固态技术协会JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council)于JESD22-A114E、JESD22-A115A中，制定人体静电放电模式(Human Body Model，HBM)与机器装置放电模式(Machine model，MM)的测试规范，来确保LED产品的品质。但购买国外高压产生器搭配充放电切换电路，并整合Prober与自动化移动平台主要缺点为反应速度慢(0至4kV上升时间500ms)，且未考量探针的高压绝缘，所以有晶粒分类速度慢及测试波型稳定性不足等严重问题，常会击穿LED或充放电模组，如图1，或机台高压测试性不足，出货后仍被高压静电损坏，直接影响LED成品品质。加上晶圆上2万~4万颗晶粒测量的时间常费时超过1小时，需要缩短检测时间以提高产能。因此本文透过开发针高速大动态范围LED晶圆静电量测模组，于高速多电压切换高压产生组件设计使用动态范围控制电路与PID回授控制，以高电压动态范围(250V-8kV)及高速静电测试(80ms)，如图2A与图2B，来满足国内LED产业需求，达成降低成本与关键模组自制化之目的。

图1 LED遭静电损害

图2A  高速大动态范围静电量测模组短路静电测试电流波形

图2B  高速多电压切换高压产生组件电测试输出电压波形