(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤに第１の定電流を流して第１の電圧を測定し、次いで加熱用の第２の電流を流してＬＥＤを加熱した後、再び第１の定電流と同じ量の定電流を流して第２の電圧を測定し、第１の電圧と第２の電圧の差によってＬＥＤの劣化を検査する方法において、
第１の定電流を１μＡ以下として、第１の電圧を測定し、
第２の電流を遮断すると同時にＬＥＤの浮遊容量に生じた電荷をスイッチ素子によって放電させ、
第２の電流によって加熱されたＬＥＤの温度が実質的に低下しない状態で第１の定電流と同量の定電流を流し、第２の電圧を測定するようにし、
第１の電圧と第２の電圧の差分によってＬＥＤの劣化によって生じた並列抵抗成分を検出するＬＥＤの劣化検査方法。
【請求項２】
ＬＥＤに第１の定電流を流して第１の電圧を測定し、次いで加熱用の第２の電流を流してＬＥＤを加熱した後、再び第１の定電流と同じ量の定電流を流して第２の電圧を測定し、第１の電圧と第２の電圧の差によってＬＥＤの並列抵抗成分の劣化を検査する方法において、
加熱用の第２の電流印加直後の、ＬＥＤが加熱される直前の電圧を測定し、
次いで加熱が終了し、第２の電流を遮断する直前の電圧を測定し、
両電圧の差分によって、直列抵抗成分の劣化を検出するとともに、
第２の電流を遮断すると同時にＬＥＤの浮遊容量に生じた電荷をスイッチ素子によって放電させ、
第２の電流によって加熱されたＬＥＤの温度が実質的に低下しない状態で第１の定電流と同量の定電流を流し、第２の電圧を測定するようにし、
第１の電圧と第２の電圧の差分によって並列抵抗成分の劣化を検出し、
ＬＥＤの劣化によって生じた並列抵抗成分と直列抵抗成分を同時に検出するようにしたＬＥＤの劣化検査方法。
【請求項３】
ＬＥＤに１μＡ以下の第１の定電流を印加する定電流電源、
第１の定電流をＬＥＤに印加したときの順方向電圧を第１の電圧としてサンプルホールドするサンプルホールド回路、
ＬＥＤの出力端とサンプルホールド回路の出力端の間に設けられたスイッチ素子、
ＬＥＤを加熱するための第２の定電流電源からなり、
第２の定電流電源を遮断すると、前記スイッチ素子がＯＮになり、ＬＥＤ浮遊容量によって生じた電荷を放電するようにし、
そのときの順方向電圧を第２の電圧とし、前記第１の電圧との差分を差動増幅器で検出し、
ＬＥＤの並列抵抗成分を検出するようにしたＬＥＤの劣化検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光ダイオード（ＬＥＤ）の検査方法及び装置に関するもので、特に、静電破壊（ＥＳＤ）や、機械的衝撃によって生じたクラックによる劣化品を検査する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＥＤ製造工程における不良品を選別する一般的検査方法としては、ＰＮ接合の順方向に、ほぼ点灯に要する電流値に近い電流（ミリアンペア（ｍＡ）以上のオーダー）を流し、電圧降下の大小を測定することによって行っている。
しかしながら、この検査はＰＮ接合の特性を確認するための検査であり、ＥＳＤ等による、半導体ＰＮ接合と並列に存在する僅かな漏れ抵抗による不良や、ＰＮ接合と直列に存在する僅かな抵抗成分による不良は検出できない。
このうちＰＮ接合と並列な漏れ抵抗の検査としては、ＬＥＤの逆方向電流（もれ電流）を検出して劣化の判断を行う方法があるが、この方法は素子に余分なストレスを与え、素子の状態を変化させてしまう恐れがあり、劣化を正確に検出することは難しい。
また、素子と並列に保護用ゼナーダイオード等が挿入されている場合は採用できない。
【０００３】
この問題を解決する手段として、特開２００２―１５６４０２号の方法及び装置が提案されている。
この方法及び装置は、ＬＥＤに第１のレベルの電流を流して第１の順方向電圧（ＶＦ１）を測定した後、第１のレベルより大きな電流を印加して素子の温度を高めた後、再び第１のレベルの測定電流で第２の順方向電圧（ＶＦ２）を測定し、第２の順方向電圧が第１の順方向電圧よりも高い時に不良とする、というものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開２００２―１５６４０２号に示された方法及び装置に於いては、測定用の順方向電流として１〜１０μＡの電流を用いて測定を行っている。
しかし、本願発明者等の行った実験では、順方向と並列に存在する僅かな漏れ抵抗成分を検出するためには、後述の実験結果が示すように、１μＡ以下、望ましくは０．１μＡ程度の電流を用いることが好ましいことが判明している。
しかし、一方１μＡ以下の電流を使用すると、被測定ＬＥＤと並列に存在する容量の影響で応答速度が遅くなり、ＶＦ２の確実な測定ができなくなるという問題が発生する。
【０００５】
例えば、測定電流を０．１μＡとして劣化の等価並列抵抗を２０ＭΩとし、ダイオードの接合間容量を１００ｐＦとすると、加熱用の大電流を印加した後、再び０．１μＡの測定電流に戻してＶＦ値を測定しようとすると、ＶＦ値が測定電流０．１μＡに対応したＶＦ値に戻るまでの応答時間は１０ｍＳ程度を要してしまう。
その結果、温度上昇を保っている時間内にその状態での順方向電圧を測定することが出来なくなり、何らかの対策を施さないと、測定電流を０．１μＡ程度まで下げて劣化を検出することは難しい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本願発明は１μＡ以下、望ましくは０．１μＡ近辺の測定電流を用いながら、応答速度も速め、素子の温度が維持されている間に二回目のＶＦ値を測定することによって、等価並列抵抗を正確に測定する方法及び装置を提案するものである。
また、同時に直列抵抗成分も有効に検出しようとするものである。
【０００７】
そのため、本発明においては、先ずＶＦ１測定時、その測定電圧をサンプルホールドしておく。
さらに、被測定ＬＥＤの検出端と前記サンプルホールド回路出力端子との間に半導体スイッチ回路を設けておく。
そして加熱用電流印加終了と同時に、前記スイッチをキャパシタのチャージを放電させるに必要な時間のみ閉じ、加熱用電流による高い順方向電圧（例えば４Ｖ）が速やかにまずＶＦ１に戻るようにする。
しかる後、前記スイッチを開放し、温度上昇後のＶＦ２への変化を捉え、ＶＦ１との差分を検出して劣化の判定を行うようにしたものである。
さらに、ＶＦ１をサンプルホールドした値を基準に、変化しているＶＦ２との差分を差動検出回路で検出しするように構成し、この差分を連続的に捉えられるようにした。
【０００８】
直列抵抗分の検出に当っては、通常の点灯電流より大きな加熱用電流を印加中に順方向電圧を測定すると、直列抵抗分が正常のものでは、温度上昇と共に順方向電圧が低下するのに対し、直列抵抗分が異常に大きいものはむしろ上昇していく傾向があることを見出した。
そこで、この変化を捉えるようにして、ＥＳＤ劣化による並列抵抗成分検出と平行して、直列抵抗成分の異常も検出できるようにしたものである。
【０００９】
【実施例】
以下本発明を図面に基づいて説明する。
図４は被測定ＬＥＤの劣化成分を含む等価回路を示す。
抵抗ＲｐはＥＳＤ等による劣化により生ずるＰＮ接合と並列に存在する漏れ抵抗分、Ｒｓはクラックやボンディング不良により生ずる直列に存在する抵抗分を示す。
ＣｓはＬＥＤに並列に存在するストレーキャパシタンス（浮遊容量分）を示す。
【００１０】
図５は図４に示すＬＥＤに印加した電流Ｉと電圧ＶＦとの関係を模擬的に示したものである。正常なダイオードは電圧ＶＦが印加電流Ｉの対数にほぼ比例するのに対し、Ｒｐに関しては電流が例えば１μＡ以下の微小な領域においてその影響が表れはじめ、特に０．１μＡ以下で顕著に現れるようになる。またＲｓに関しては電流Ｉが大きな領域において顕著に表れることを示す。
【００１１】
図１は本発明の検出装置の基本構成を示す図である。
図１において、ＬＥＤは被測定ＬＥＤ、ＲｐはＬＥＤの内部で並列に存在すると見なせる漏れ抵抗分、ＣｓはＬＥＤに並列に存在するストレーキャパシタンス（浮遊容量分）、１１は０．１μＡ定電流源、１２はＬＥＤに温度上昇を与える第２の電流源（例えば１００ｍＡ以上）、１３は高入力抵抗バッファーアンプ、スイッチ１４とキャパシター１５およびＯＰアンプ１６とで構成される回路は、ＬＥＤの温度上昇前の初期ＶＦ値（＝ＶＦ１）をサンプルホールドするための第一のサンプルホールド回路である。１７はバッファーアンプ１３の入力端子と第一のサンプルホールド回路出力間を制御信号に従って低インピーダンスで短絡する光結合ＦＥＴのスイッチ素子である。１８は信号切換えスイッチ、１９は差動増幅器で、二つの入力端子への入力の差動分のみを検出・増幅する回路、スイッチ２０とキャパシター２１およびバッファーアンプ２２で構成される回路は第２のサンプルホールド回路である。２４は制御信号発生部で図１の例では４種の制御信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを発生する。
【００１２】
図２は、以上の構成要素から構成される本装置の動作を示すタイミング図である。
図２に於いて縦軸を電圧（又は電流），横軸を時間にとり、第一の定電流及び第二の電流による電圧の変化と制御信号との関係を表している。制御信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの波形において、立ち上がり部をＯＮ，立ち下がり部をＯＦＦのタイミングとして表している。
ＬＥＤを本測定装置に接続したら、定電流源１１より常時ＬＥＤにＶＦ測定電流０．１μＡを印加しておく。この０．１μＡ印加中、制御信号Ａによりスイッチ１４をＯＮしてＬＥＤの温度上昇前の０．１μＡにおけるＶＦ値ＶＦ１をサンプルホールドする。つぎに、制御信号Ｂの指示により、スイッチ２３を、第二の電流源１２の出力（例えば１００ｍＡ）がＬＥＤへ印加されるよう切換える。加熱に必要な一定時間経過後、制御信号Ｂの指示により、この１００ｍＡの印加をＯＦＦにすると同時に、制御信号ＣによりＦＥＴスイッチ素子１７をＯＮする。
【００１３】
ＬＥＤに１００ｍＡ印加中はＶＦ値は例えば約４Ｖ位で、ＬＥＤと並列に存在するキャパシター成分Ｃｓにこの高いＶＦ値がチャージされている。従って印加電流Ｉを１００ｍＡから０．１μＡに切換えたとき、このＦＥＴスイッチ素子１７がないと、回路のインピーダンスが高いため、０．１μＡ相当のＶＦ値に戻るまで大きな放電時間を要してしまう。例えばＲｐが２０ＭΩ、キャパシタンスＣｓが１００ｐＦとすると、時定数は２ｍＳとなり、ＶＦ２に戻るまで１０ｍＳ程度を要することになる。
【００１４】
ところで、温度上昇用電流印加による接合部の温度上昇は、その電流を取除いた直後から元の温度に戻り始めるが、その速度は前記応答時間に比して、無視できない短時間である。
そこで、スイッチ素子１７をＯＮにして、Ｃｓの電荷を放電させ、速やかにＶＦ値をまず加熱用電流印加前のＶＦ１に等しくするようにする。
このスイッチ素子１７をＯＮする時間はディスチャージに必要な時間だけでよく、例えば数十μＳとする。加熱用の電流印加により、ＬＥＤの接合部は温度上昇し、直列抵抗Ｒｓが低ければ、温度上昇に応じてＶＦ値がやや低下する。その値は温度上昇が一定であれば、正常なＬＥＤでは一定の値を示し半導体の温度係数の一つである。測定電流Ｉが０．１μＡに戻った場合も、ＶＦ２はＶＦ１に対し温度上昇分だけ一定の低下した値を示す。図２でＶＦはスイッチ素子１７による放電により一旦ＶＦ１と等しい値に戻り、放電が終了した後も、引き続き新しいＶＦ値（＝ＶＦ２）に向かって若干の応答特性をもって変化する。時間の経過と共に、温度が元に戻っていくことにより、ＶＦ２値もＶＦ１と等しい値に戻っていく。△ＶＦ１＝ＶＦ２−ＶＦ１は図２の曲線部に示すような経過をとる。
【００１５】
差動増幅器１９の一方の入力端子に予めサンプルホールドしておいたＶＦ１（＝Ｖｈ）を加え、もう一方の端子にＶＦ２測定値を加えて差動検出することにより、この差動増幅器出力電圧Ｖｏより△ＶＦ値（ＶＦ２−ＶＦ１）を検出することが出来る。このとき△ＶＦの検出が必要なのはスイッチ素子１７の“ＯＮ”が終了した後なので、加熱電流印加中の大きなＶＦ値が、差動増幅器に印加されないように、制御信号Ｂにより、スイッチ１８を第一のサンプルホールド回路側に切換えておき、差動増幅器の両端子とも入力をＶＦ１として、△ＶＦがゼロになるようにしている。
第二のサンプルホールド回路は、変化している△ＶＦ値の一定期間後の値を、制御信号Ｄによりサンプルホールドすることにより、ほぼ最大値に近い値をＶｏｈとしてＡ―Ｄ変換用の一定信号として出力する。
【００１６】
印加電流と、ＬＥＤの品種が同じで、温度係数も同じであれば、ＬＥＤが正常品のときこの△ＶＦ値はほぼ同じ特性を示すことはすでに述べた。しかし、ＥＳＤ等により劣化を生じると、接合部と並列に等価的に漏れ抵抗分Ｒｐが存在した状態となるが、測定電流Ｉ×Ｒｐの値がＰＮ接合の電圧降下と同じレベル以下になると、測定電流の多くはＲｐの側に流れるようになり、Ｒｐの影響が顕著に現れるようになる。すなわち、加熱や大電流印加による僅かなＲｐの変化が△ＶＦとして現れ、僅かな劣化でも検出できるようになる。測定電流が一桁増えると、結果として検出できるＲｐの影響は一桁減少する。このため測定電流を１μＡ以下、望ましくは０．１μＡのレベルで測定を行うことは、より僅かな劣化を検出するために有効な手段となる。
【００１７】
つぎに直列抵抗成分Ｒｓの検出法について説明する。
前述した△ＶＦ１検出法により、Ｒｓが大きければ温度上昇が大きくなるので、△ＶＦ１が大きくなり、Ｒｓが正常品より大きいことをある程度判別できる。しかし、この方法は直接的なＲｓの検出方法とは言えない。加熱用大電流印加時、Ｒｓが小さければ温度上昇によりＶＦ値は低下するが、Ｒｓが大きくなるに従いＩ×Ｒｓの成分の比率が増すと、むしろＲｓの温度上昇による増大により、トータルのＶＦ値は逆に加熱と共に増大することを見出した。この場合の加熱電流は、対象素子の最大許容電流値に近い電流を印加するのが効果的である。
【００１８】
図３はこの状況を示す図で、図２の一部を拡大して示したものである。図３において線ａは加熱電流印加時においてＲｓが正常値のものが示すＶＦを表す線で、Ｒｓが増加するに従って線ａは矢印のように線ｂの方向に移動する。加熱電流印加直後のＶＦ値ＶＦ１０をまず測定し、つぎに加熱電流を取除く前の加熱状態におけるＶＦ値ＶＦ２０を測定する。ここで、まずＶＦ１０が正常品と比較し異常に大きければ、不具合と判定する。また△ＶＦ２＝ＶＦ２０−ＶＦ１０を測定し正の大きな値を示せば不具合と判定する。△ＶＦ２の測定方法に関しては、高速Ａ―Ｄ変換機でＶＦ１０とＶＦ２０を計測し、その差を求める方法がある。または、ＶＦ１０をサンプルホールドしＶＦ２０からＶＦ１０のサンプルホールド値を差し引くことにより求める方法もある。
このようにして、ＥＳＤ劣化による並列漏れ抵抗分を検出する一連のシーケンスの中で、直列抵抗過大の不具合も検出できる。
【発明の効果】
本発明の方法によれば、従来測定が困難であった通常の点灯試験では検出できないＬＥＤの半劣化状態を正確、簡単に検知できるので、ＬＥＤの検査精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の一例を示す系統図
【図２】図１の装置の動作を説明する図
【図３】図１の装置の動作を説明する図
【図４】ＬＥＤの仮想抵抗，浮遊容量を表す概念図
【図５】ＬＥＤの電流一電圧特性を示す図
【符号の説明】
ＬＥＤ・・・・・・・発光ダイオード
ＶＦ１・・・・・・・第１の順方向電圧
ＶＦ２・・・・・・・第２の順方向電圧
Ｒｐ・・・・・・・・並列抵抗分
Ｒｓ・・・・・・・・直列
Ｃｓ・・・・・・・・ストレーキャパシタンス（浮遊容量分）
１２・・・・・・・・定電流源
１３・・・・・・・・高入力抵抗バッファーアンプ
１４・・・・・・・・スイッチ
１５・・・・・・・・キャパシター
１６・・・・・・・・ＯＰアンプ
１７・・・・・・・・スイッチ素子
１８・・・・・・・・スイッチ
１９・・・・・・・・差動増幅器
２０・・・・・・・・スイッチ
２１・・・・・・・・キャパシター
２２・・・・・・・・バッファーアンプ
２３・・・・・・・・スイッチ
２４・・・・・・・・制御信号発生部
【要約】【課題】
ＬＥＤの劣化を検査するに際し、測定精度のもっとも良い１μＡ以下の微小電流で検査するようにする。
また、微小電流を用いたときに生ずる浮遊容量による悪影響を可及的に少なくする。
更にＬＥＤの並列・直列の抵抗成分として表れる二種の劣化を同時に測定する。
【解決手段】
ＬＥＤに１μＡ以下の微小電流を流して第一の電圧を測定し、次いで加熱用の電流を流してＬＥＤを加熱した後、再び１μＡ以下の同じ値の電流を流して第二の電圧を測定し、両者の差によってＬＥＤの劣化を測定する方法において、加熱用電流を遮断した直後に、ＬＥＤの浮遊容量に生じた電荷を放出させ、速やかに第一の電圧のレベルまでリセットした後、加熱されたＬＥＤの温度が下らないうちに第二の電圧を測定することにより、ＬＥＤの並列・直列抵抗成分として表れる劣化を同時に且つ正確に検出できる。
【選択図】                    図１【図１】
0003549160.tif 000002
【図２】
0003549160.tif 000003
【図３】
0003549160.tif 000004
【図４】
0003549160.tif 000005
【図５】
0003549160.tif 000006