检测系统及检测方法

专利名称：检测系统及检测方法
技术领域：
本发明涉及一种检测系统及检测方法，且特别涉及一种检测发光元件的晶粒品质的检测系统及检测方法。
背景技术：
发光二极管品质及寿命试验方法近年来成为国际积极讨论的议题，其中北美照明工程协会于2008年9月完成一份发光二极管光源流明维持率测量方法(Measuring Lumen Maintenance of发光二极管Light SourcesLM-80-08)，针对发光二极管元件、阵列与模块的寿命试验方法提出一套规范。依据规范内容发光二极管寿命试验需耗费相当多的资源与时间，因此厂商通常以基本的出厂规格进行品管验证与短期老化试验进行早衰样品的筛选。但目前在发光二极管元件出厂前并无快速的检测方式去缩短甚至省略短期老化试验的步骤与时间，造成生产流程与成本上的增加，因此若能提供一套线上快速检测机制与方法，设计建构高效率的测量平台，对国内发光二极管品质与可靠度提升产生重大产业效益。

发明内容
本发明提供一种检测系统，其可快速地检测发光元件的晶粒品质。本发明另提出一种检测方法，其用于上述的检测系统而同样具有上述的优点。本发明提出一种检测系统，适于检测至少一发光元件的晶粒品质。检测系统包括一电压施加装置、一电流检测装置、一加热装置以及一控制单元。电压施加装置电性连接至少一发光元件并施加一电压于至少一发光元件。电流检测装置电性连接至少一发光元件并测量至少一发光元件受电压施加装置施加电压时所产生的一电流。加热装置用以将至少一发光元件由一第一温度加热至一第二温度。当至少一发光元件处于第一温度时，电流检测装置所测量到至少一发光元件受电压施加装置施加电压时所产生的电流定义为一第一电流。当至少一发光元件处于第二温度时，电流检测装置所测量到至少一发光元件受电压施加装置施加电压时所产生的电流定义为一第二电流。控制单元电性连接电压施加装置与电流检测装置并记录第一电流与第二电流。当第二电流与第一电流的差值大于一电流失效判定值时，控制单元判断至少一发光元件为一失效元件。本发明另提出一种检测方法，适于检测至少一发光元件的晶粒品质。此检测方法至少包括下列步骤。首先，在一第一温度下，施加一电压于至少一发光元件。接着，在第一温度下，测量当施加电压于至少一发光元件时所产生的一第一电流。然后，加热至少一发光元件，以使至少一发光元件由第一温度加热至一第二温度。接着，在第二温度下，施加电压于至少一发光元件。而后，在第二温度下，测量当施加电压于至少一发光元件时所产生的一第二电流。接着，判断第二电流与第一电流的差值是否大于一电流失效判定值，其中若第二电流与第一电流的差值大于电流失效判定值，至少一发光元件被判断为一失效元件。本发明又提出一种检测系统，其适于检测至少一发光元件的晶粒品质。此检测系统包括一电流施加装置、一电压检测装置、一加热装置以及一控制单元。电流施加装置电性连接至少一发光元件并分别于不同时间内施加一顺向电流与一逆向电流于至少一发光元件。电压检测装置电性连接至少一发光元件，并分别测量至少一发光元件受电流施加装置施加顺向电流与逆向电流时所分别对应产生的一顺向电压与一逆向电压。加热装置用以将至少一发光元件由一第一温度加热至一第二温度。当至少一发光元件处于第一温度时，电压检测装置测量至少一发光元件受电流施加装置施加顺向电流与逆向电流时所分别产生的一第一顺向电压与一第一逆向电压，且第一顺向电压与第一逆向电压的压差定义为一第一电压差。当至少一发光元件处于第二温度时，电压检测装置测量至少一发光元件受电流施加装置施加顺向电流与逆向电流时所分别对应产生的一第二顺向电压与一第一逆向电压，且第二顺向电压与第二逆向电压的压差定义为一第二电压差。控制单元电性连接电流施加装置与电压检测装置并记录第一电压差与第二电压差，其中当第二电压差与第一电压差的差值大于一电压失效判定值时，控制单元判断至少一发光元件为一失效元件。本发明再提出一种检测方法，适于检测至少一发光元件的晶粒品质。此检测方法至少包括下列步骤。首先，在一第一温度下，分别于不同时间内施加一顺向电流与一逆向电流于至少一发光元件。接着，在第一温度下，分别于不同时间内测量至少一发光元件受电流施加装置施加顺向电流与逆向电流时所分别对应产生的一第一顺向电压与一第一逆向电压，其中第一顺向电压与第一逆向电压的压差定义为一第一电压差。然后，加热至少一发光元件，以使至少一发光元件由第一温度加热至一第二温度。接着，在第二温度下，分别于不同时间内施加顺向电流与逆向电流于至少一发光元件。之后，在第二温度下，分别于不同时间内测量至少一发光元件受电流施加装置施加顺向电流与逆向电流时所分别对应产生的一第二顺向电压与一第二逆向电压，其中第二顺向电压与第二逆向电压的压差定义为一第二电压差。接着，判断第二电压差与第一电压差的差值是否大于一电压失效判定值，其中若第二电压差与第一电压差的差值大于电压失效判定值，至少一发光元件判断为一失效元件。本发明更提出一种检测系统，其适于检测至少一发光元件的晶粒品质。此检测系统包括一脉冲电流施加装置、一电压检测装置以及一控制单元。脉冲电流施加装置电性连接至少一发光元件，并依序于一预先检测时间及一快速检测时间内分别施加一预先检测脉冲电流与一快速检测脉冲电流于至少一发光元件。电压检测装置电性连接至少一发光元件，并于预先检测时间内测量至少一发光元件所对应产生的一第一电压。当第一电压与预先检测脉冲电流的关系偏离一线性关系时定义出一脉冲损伤电流，其中快速检测脉冲电流小于或等于脉冲损伤电流。控制单元电性连接脉冲电流施加装置与电压检测装置。脉冲电流施加装置于快速检测时间内施加快速检测脉冲电流至至少一发光元件时，电压检测装置测量至少一发光元件所对应产生的一第二电压，且控制单元根据第二电压高于一电压失效判定值时判断至少一发光元件为一失效元件。本发明还提出一种检测方法，其至少包括下列步骤。首先，提供一有效晶粒与一失效晶粒。接着，在一预先检测时间内，分别对有效晶粒与失效晶粒施加一预先检测脉冲电流以获得区别有效晶粒与失效晶粒的一电流与电压关系，且在预先检测脉冲电流施加于有效晶粒与失效晶粒的电流与电压关系偏离一线性关系时定义出一脉冲损伤电流。然后，根据在预先检测时间内所获知区别有效晶粒与失效晶粒的电流与电压关系而定义出一电压失效判定值。接着，在一快速检测时间内，对至少一发光元件的晶粒施加一快速检测脉冲电流，其中快速检测脉冲电流小于脉冲损伤电流。之后，根据施加快速检测脉冲电流于至少一发光元件的晶粒所产生的一电压值是否大于电压失效判定值，而判断至少一发光元件是否为一失效元件。承接上述，本发明的实施例的检测系统可分别于升温前后利用电压施加装置施以发光元件顺向或逆向电压并测量其电流，并根据升温前后的电流差值是否大于电流失效判定值而判断此元件是否为失效。另外，检测系统也可在升温前后利用电流施加装置施以发光元件顺向及逆向电流，并测量升温前与升温后的电压差，并根据升温前后的电压差的差值是否大于电压失效判定值而判断此元件是否为失效。此外，检测系统还可分别利用预先检测步骤及快速检测步骤，以检测发光元件是否失效。本发明更提供一种用于上述检测系统的检测方法。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。


图1为本发明第一实施例的检测系统的电性连接示意图。图2为图1所绘示的电压施加装置及电流检测装置分别对发光元件的输出电压与测量电流相对时间的关系图。图3A与图;3B分别为使用图1所绘示的检测系统检测晶粒品质的电压电流曲线图。图3C为图1所绘示的检测系统的电路示意图。图4A 图4E为图1的检测系统的其他可能的实施方式的示意图。图5为本发明第二实施例的检测系统的电性连接示意图。图6A为图5所绘示的电流施加装置及电压检测装置分别对发光元件的输出电流与测量电压相对时间的关系图。图6B为图5所绘示的检测系统的电路示意图。图7为使用图5所绘示的检测系统检测晶粒品质的电压电流曲线图。图8为本发明第三实施例的检测系统的电性连接示意图。图9为使用图8所绘示的检测系统检测晶粒品质的电压电流曲线图。主要元件符号说明IOOUOOa IOOe,200,300 检测系统101 发光元件110:电压施加装置120:电流检测装置130,230 加热装置140、对0、；340 控制单元tdl:电压持续时间td2:电流测量时间Tl 第一温度
T2 第二温度
L101、L102、L103、L104
Δ 11、Δ 12 电流差值
L105、L106、L107、L108
130a 加热平台
130b 烤箱
130c 微波装置
Wl 微波
130d:电源供应装置
130e 激光装置
Ll 激光光束
210 电流施加装置
220:电压检测装置
tdl 顺向电流持续时间
td2:逆向电流持续时间
td3 间隔时间
FVl 第一顺向电压
RVl 第一逆向电压
AVl 第一电压差
FV2 第二顺向电压
RV2 第一逆向电压
AV2 第二电压差
td4 第一电压测量时间
td5 第二电压测量时间
L20UL202 曲线
310 脉冲电流施加装置
320:电压检测装置
330 控制单元
L30UL302 曲线
具体实施例方式第一实施例图1为本发明第一实施例的检测系统的电性连接示意图，图2为图1所绘示的电压施加装置及电流检测装置分别对发光元件的输出电压与测量电流相对时间的关系图，而图3A与图;3B分别为使用图1所绘示的检测系统检测晶粒品质的电压电流曲线图。请先参考图1，本实施例所公开的检测系统100可在短时间内(如数分钟内)判断至少一发光元件101的晶粒品质的好坏，从而可缩减产品生产成本与时间。举例而言，一般在测试发光元件的晶粒品质好坏的方式通常会进行1000小时持续点测实验，如果晶粒在通过1000小时持续点测实验后仍可维持在一定的出光亮度，则此发光元件可被判断为正常元件，反之，则判断此发光元件为一失效元件。此外，目前更为快速的检测方式则为进行72小时的加速老化实验，如此也可筛选出1000小时后的失效元件，然而此检测时间仍是过长。基于上述，本实施例提出一种可快速检测发光元件101的晶粒品质好坏的检测系统100，其包括一电压施加装置110、一电流检测装置120、一加热装置130以及一控制单元 140，如图1所绘示。电压施加装置120电性连接至少一发光元件101并施加一电压于至少一发光元件101，而电流检测装置120电性连接至少一发光元件101并测量发光元件101在受电压施加装置110施加电压时所对应产生的一电流。在本实施例中，电压施加装置110 例如是一电压源，其适于对发光元件101施加电压，而电流检测装置120例如是一电流计， 其适于测量发光元件101被施加电压时所对应产生的电流，其中电压施加装置110所施加的电压可为顺向电压与逆向电压至少其一。另外，本实施例的电流计可一快速且高解析度电流计，其电流解析度应小于InA，最佳为小于ΙρΑ，如此将可呈现较佳的检测精准度。在本实施例中，如果电压施加装置110施加于发光元件101的电压为顺向电压时， 则电流检测装置120便会对应地测量到顺向电流，反之，如果电压施加装置110施加于发光元件101的电压为逆向电压时，则电流检测装置120便会对应地测量到逆向电流。在本实施例中，电压可为一脉冲电压或一直流电压，其中电压施加装置110在施加电压于至少一发光元件101的时间区间可定义为一电压持续时间tdl。另外，电流检测装置120在电压持续时间tdl内测量至少一发光元件101的电流定义为一电流测量时间td2，且电流测量时间 td2小于或等于电压持续时间tdl，如图2所绘示。在本实施例中，电压持续时间tdl应小于100 μ s，最佳为IOys 50μ s之间，以避免产生热效应，而影响测量结果。另外，加热装置130用以将至少一发光元件101由一第一温度Tl加热至一第二温度Τ2，其中当至少一发光元件101处于第一温度Tl时，电流检测装置120所测量到至少一发光元件101受电压施加装置110施加电压时所产生的电流可定义为一第一电流，而当至少一发光元件101处于第二温度Τ2时，电流检测装置120所测量到至少一发光元件101受电压施加装置110施加电压时所产生的电流可定义为一第二电流。在本实施例中，第二温度Τ2落在摄氏70度 摄氏400度的范围内，较佳地，第二温度Τ2落在摄氏100度 摄氏 300度的范围内，以避免晶粒损伤，详细而言，图3Α所绘示的曲线L101、L102分别为常温下(如温度为300K)发光元件101为有效晶粒与失效晶粒的电压电流关系图，由图3A可发现，有效晶粒与失效晶粒在常温且施加电压为顺向电压下，二者的电压与电流的曲线L101、L102关系并无法有效地被分辨出来。因此，本实施例的检测装置100使用加热装置130使发光元件101由第一温度Tl升温至第二温度T2时再分别测量有效晶粒与失效晶粒的电压电流关系，便可获得如图3A所绘示的曲线L103、L104，其中第二温度T2例如是400K。在本实施例中，电压施加装置110所施加的电压为顺向电压时，则其顺向电压的范围是落在电压与电流未偏离线性关系之前，例如0 3. 5V之间。在图3A所绘示的曲线L101、L102、L103、L104中，通过分别比较电压为1. 5V时有
效晶粒与失效晶粒在升温前后的电流差值Δ II、Δ 12可发现，失效晶粒的电流差值Δ 12会明显地较有效晶粒的电流差值ΔΙ1大。然而，依据不同种类的晶粒及晶粒大小，失效晶粒的电流差值△ 12有时在顺向电压的情况下表现并不一定显著，因此为了增加检测晶粒品质的精确性，也可在施加逆向电压时测量升温前后的电流差值，如图3Β所绘示，且相关说明如下。图:3B所绘示的曲线L105、L106分别为常温且施加逆向电压时(如温度为300K) 发光元件101为有效晶粒与失效晶粒的电压电流关系图，由图;3B可发现，有效晶粒与失效晶粒在常温且施加电压为逆向电压下，二者的电压与电流的曲线L105、L106关系并无法有效地被分辨出来。同样地，可通过使用加热装置130使发光元件101由第一温度Tl升温至第二温度T2后，分别测量有效晶粒与失效晶粒的电压电流关系，便可获得如图;3B所绘示的曲线L107、L108，其中第二温度T2例如是400K。在本实施例中，电压施加装置110所施加的电压为逆向电压时，则逆向电压的范围需小于至少一发光元件101的一崩溃电压，其中崩溃电压随不同元件结构有差异。在图:3B所绘示的曲线L105、L106、L107、L108中，通过分别比较电压为-5V时有
效晶粒与失效晶粒在升温前后的电流差值Δ II、Δ 12可发现，失效晶粒的电流差值Δ 12会明显地较有效晶粒的电流差值Δ Il大。基于上述，使用者便可通过取样多个有效晶粒与失效晶粒，并分别对有效晶粒与失效晶粒在升温前后的电流差值Δ Il与Δ 12作统计，而可获得一电流失效判定值ΔΙ，其中根据所施加的电压为顺向或逆向，此电流失效判定值Δ I亦会随之改变。在本实施例中， 电流失效判定值通常会随第二温度Τ2升高而增加，也就是说，温度愈高所造成早期失效晶粒在电性表现上会越明显变化，而更可获得愈佳的区别效果，然而为了避免升温过高而在测试过程造成晶粒损伤，因此第二温度Τ2至少要小于摄氏400度内。换句话说，在进行发光元件101的晶粒品质检测时，便只要先对发光元件101施于电压(可为顺向电压与逆向电压至少其一)并同时测量其所对应的电流后，再测量发光元件101升温后其电压与电流的关系，接着，通过判断升温前后发光元件101的电流差值是否是大于电流失效判定值△ I，即可判定此发光元件101是否为一失效元件，其中所谓失效元件通常是指发光元件101无法通过一般1000小时持续点测实验，意即此元件可能会所谓早衰之类的缺陷。另外，控制单元140电性连接电压施加装置110与电流检测装置120，其中控制单元140可用来控制电压施加装置110施加电压，并可记录升温前后电流检测装置120所测量到第一电流与第二电流。在本实施例中，如果所检测的发光元件101的第二电流与第一电流的差值大于上述的电流失效判定值时，控制单元140便可判断此发光元件101为失效元件。具体而言，本实施例的电压施加装置110与电流检测装置120可以是采用一种电源-测量单位(SMU)仪器，其为一种整合电压施加装置110与电流检测装置120的仪器，如吉时利仪器的keithley 236的产品。在本实施例中，此电源-测量单位(SMU)仪器拥有同步输出与测量电压或电流的能力，也就是其可将电压源与电流计整合在一起，其具体实施电路可如图3C所示。换句话说，此整合电压施加装置110与电流检测装置120的仪器亦具有在自动化测试中作为输出或测量之用。本实施例的控制单元140为Keithley 236附加的LabVIEW软件，该控制单元140 可对前述的电压施加装置110与电流检测装置120进行控制。具体而言，以前述的整合电压施加装置110与电流检测装置120的仪器为例，此类仪器通常会具有GPIB、USB、IEEE1394、 M0DBUS、串行端口或并行端口之类连接端口，以供使用者可通过该控制单元140进行操控与读取测量数值。也就是说，可在一计算机主机中，以LabVIEW软件让使用者通过计算机主机与计算机画面的操作，而控制仪器进行电压或电流的施加，以及读取仪器所检测的数值。在其他实施例中，电压施加装置110与电流检测装置120也可以为分开的独立电子装置，意即电压施加装置Iio可为单纯的电压源，而电流检测装置120可为单纯的电流计。此外，根据不同的加热装置而可使本实施例的检测系统100呈现出多种不同的实施方式，如图4A 4E所绘示的检测系统IOOa IOOe，相关说明如下。在图4A的检测系统IOOa中，加热装置130例如是采用一加热平台130a来进行对发光元件101加热，使发光元件101可由第一温度Tl升温至第二温度T2，其中此加热平台例如是采用热致电冷却器(TE-Cooler)或加热平板(Hot-plate)之类的型式。另外，在图 4B的检测系统IOOb中，加热装置130例如是采用一烤箱130b来进行对发光元件101加热， 使发光元件101可由第一温度Tl升温至第二温度T2，其中发光元件101置放于烤箱130b 内。在图4C的检测系统IOOc中，加热装置130例如是采用一微波装置130c来进行对发光元件101加热，使发光元件101可由第一温度Tl升温至第二温度T2，其中此微波装置 130c可发射微波Wl用以对发光元件101升温。另外，在图4D的检测系统IOOd中，加热装置130例如是采用一电源供应装置130d来进行对发光元件101加热，使发光元件101可由第一温度Tl升温至第二温度T2，其中此电源供应装置130d是利用电流的方式来对发光元件101加热。在图4E检测系统IOOe中，加热装置130例如是采用一激光装置130e来进行对发光元件101加热，使发光元件101可由第一温度Tl升温至第二温度T2，其中此激光装置 130e适于提供一激光光束Ll于发光元件101，以使发光元件101可由第一温度Tl加热至第二温度T2。在本实施例中，激光光束Ll的波长范围大于或等于至少发光元件101的主要发光波长，如此将可使得激光光束Ll的能量大部分地转为加热发光元件101的能量。在上述图4A 图4E的检测系统IOOa IOOe中，控制单元140例如是一计算机， 其中计算机电性连接电压施加装置110与电流检测装置120，并可控制电压施加装置110所输出的电压，及纪录电流检测装置120所检测到的电流。为了达到自动化检测的目的，控制单元140也可选择性地与加热装置130(如计算机)电性连接，如此便可通过操作计算机而直接地控制电压施加装置110、电流检测装置120及加热装置130，而达到自动化检测的目的。图4A 图4E所绘示的一种自动化检测晶粒品质的检测系统IOOa IOOe仅是用来举例说明，本发明并不限于附图的表达。基于上述所公开的内容，本实施例也可提出一种检测方法，其适于检测至少一发光元件的晶粒品质。此检测方法至少包括下列步骤。首先，在前述第一温度Tl下，施加前述的电压于发光元件101。接着，在第一温度Tl下，测量当施加电压于发光元件101时所产生的第一电流。然后，加热发光元件101，以使发光元件101由第一温度Tl加热至前述的第二温度T2。接着，在第二温度T2下，施加电压于发光元件101。而后，在第二温度Tl下，测量当施加电压于发光元件101时所产生的第二电流。接着，判断第二电流与第一电流的差值是否大于前述的电流失效判定值ΔΙ，其中若第二电流与第一电流的差值大于电流失效判定值ΔΙ，发光元件101被判断为失效元件，至此大致完成一种快速检测晶粒品质的步骤及方法。在此检测方法中，加热发光元件101的方法包括前述提及的使用一烤箱进行加热、一激光装置进行加热、一微波装置进行加热、一加热平台进行加热或电流加热。在本实施例中，利用烤箱对发光元件101进行加热的方法包括使用热空气对流或高温灯泡，以使发光元件101由第一温度Tl加热至第二温度T2。第二实施例图5为本发明第二实施例的检测系统的电性连接示意图，图6A为图5所绘示的电流施加装置及电压检测装置分别对发光元件的输出电流与测量电压相对时间的关系图，而图7为使用图5所绘示的检测系统检测晶粒品质的电压电流曲线图。请先参考图5，本实施例所公开的检测系统200同样地可在短时间内(如数分钟内)判断至少一发光元件101 的晶粒品质的好坏，从而可缩减产品生产成本与时间。本实施例提出一种可快速检测发光元件101的晶粒品质好坏的检测系统200，其包括一电流施加装置210、一电压检测装置220、一加热装置230以及一控制单元M0，如图 5所绘示。电流施加装置210电性连接至少一发光元件101并分别于不同时间内施加一顺向电流与一逆向电流于发光元件101，而电压检测装置220电性连接发光元件101，并分别测量发光元件101受电流施加装置210施加顺向电流与逆向电流时所分别对应产生的一顺向电压与一逆向电压。在本实施例中，电流施加装置210例如是一电流源，其适于对发光元件101施加电流，而电压检测装置220例如是一电压计，其适于测量发光元件101被施加电流时所对应产生的电压，其中电流施加装置210所施加的电流为顺向电流与逆向电流。在本实施例中，如果电流施加装置210施加于发光元件101的电流为顺向电流时， 则电压检测装置220便会对应地测量到顺向电压，反之，如果电流施加装置210施加于发光元件101的电流为逆向电流时，则电压检测装置220便会对应地测量到逆向电压。在本实施例中，顺向电流与逆向电流分别可为一短暂电流，且电流施加装置210分别施加顺向电流与逆向电流于发光元件101的时间可分别定义为一顺向电流持续时间tdl与一逆向电流持续时间td3，如图6A所示。在本实施例中，顺向电流持续时间tdl与逆向电流持续时间td3 介于10μ s至50μ s之间，以避免产生热效应，而影响测量结果。另外，顺向电流持续时间 tdl与逆向电流持续时间td3的间隔定义为一间隔时间td3，其中间隔时间td2为Imsec 10msec，如图6A所示。另外，加热装置230用以将发光元件101由第一温度Tl加热至第二温度T2，其中当发光元件101处于第一温度Tl时，电压检测装置220测量发光元件101受电流施加装置 210施加顺向电流与逆向电流时所分别产生的一第一顺向电压FVl与一第一逆向电压RV1， 且第一顺向电压VFl与第一逆向电压RVl的压差定义为一第一电压差AV1。当发光元件 101处于第二温度Τ2时，电压检测装置220测量发光元件101受电流施加装置210施加顺向电流与逆向电流时所分别对应产生的一第二顺向电压FV2与一第一逆向电压RV2，且第二顺向电压VF2与第二逆向电压VF2的压差定义为一第二电压差AV2。在本实施例中，第二温度Τ2落在摄氏70度 摄氏400度的范围内，较佳地，第二温度Τ2落在摄氏100度 摄氏300度的范围内，以避免晶粒损伤。在本实施例中，电压检测装置220在顺向电流持续时间tdl内所测量到发光元件 101的第一顺向电压FVl或第二顺向电压FV2定义为一第一电压测量时间td4，且第一电压测量时间td4小于或等于顺向电流持续时间tdl。另外，电压检测装置220在逆向电流持续时间td2内所测量到发光元件101的第一逆向电压RVl或第二逆向电压RV2定义为一第二电压测量时间td5，且第二电压测量时间小于或等于逆向电流持续时间，如图6A所示。另外，图7所绘示的曲线L201、L202分别为常温下(如温度为25°C )与升温后 (如温度为110°C)发光元件101为失效晶粒的电压电流关系图，而曲线L203、L204则分别为常温下与升温后发光元件101为有效晶粒的电压电流关系图。在图7所绘示的曲线L201、 L202中，在提供相同电流值(如1ηΑ)下，失效晶粒在升温前后的电压差分别为Δν 、 AV2，而有效晶粒在升温前后的电压差则分别为AV3、ΔV4，相似于第一实施例中的概念， 失效晶粒的电压差的差值Δν -ΔΥ2会明显地较有效晶粒的电压差的差值AV3-AV4大。因此，基于前述第一实施例所公开的概念与原理，同样地，使用者也可通过取样多个有效晶粒与失效晶粒，并分别对有效晶粒与失效晶粒在升温前后的电压差的差值 AV1-AV2、Δ V3-Δ V4作统计，而可获得一电压失效判定值Δ V，其中根据不同种类晶粒及晶粒的大小，此电压失效判定值AV亦会随之改变。在本实施例中，电压失效判定值通常会随第二温度Τ2升高而增加，也就是说，温度愈高所造成早期失效晶粒在电性表现上会越明显变化，而更可获得愈佳的区别效果，然而为了避免升温过高而在测试过程造成晶粒损伤， 因此第二温度Τ2至少要小于摄氏400度内。换句话说，在进行发光元件101的晶粒品质检测时，便只要分别先对发光元件101 施于顺向电流及逆向电流并同时测量其所对应的电压差△ Vl后，再测量发光元件101升温后其电压与电流的关系，接着，通过判断升温前后发光元件101的电压差的差值Δν -Δν2 是否是大于电压失效判定值Δν，即可判定此发光元件101是否为失效元件，其中所谓失效元件通常是指发光元件101无法通过一般1000小时持续点测实验，意即此元件可能会所谓早衰之类的缺陷。控制单元MO电性连接电流施加装置210与电压检测装置220，其中控制单元240 可用来控制电流施加装置110施加顺向电流及逆向电流，并可记录升温前后电压检测装置 220所测量到第一电压差AVl与第二电压差AV2。在本实施例中，第二电压差AVl与第一电压差AV2的差值Δ Vl-Δ V2大于前述的电压失效判定值Δ V时，控制单元240判断至少一发光元件为失效元件。类似地，本实施例的电流施加装置210与电压检测装置220也可采用一种电源-测量单位(SMU)仪器，其为一种整合电流施加装置210与电压检测装置220的仪器，如前述吉时利仪器的keithley 236的产品。在本实施例中，此电源-测量单位(SMU)仪器拥有同步输出与测量电压或电流的能力，也就是其可将电流源与电压计整合在一起，其具体实施电路可如图6B所示。换句话说，此整合电流施加装置210与电压检测装置220的仪器亦具有在自动化测试中作为输出或测量之用。同样地，本实施例的控制单元240为Keithley 236附加的LabVIEW软件，该控制单元240可对前述的电流施加装置210与电压检测装置220进行控制。具体而言，以前述的整合电流施加装置210与电压检测装置220的仪器为例，此类仪器通常会具有GPIB、USB、 IEEE1394、M0DBUS、串行端口或并行端口之类连接端口，以供使用者可通过该控制单元240 进行操控与读取测量数值。也就是说，可在一计算机主机中，以LabVIEW软件让使用者通过计算机主机的操作，而控制仪器进行电压或电流的施加，以及读取仪器所检测的数值。
在其他实施例中，整合电流施加装置210与电压检测装置220也可以为分开的独立电子装置，意即电流施加装置210可为单纯的电压源，而电压检测装置220可为单纯的电流计。值得一提的是，本实施例的加热装置230例如是采用前述的加热装置130所描述的实施形态，其相关说明便不再赘述。此外，前述吉时利仪器的keithley 236则例如是一种将整合电压源，电流源，电压计与电流计的功能的仪器。换句话说，此仪器可直接地用于上述或下述的各实施例中。同样地，基于上述所公开的内容，本实施例也可提出一种检测方法，适于检测发光元件的晶粒品质。此检测方法至少包括下列步骤。首先，在第一温度Tl下，分别于不同时间内施加一顺向电流与一逆向电流于发光元件101。接着，在第一温度Tl下，分别于不同时间内测量发光元件101受电流施加装置210施加顺向电流与逆向电流时所分别对应产生的第一顺向电压FVl与第一逆向电压RVl，其中第一顺向电压FVl与第一逆向电压RVl的压差定义为第一电压差Δ VI。然后，加热发光元件101，以使发光元件101由第一温度Tl加热至第二温度Τ2。接着，在第二温度Τ2下，分别于不同时间内施加顺向电流与逆向电流于发光元件101。之后，在第二温度Τ2下，分别于不同时间内测量发光元件101受电流施加装置 210施加顺向电流与逆向电流时所分别对应产生的第二顺向电压FV2与第二逆向电压RV2， 其中第二顺向电压FV2与第二逆向电压RV2的压差定义为第二电压差AV2。接着，判断第二电压差Δ Vl与第一电压差Δ V2的差值Δ Vl- Δ V2是否大于前述的电压失效判定值Δ V, 其中若第二电压差Δ Vl与第一电压差Δ V2的差值Δ Vl-Δ V2大于电压失效判定值Δ V，发光元件101判断为失效元件，至此大致完成一种快速检测晶粒品质的步骤及方法。同样地，在此检测方法中，加热发光元件101的方法可参考第一实施例所公开的方法，在此不再赘述。第三实施例图8为本发明第三实施例的检测系统的电性连接示意图，而图9为使用图8所绘示的检测系统检测晶粒品质的电压电流曲线图。请先参考图8，本实施例所公开的检测系统 300同样地可在短时间内(如数分钟内)判断至少一发光元件101的晶粒品质的好坏，从而可缩减产品生产成本与时间。本实施例提出一种可快速检测发光元件101的晶粒品质好坏的检测系统300，其包括一脉冲电流施加装置310、一电压检测装置320以及一控制单元330。脉冲电流施加装置310电性连接发光元件101，并依序于一预先检测时间及一快速检测时间内分别施加一预先检测脉冲电流与一快速检测脉冲电流于发光元件101。详细而言，在预先检测时间内分别对发光元件101的有效晶粒与失效晶粒施以预先检测电流，如此一来便可获得如图9所绘示的曲线L301、L302，其中曲线L301、L302分别代表有效晶粒与失效晶粒的电流与电压的关系，且发光元件101的有效与失效晶粒可先通过长时间点测程序预先筛选出来。在曲线L301、L302中可发现，有效晶粒与失效晶粒在施以大电流(如超过等于额定操作电流(如0. 3A)的电流)的情况下便可被区别。需要说明的是，施以预先检测脉冲电流的脉冲时间小于5秒内，以防止测试系统内的散热条件影响电压测量，且脉冲电流的时间长度应视待测样品的不同调整，以能达到足够区分晶粒好坏的脉冲损伤电流大小为依据，如图9的曲线L301、L302。
另外，电压检测装置320电性连接发光元件101，并于预先检测时间内测量发光元件101所对应产生的第一电压，其中当第一电压与预先检测脉冲电流的关系偏离一线性关系时定义出一脉冲损伤电流，如图9的大于1. 5A时的电压与电流关系，其中后续检测步骤中的快速检测脉冲电流原则上需小于或等于脉冲损伤电流。详细而言，在预先检测时间内，由于已先对有效晶粒与失效晶粒施以预先检测脉冲电流，从而可得知脉冲电流在何种范围内便可区分有效晶粒与失效晶粒的标准。以本实施例的图9曲线C301与C302为例，有效晶粒与失效晶粒在大于或等于额定操作电流(例如0. 3A)与小于脉冲损伤电流(如1. 5A)之间便可被区分。因此，使用者可通过取样多个有效晶粒与失效晶粒，并分别对有效晶粒与失效晶粒在施加脉冲电流后，统计可分辨有效晶粒与失效晶粒的脉冲电流的范围，并据此于可分辨的脉冲电流范围值内定义出一电压失效判定值。接着，在快速检测时间内，电流施加装置210便可通过施加快速检测脉冲电流至发光元件101，而此时电压检测装置320测量发光元件101所对应产生的第二电压，其中控制单元330根据第二电压高于前述的电压失效判定值时判断发光元件101为失效元件。举例而言，由于图9的有效区分有效晶粒与失效晶粒的脉冲电流范围是需大于或等于额定操作电流，如0. 3A 1.5A之间，因此若对发光元件施以1.3A的脉冲电流时，其对应的电压值若高过有效晶粒施以相同1.3A时的电压时，其便可被判断为失效晶粒。其中若欲提高检测系统300检测晶粒的精确性，便需取样多个有效晶粒与失效晶粒的电压电流关系，才可使电压失效判定值被设定的更为精确。在本实施例中，快速检测脉冲电流至少大于或等于额定操作电流(例如0. 3A)。具体而言，本实施例的脉冲电流施加装置310与电压检测装置320也可采用前述电源-测量单位(SMU)仪器，其为一种整合脉冲电流施加装置310与电压检测装置320的仪器。在本实施例中，此电源-测量单位(SMU)仪器拥有同步输出与测量电压或电流的能力。另外，此整合脉冲电流施加装置310与电压检测装置320的仪器亦具有在自动化测试中作为输出或测量之用。同样地，本实施例的控制单元330为Keithley 2430附加的LabVIEW软件，该控制单元330可对前述的脉冲电流施加装置310与电压检测装置320进行控制。具体而言，以前述的整合脉冲电流施加装置310与电压检测装置320的仪器为例，此类仪器通常会具有 GPIB、USB、IEEE1394、M0DBUS、串行端口或并行端口之类连接端口，以供使用者可通过该控制单元330进行操控与读取测量数值。也就是说，可在一计算机主机中，以LabVIEW软件让使用者通过计算机主机的操作，而控制仪器进行电压或电流的施加，以及读取仪器所检测的数值。在其他实施例中，整合脉冲电流施加装置310与电压检测装置320也可以为分开的独立电子装置，意即脉冲电流施加装置310可为单纯的电压源，而电压检测装置320可为单纯的电流计。基于上述所公开的内容，本实施例也可提出一种检测方法，其至少包括下列步骤。 首先，提供有效晶粒与失效晶粒。接着，在预先检测时间内，分别对有效晶粒与失效晶粒施加预先检测脉冲电流以获得区别有效晶粒与失效晶粒的电流与电压关系，且在预先检测脉冲电流施加于有效晶粒与失效晶粒的电流与电压关系偏离线性关系时定义出脉冲损伤电流。然后，根据在预先检测时间内所获知区别有效晶粒与失效晶粒的电流与电压关系而定义出电压失效判定值。接着，在快速检测时间内，对至少发光元件101的晶粒施加快速检测脉冲电流，其中快速检测脉冲电流小于脉冲损伤电流。之后，根据施加快速检测脉冲电流于发光元件101的晶粒所产生的电压值是否大于电压失效判定值，而判断发光元件是否为失效元件。在本实施例中，检测方法还包括根据在预先检测时间内所获知区别有效晶粒与失效晶粒的电流与电压关系而定义出电流检测区间，且快速检测脉冲电流若在电流检测区间内。在本实施例中，电流检测区间落在0. 3A 3A。综上所述，本发明的检测系统及检测方法至少具有下列优点。首先，检测系统可分别于升温前后利用电压施加装置施以发光元件顺向或逆向电压并测量其电流，并根据升温前后的电流差值是否大于电流失效判定值而判断此元件是否为失效。另外，检测系统也可在升温前后利用电流施加装置施以发光元件顺向及逆向电流，并测量升温前与升温后的电压差，并根据升温前后的电压差的差值是否大于电压失效判定值而判断此元件是否为失效。此外，检测系统还可分别利用预先检测步骤及快速检测步骤，以检测发光元件是否失效。本发明更提供一种用于上述检测系统的检测方法。虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种检测系统，适于检测发光元件的晶粒品质，包括电压施加装置，电性连接所述发光元件并施加电压于所述发光元件； 电流检测装置，电性连接所述发光元件并测量所述发光元件受所述电压施加装置施加所述电压时所产生的电流；加热装置，用以将所述发光元件由第一温度加热至第二温度，其中当所述发光元件处于所述第一温度时，所述电流检测装置所测量到所述发光元件受所述电压施加装置施加所述电压时所产生的所述电流定义为第一电流，而当所述发光元件处于所述第二温度时，所述电流检测装置所测量到所述发光元件受所述电压施加装置施加所述电压时所产生的所述电流定义为第二电流；以及控制单元，电性连接所述电压施加装置与所述电流检测装置并记录所述第一电流与所述第二电流，其中当所述第二电流与所述第一电流的差值大于电流失效判定值时，所述控制单元判断所述发光元件为失效元件。
2.如权利要求1所述的检测系统，其中所述电流失效判定值随所述第二温度升高而增加。
3.如权利要求1所述的检测系统，其中所述第二温度落在摄氏70度 摄氏400度的范围内。
4.如权利要求3所述的检测系统，其中所述第二温度落在摄氏100度 摄氏300度的范围内。
5.如权利要求1所述的检测系统，其中所述加热装置包括烤箱、激光装置、微波装置及加热平台。
6.如权利要求5所述的检测系统，其中所述加热装置为所述激光装置时，所述激光装置用于提供激光光束于所述发光元件，以使所述发光元件由所述第一温度加热至所述第二温度。
7.如权利要求6所述的检测系统，其中所述激光光束的波长范围大于或等于所述至少发光元件的主要发光波长。
8.如权利要求1所述的检测系统，其中所述电压包括顺向电压与逆向电压至少其一。
9.如权利要求8所述的检测系统，其中所述电压为所述顺向电压时，所述顺向电压的范围落在电压与电流未偏离线性关系之前。
10.如权利要求8所述的检测系统，其中所述电压为所述逆向电压时，所述逆向电压的范围小于所述发光元件的崩溃电压。
11.如权利要求1所述的检测系统，其中所述电压为脉冲电压或直流电压，且所述电压施加装置施加所述电压于所述至少一发光元件的时间区间定义为电压持续时间。
12.如权利要求11所述的检测系统，其中所述电压持续时间介于10μs至50μ s之间。
13.如权利要求11所述的检测系统，其中所述电流检测装置在所述电压持续时间内测量所述发光元件的所述电流定义为电流测量时间，且所述电流测量时间小于或等于所述电压持续时间。
14.一种检测方法，用于检测发光元件的晶粒品质，包括 在第一温度下，施加电压于所述至少一发光元件；在所述第一温度下，测量当施加电压于所述至少一发光元件时所产生的第一电流；加热所述至少一发光元件，以使所述至少一发光元件由所述第一温度加热至第二温度；在所述第二温度下，施加所述电压于所述发光元件；在所述第二温度下，测量当施加电压于所述发光元件时所产生的第二电流；以及判断所述第二电流与所述第一电流的差值是否大于电流失效判定值，其中若所述第二电流与所述第一电流的差值大于所述电流失效判定值，所述发光元件被判断为失效元件。
15.如权利要求14所述的检测方法，其中所述电流失效判定值随所述第二温度升高而增加。
16.如权利要求14所述的检测方法，其中加热所述发光元件的方法包括使用烤箱进行加热、激光装置进行加热、微波装置进行加热、加热平台进行加热或电流加热。
17.如权利要求16所述的检测方法，其中利用所述烤箱对所述发光元件进行加热的方法包括使用热空气对流或高温灯泡，以使所述发光元件由所述第一温度加热至所述第二温度。
18.如权利要求16所述的检测方法，其中利用所述激光装置对所述发光元件进行加热的方法包括提供激光光束于所述至少发光元件，以使所述发光元件由所述第一温度加热至所述第二温度。
19.一种检测系统，用于检测发光元件的晶粒品质，包括电流施加装置，电性连接所述发光元件并分别于不同时间内施加顺向电流与逆向电流于所述发光元件；电压检测装置，电性连接所述发光元件并分别测量所述发光元件受所述电流施加装置施加所述顺向电流与所述逆向电流时所分别对应产生的顺向电压与逆向电压；加热装置，用以将所述发光元件由第一温度加热至第二温度，其中当所述发光元件处于所述第一温度时，所述电压检测装置测量所述发光元件受所述电流施加装置施加所述顺向电流与所述逆向电流时所分别产生的第一顺向电压与第一逆向电压，且所述第一顺向电压与所述第一逆向电压的压差定义为第一电压差，而当所述至少一发光元件处于所述第二温度时，所述电压检测装置测量所述发光元件受所述电流施加装置施加所述顺向电流与所述逆向电流时所分别对应产生的第二顺向电压与第一逆向电压，且所述第二顺向电压与所述第二逆向电压的压差定义为第二电压差；以及控制单元，电性连接所述电流施加装置与所述电压检测装置并记录所述第一电压差与所述第二电压差，其中当所述第二电压差与所述第一电压差的差值大于电压失效判定值时，所述控制单元判断所述发光元件为失效元件。
20.如权利要求19所述的检测系统，其中所述电压失效判断值随所述第二温度升高而增加。
21.如权利要求19所述的检测系统，其中所述第二温度落在摄氏70度 摄氏400度的范围内。
22.如权利要求21所述的检测系统，其中所述第二温度落在摄氏100度 摄氏300度的范围内。
23.如权利要求19所述的检测系统，其中所述加热装置包括烤箱、激光装置、微波装置及加热平台。
24.如权利要求23所述的检测系统，其中所述加热装置为所述激光装置时，所述激光装置用于提供激光光束于所述发光元件，以使所述发光元件由所述第一温度加热至所述第-~-ilm, ο
25.如权利要求M所述的检测系统，其中所述激光光束的波长范围大于或等于所述至少发光元件的主要发光波长。
26.如权利要求19所述的检测系统，其中所述顺向电流与所述逆向电流的电流大小不必相同。
27.如权利要求19所述的检测系统，其中所述顺向电流与所述逆向电流分别包括短暂电流，且所述电流施加装置分别施加所述顺向电流与所述逆向电流于所述至少一发光元件的时间分别定义为顺向电流持续时间与逆向电流持续时间。
28.如权利要求27所述的检测系统，其中所述顺向电流持续时间与所述逆向电流持续时间介于10μ s至50μ s之间。
29.如权利要求27所述的检测系统，其中所述电压检测装置在所述顺向电流持续时间内所测量到所述发光元件的所述第一顺向电压或所述第二顺向电压定义为第一电压测量时间，且所述第一电压测量时间小于或等于所述顺向电流持续时间。
30.如权利要求27所述的检测系统，其中所述电压检测装置在所述逆向电流持续时间内所测量到所述发光元件的所述第一逆向电压或所述第二逆向电压定义为第二电压测量时间，且所述第二电压测量时间小于或等于所述逆向电流持续时间。
31.如权利要求27所述的检测系统，其中所述顺向电流持续时间与所述逆向电流持续时间的间隔定义为间隔时间，其中所述间隔时间为Imsec 10msec。
32.—种检测方法，用于检测发光元件的晶粒品质，包括在第一温度下，分别于不同时间内施加顺向电流与逆向电流于所述发光元件；在所述第一温度下，分别于不同时间内测量所述发光元件受所述电流施加装置施加所述顺向电流与所述逆向电流时所分别对应产生的第一顺向电压与第一逆向电压，其中所述第一顺向电压与所述第一逆向电压的压差定义为第一电压差；加热所述发光元件，以使所述发光元件由所述第一温度加热至一第二温度；在所述第二温度下，分别于不同时间内施加所述顺向电流与所述逆向电流于所述发光元件；在所述第二温度下，分别于不同时间内测量所述发光元件受所述电流施加装置施加所述顺向电流与所述逆向电流时所分别对应产生的第二顺向电压与第二逆向电压，其中所述第二顺向电压与所述第二逆向电压的压差定义为第二电压差；以及判断所述第二电压差与所述第一电压差的差值是否大于电压失效判定值，其中若所述第二电压差与所述第一电压差的差值大于所述电压失效判定值，所述至少一发光元件判断为失效元件。
33.如权利要求32所述的检测方法，其中所述电压失效判断值随所述第二温度升高而增加。
34.如权利要求32所述的检测方法，其中加热所述发光元件的方式包括使用烤箱进行加热、激光装置进行加热、微波装置进行加热、加热平台进行加热或电流加热。
35.如权利要求34所述的检测方法，其中利用所述烤箱对所述发光元件进行加热的方式包括使用热空气对流或高温灯泡，以使所述发光元件由所述第一温度加热至所述第二温度。
36.如权利要求34所述的检测方法，其中利用所述激光对所述发光元件进行加热的方式包括提供激光光束于所述发光元件，以使所述发光元件由所述第一温度加热至所述第二温度。
37.一种检测系统，用于检测发光元件的晶粒品质，包括脉冲电流施加装置，电性连接所述发光元件，并依序于预先检测时间及快速检测时间内分别施加预先检测脉冲电流与快速检测脉冲电流于所述发光元件；电压检测装置，电性连接所述发光元件，并于所述预先检测时间内测量所述发光元件所对应产生的第一电压，且当所述第一电压与所述预先检测脉冲电流的关系偏离一线性关系时定义出脉冲损伤电流，其中快速检测脉冲电流小于或等于所述脉冲损伤电流；以及控制单元，电性连接所述脉冲电流施加装置与所述电压检测装置，其中所述脉冲电流施加装置于所述快速检测时间内施加所述快速检测脉冲电流至所述发光元件时，所述电压检测装置测量所述发光元件所对应产生的第二电压，且所述控制单元根据所述第二电压高于一电压失效判定值时判断所述发光元件为失效元件。
38.如权利要求37所述的检测系统，其中所述预先检测脉冲电流的脉冲时间小于5秒内。
39.如权利要求37所述的检测系统，其中所述快速检测脉冲电流大于或等于额定操作电流。
40.一种检测方法，包括 提供有效晶粒与失效晶粒；在预先检测时间内，分别对所述有效晶粒与所述失效晶粒施加预先检测脉冲电流以获得区别所述有效晶粒与所述失效晶粒的电流与电压关系，且在所述预先检测脉冲电流施加于所述有效晶粒与所述失效晶粒的所述电流与电压关系偏离线性关系时定义出脉冲损伤电流；根据在所述预先检测时间内所获知区别所述有效晶粒与所述失效晶粒的所述电流与电压关系而定义出电压失效判定值；在快速检测时间内，对发光元件的晶粒施加快速检测脉冲电流，其中所述快速检测脉冲电流小于所述脉冲损伤电流；以及根据施加所述快速检测脉冲电流于所述发光元件的晶粒所产生的电压值是否大于所述电压失效判定值，而判断所述发光元件是否为失效元件。
41.如权利要求40所述的检测方法，其中所述预先检测脉冲电流的脉冲时间小于5秒内。
42.如权利要求40所述的检测方法，还包括根据在所述预先检测时间内所获知区别所述有效晶粒与所述失效晶粒的所述电流与电压关系而定义出电流检测区间，且所述快速检测脉冲电流若在所述电流检测区间内。
43.如权利要求42所述的检测方法，其中所述电流检测区间大于或等于额定操作电流。
全文摘要
一种检测系统及检测方法，该检测系统可分别于升温前后施以发光元件顺向或逆向电压并测量其电流，并根据升温前后的电流差值是否大于电流失效判定值而判断此元件是否为失效。另外，检测系统也可在升温前后利用电流施加装置施以发光元件顺向及逆向电流，并测量升温前与升温后的电压差，并根据升温前后的电压差的差值是否大于电压失效判定值而判断此元件是否为失效。此外，检测系统还可分别利用预先检测步骤及快速检测步骤，以检测发光元件是否失效。
文档编号G01R31/26GK102540039SQ20111003952
公开日2012年7月4日 申请日期2011年2月17日 优先权日2011年1月3日
发明者李安泽, 杨适存, 王建评, 陈宗德, 黄胜邦 申请人:财团法人工业技术研究院