(57)【要約】【課題】静電破壊やクラックによる劣化のあるＬＥＤを簡単，確実に選別する。【解決手段】１．  １μＡ以下の微弱定電流をＬＥＤの順方向に印加して第１の電圧を測定し、一定値以下のものを排除する。次いで、その約１０倍の電流を印加して、第２の電圧を測定し、第１の電圧との差の値により最終選別を行う。２．  ０．０１μＡ〜１ｍＡの範囲の複数の定電流をＬＥＤに流し、そのときの電圧が電流値の対数と比例するか歪かにより選別を行う。【選択図】図１
2004170311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査ＬＥＤのＰＮ接合の順方向に、１μＡ以下の定電流を流して、第１の電圧を測定し、第１の電圧が予め定められた一定基準電圧以上のものを適正と判断する第一の検査工程と、
第一の検査工程で適正と判断されたＬＥＤに、第一の検査工程で用いた定電流の約１０倍の定電流を流して、第二の電圧を測定し、第一の電圧と第二の電圧との差が予め定められた一定の範囲内にあるものを適正と判断する第二の検査工程、
とからなるＬＥＤの劣化検査方法。
【請求項２】
被検査ＬＥＤのＰＮ接合の順方向に、０．０１μＡ以上、１０ｍＡ以下の範囲内に含まれる値の異なる複数の定電流を順次に流して夫々の電圧を測定し、
その電圧値が、印加電流の全範囲に亘ってその対数値に対して直線的に比例関係にあるものを適正と判断する、ＬＥＤの劣化検査方法。
【請求項３】
正常なＬＥＤであればＰＮ接合の順方向に、約０．１μＡ以下の電流が流れるように定電圧電源の電圧を設定し、
被検査ＬＥＤに前記電圧を印加し、予め定められた一定基準電流値以下の電流値のものを適正と判断する、ＬＥＤの劣化検査方法。
【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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＥＤ製造工程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、静電破壊やクラックによる劣化品は検出できない。
このため、特に静電破壊やクラックによる劣化品を検査する方法としては、ＬＥＤに逆電圧を印加し、その際に生じる漏れ電流の有無によって検査を行う方法がある。
しかしながら、この方法においても漏れ電流の有無と、劣化との相関関係が不安定で信頼性が低く、劣化品を確実に検出することは困難であった。
これらの問題を解決する一方法として、特開２００２−１５６４０２号の方法が提案されている。
この方法はＰＮ接合の順方向に１乃至１０μＡ程度の測定用電流を流すと共に、接合を加熱するための電流をパルス状に流し、温度の異なる二点における電圧の変化によって劣化を判定しようとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開２００２−１５６４０２号に示された方法は、測定用電流とは別個に加熱用電流を必要とし、温度の設定も容易ではない。
本発明は、そのような特殊な手段を必要とすることなく劣化を簡単且つ確実に検出しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、静電破壊や、機械的衝撃によって発生したクラックによって劣化したＬＥＤが、ＬＥＤの検査や点灯に通常使用する電流（ミリアンペアのオーダー）の１万分の１程度の微弱な電流（約０．１マイクロアンペア）付近で、特異な電流‐電圧特性を示すことを発見し、これを用いた劣化したＬＥＤの検査方法を提案するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の方法を実施するために用いられるＬＥＤ検査装置の基本的構成を示すブロック図である。
図１において、１は定電流電源でマイクロアンペア（μＡ）からミリアンペア（ｍＡ）のオーダーの定電流を可変的に外部に供給できる能力を有している。
ＬＥＤは被検査発光ダイオードで検査装置に容易に着脱できるように取付けられる。
Ｒｐは被検査ＬＥＤが劣化している場合に生じる仮想的抵抗である。劣化が全くない理想的ＬＥＤの場合は、Ｒｐは存在しないが、劣化が生ずると、Ｒｐはメグオーム（ＭΩ）オーダーの抵抗値になる。
２は高入力抵抗バッファーアンプ，３はＡ−Ｄ変換器，４は制御・演算回路で、定電流電源１の電流Ｉｆを制御する制御回路と、順方向電圧値ＶＦを演算して基準値と比較するための演算回路が合体したものである。
Ｉｆは、定電流電源１から、ＬＥＤに印加される電流を示す。
ＶＦは、ＬＥＤ端子間の順方向電圧を示す。
【０００６】
劣化が全くない、即ちＲｐが存在しない理想的ＬＥＤのＰＮ接合の電圧（ｖ），電流（Ｉ）特性は、下記の一般式で表される。
Ｉ＝Ｉｏ｛ｅｘｐ（ｅＶ／ＫＢ・Ｔ）−１｝
ここで、ｅ  ：電荷量
ＫＢ  ：ボルッマン係数
Ｔ  ：絶対温度
電圧Ｖは、電流Ｉの対数に比例している。
反対にＲｐが存在し、その値が正常値に比べて低い場合は、上記数式に示す比例関係は維持できなくなる。
本発明者はＬＥＤに０．１μＡ程度の微弱電流を流した場合は、この傾向が特に顕著に表れることを発見し、実験により確認した。
本発明はその点に着目しＬＥＤの劣化品を検知しようとするものである。
【０００７】
図２のグラフは上記関係を説明するグラフで、このグラフは図１のブロック図に示す装置により、複数のＬＥＤを測定した結果得られたものである。
縦軸には電圧ＶＦを、横軸には電流Ｉｆを対数目盛りによって表している。
グラフ上の線ａは、正常な（劣化のほとんどない）ＬＥＤが示す特性を表している。
定電流電源１により、電流を０．０１μＡから１０ｍＡの範囲に増加させると、電圧ＶＦもほぼ直線的に増加する。
点線ｂ，ｃ，ｄで表した曲線は劣化のあるＬＥＤの示す特性である。
ｂは劣化程度が少なく、ｄは劣化程度の大きいもので、ｃはその中間である。
【０００８】
このグラフより明らかな如く、０．１μＡの印加電流において、ａとｂ，ｃ，ｄは電圧ＶＦに顕著な有意の差が生じている。
しかし、電流が０．１ｍＡを超えると、何れもａの直線に収斂し、有意な差は生じなくなる。
従って、０．１μＡ程度の微弱電流を流したときのＶＦ１を測定すれば、正常品と非正常品の第１の選択ができる。
図１に示す演算回路４に、基準データとしてＶＦ１が２．０Ｖ以上のものを合格の基準値として入力しておけばａのみが合格品となり、ｂ，ｃ，ｄは不合格品となる。
基準データとしてＶＦ１が１．８Ｖ以上のものを合格の基準値として入力しておけばａ，ｂが合格品、ｃ，ｄが不合格品となる。
請求項１の発明においてはこれが第一の検査工程となる。
Ｉｆの最適電流値とＶＦの最適電圧値は、測定するＬＥＤの規格や型式等により異なるので、特定の数値を規定することは難しいが、ＰＮ接合の良否の測定に用いられる電流が通常１ｍＡ以上であるのに対し、その一万分の１以下の微弱電流を用いることが本発明の特徴の一つである。
【０００９】
次に、上記第一の検査工程において合格の判定がされたものについて、制御・演算回路４から定電流電源１に対し、電流値を約１μＡに引き上げるよう指示が行われ、それによって生じた電圧ＶＦ２を測定する。Ａ−Ｄ変換器３にはＶＦ１が記憶されているので、制御・演算回路１においてＶＦ２とＶＦ１の差が算出され、これが基準データと比較され、一定値を超えたものを不合格品と判定する。例えば、ＶＦ１−ＶＦ２を０．３Ｖ以下と基準データを与えておくと、ａは合格となりｂは不合格となる。
請求項１の発明において、これが第二の検査工程となる。
請求項１の発明においては、第一の検査工程によって、第一段階の選別を行い、第一段階の選別を通過したものについて、第二の検査工程において第二段階の選別を行うので、従来選別が困難であった劣化品を正確で確実に判定できる特徴がある。
【００１０】
「０００６」項記載の数式及び図２のグラフから明らかな如く、劣化の少ないＬＥＤは０．１μＡから０．１ｍＡの範囲に亘って電流‐電圧特性がほぼ直線的（比例的）に変化する特徴がある。
従って、被検査ＬＥＤに０．１μＡから０．１ｍＡまでの電流を１０倍ずつ段階的に加え、そのときのＶＦがほぼ直線的に増加すればそのＬＥＤは正常であると判定できることが明らかである。
請求項２の発明はこの方法に関するものである。
【００１１】
具体的には図１に示すと同じ装置を用い、定電流電源１からは最初０．１μＡの電流をＬＥＤに流し、そのときのＶＦをＡ−Ｄ変換器３で測定し記憶する。
次に制御・演算回路４の指示により、１０倍の電流１μＡを流し、そのときの電圧ＶＦを測定する。
同様に電流を１０倍ずつ増加し、ＶＦが比例的に増加するかを演算し、これが基準値を外れた場合は不合格品と判定する。
【００１２】
図２のグラフに示す特性曲線によると、微少な定電流、特に０．１μＡ以下においては、被検査ＬＥＤの電圧ＶＦに劣化の有無によって顕著な差が表れるが、この付近で電圧ＶＦを一定とすれば、被検査ＬＥＤを流れる電流値Ｉｆによっても劣化したＬＥＤを検出できることが明らかである。請求項３の発明はこの方法に関するものである。
図２において、電圧ＶＦを定電圧例えば１．５Ｖに設定すると、正常品ａでは電流はほぼ流れないのに対し、ｂでは０．０１μＡ，ｃでは０．１μＡ，ｄでは１．８μＡ程度の電流が流れることが判る。
【００１３】
図３はこれを測定する装置の一例を示すブロック図で、５は定電圧電源，６は電流検出用アンプ，Ｒは被測定ＬＥＤに直列に接続された抵抗，ＶＲは抵抗Ｒの両端にかかる電圧である。
その他図１と同一部分には同一の記号を用いている。
この装置において、定電圧電源５の電圧及び抵抗Ｒの値を調整し、正常なＬＥＤの場合はＰＮ接合に流れる電流が例えば０．０１μＡ以下になるように調整した後、正常なＬＥＤを取外し、その代わりに被検査ＬＥＤを挿入し、そのときのＩｆの値を測定する。その値が基準値より大きいものは不良品と判別する。
【００１４】
上記三方法は、夫々単独で用いても効果のあるものであるが、例えば請求項１に示す方法と請求項２或いは３に示す方法を併用してもよく、その場合はより正確で精度の高い検査を行うことができる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、従来測定が非常に困難であったＬＥＤの劣化を正確，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】ＬＥＤ検査装置の基本的構成を示すブロック図
【図２】図１のブロック図に示す装置により、複数のＬＥＤを測定した結果を示すグラフ。
【図３】定電圧電源を用いて、ＬＥＤの電流を測定する装置の一例を示すブロック図。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・・定電流電源
ＬＥＤ・・・・・・・・被検査発光ダイオード
Ｒｐ・・・・・・・・・仮想抵抗
２・・・・・・・・・・高入力抵抗バッファーアンプ
３・・・・・・・・・・Ａ−Ｄ変換器
４・・・・・・・・・・制御・演算回路
Ｉｆ・・・・・・・・・ＬＥＤに印加される電流
ＶＦ・・・・・・・・・ＬＥＤ端子間の順方向電圧
５・・・・・・・・・・定電圧電源
６・・・・・・・・・・電流検出用アンプ
Ｒ・・・・・・・・・・被測定ＬＥＤに直列に接続された抵抗
ＶＲ ・・・・・・・・・抵抗Ｒの両端にかかる電圧
【図１】
2004170311.tif 000003
【図２】
2004170311.tif 000004
【図３】
2004170311.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成15年4月14日(2003.4.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】定電流電源から、被検査ＬＥＤのＰＮ接合の順方向に、１μＡ以下の定電流を流し、
被検査ＬＥＤの端子間の電圧（ＶＦ１）をＡ−Ｄ変換器で測定すると共に記憶させ、
ＶＦ１を制御・演算回路で、予め入力してある基準値と比較し、
ＶＦ１が基準値の範囲内と判断した場合は、前記定電流電源に電流を約１０倍に引き上げるよう指示を出し、
被検査ＬＥＤの電流が約１０倍に引き上げられた状態で被検査ＬＥＤの端子間の電圧（ＶＦ２）をＡ−Ｄ変換器で測定し、
制御・演算回路でＶＦ１とＶＦ２の差を算出し、
その値が予め制御・演算回路に入力されている基準値の範囲内である場合を合格と判定するＬＥＤの劣化検査方法。
【請求項２】定電流電源から、被検査ＬＥＤのＰＮ接合の順方向に、０．０１μＡ以上の定電流を流し、
被検査ＬＥＤの端子間の電圧（ＶＦ１）をＡ−Ｄ変換器で測定すると共に記憶させ、
ＶＦ１を制御・演算回路で、予め入力してある基準値と比較し、
ＶＦ１が基準値の範囲内と判断した場合は、前記定電流電源に電流を約１０倍に引き上げるよう指示を出し、
被検査ＬＥＤの電流が約１０倍に引き上げられた状態で被検査ＬＥＤの端子間の電圧（ＶＦ２）をＡ−Ｄ変換器で測定し、
制御・演算回路でＶＦ１とＶＦ２の差を算出し、
その値が予め制御・演算回路に入力されている基準値の範囲内である場合は前記定電流電源に、更に電流を約１０倍に引き上げるように指示し、
以下電流値が１０ｍＡ以下の範囲までこれを繰り返し、
その電圧値が全範囲に亘ってその対数値に対して直線的に比例関係にあるものを適正と判断するＬＥＤの劣化検査方法。
【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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＥＤ製造工程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、静電破壊やクラックによる劣化品は検出できない。
このため、特に静電破壊やクラックによる劣化品を検査する方法としては、ＬＥＤに逆電圧を印加し、その際に生じる漏れ電流の有無によって検査を行う方法がある。
しかしながら、この方法においても漏れ電流の有無と、劣化との相関関係が不安定で信頼性が低く、劣化品を確実に検出することは困難であった。
これらの問題を解決する一方法として、特開２００２−１５６４０２号の方法が提案されている。
この方法はＰＮ接合の順方向に１乃至１０μＡ程度の測定用電流を流すと共に、接合を加熱するための電流をパルス状に流し、温度の異なる二点における電圧の変化によって劣化を判定しようとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開２００２−１５６４０２号に示された方法は、測定用電流とは別個に加熱用電流を必要とし、温度の設定も容易ではない。
本発明は、そのような特殊な手段を必要とすることなく劣化を簡単且つ確実に検出しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、静電破壊や、機械的衝撃によって発生したクラックによって劣化したＬＥＤが、ＬＥＤの検査や点灯に通常使用する電流（ミリアンペアのオーダー）の１万分の１程度の微弱な電流（約０．１マイクロアンペア）付近で、特異な電流‐電圧特性を示すことを発見し、これを用いた劣化したＬＥＤの検査方法を提案するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の方法を実施するために用いられるＬＥＤ検査装置の基本的構成を示すブロック図である。
図１において、１は定電流電源でマイクロアンペア（μＡ）からミリアンペア（ｍＡ）のオーダーの定電流を可変的に外部に供給できる能力を有している。
ＬＥＤは被検査発光ダイオードで検査装置に容易に着脱できるように取付けられる。
Ｒｐは被検査ＬＥＤが劣化している場合に生じる仮想的抵抗である。劣化が全くない理想的ＬＥＤの場合は、Ｒｐは存在しないが、劣化が生ずると、Ｒｐはメグオーム（ＭΩ）オーダーの抵抗値になる。
２は高入力抵抗バッファーアンプ，３はＡ−Ｄ変換器，４は制御・演算回路で、定電流電源１の電流Ｉｆを制御する制御回路と、順方向電圧値ＶＦを演算して基準値と比較するための演算回路が合体したものである。
Ｉｆは、定電流電源１から、ＬＥＤに印加される電流を示す。
ＶＦは、ＬＥＤ端子間の順方向電圧を示す。
【０００６】
劣化が全くない、即ちＲｐが存在しない理想的ＬＥＤのＰＮ接合の電圧（ｖ），電流（Ｉ）特性は、下記の一般式で表される。
Ｉ＝Ｉｏ｛ｅｘｐ（ｅＶ／ＫＢ・Ｔ）−１｝
ここで、ｅ  ：電荷量
ＫＢ  ：ボルッマン係数
Ｔ  ：絶対温度
電圧Ｖは、電流Ｉの対数に比例している。
反対にＲｐが存在し、その値が正常値に比べて低い場合は、上記数式に示す比例関係は維持できなくなる。
本発明者はＬＥＤに０．１μＡ程度の微弱電流を流した場合は、この傾向が特に顕著に表れることを発見し、実験により確認した。
本発明はその点に着目しＬＥＤの劣化品を検知しようとするものである。
【０００７】
図２のグラフは上記関係を説明するグラフで、このグラフは図１のブロック図に示す装置により、複数のＬＥＤを測定した結果得られたものである。
縦軸には電圧ＶＦを、横軸には電流Ｉｆを対数目盛りによって表している。
グラフ上の線ａは、正常な（劣化のほとんどない）ＬＥＤが示す特性を表している。
定電流電源１により、電流を０．０１μＡから１０ｍＡの範囲に増加させると、電圧ＶＦもほぼ直線的に増加する。
点線ｂ，ｃ，ｄで表した曲線は劣化のあるＬＥＤの示す特性である。
ｂは劣化程度が少なく、ｄは劣化程度の大きいもので、ｃはその中間である。
【０００８】
このグラフより明らかな如く、０．１μＡの印加電流において、ａとｂ，ｃ，ｄは電圧ＶＦに顕著な有意の差が生じている。
しかし、電流が０．１ｍＡを超えると、何れもａの直線に収斂し、有意な差は生じなくなる。
従って、０．１μＡ程度の微弱電流を流したときのＶＦ１を測定すれば、正常品と非正常品の第１の選択ができる。
図１に示す演算回路４に、基準データとしてＶＦ１が２．０Ｖ以上のものを合格の基準値として入力しておけばａのみが合格品となり、ｂ，ｃ，ｄは不合格品となる。
基準データとしてＶＦ１が１．８Ｖ以上のものを合格の基準値として入力しておけばａ，ｂが合格品、ｃ，ｄが不合格品となる。
請求項１の発明においてはこれが第一の検査工程となる。
Ｉｆの最適電流値とＶＦの最適電圧値は、測定するＬＥＤの規格や型式等により異なるので、特定の数値を規定することは難しいが、ＰＮ接合の良否の測定に用いられる電流が通常１ｍＡ以上であるのに対し、その一万分の１以下の微弱電流を用いることが本発明の特徴の一つである。
【０００９】
次に、上記第一の検査工程において合格の判定がされたものについて、制御・演算回路４から定電流電源１に対し、電流値を約１μＡに引き上げるよう指示が行われ、それによって生じた電圧ＶＦ２を測定する。Ａ−Ｄ変換器３にはＶＦ１が記憶されているので、制御・演算回路１においてＶＦ２とＶＦ１の差が算出され、これが基準データと比較され、一定値を超えたものを不合格品と判定する。例えば、ＶＦ１−ＶＦ２を０．３Ｖ以下と基準データを与えておくと、ａは合格となりｂは不合格となる。
請求項１の発明において、これが第二の検査工程となる。
請求項１の発明においては、第一の検査工程によって、第一段階の選別を行い、第一段階の選別を通過したものについて、第二の検査工程において第二段階の選別を行うので、従来選別が困難であった劣化品を正確で確実に判定できる特徴がある。
【００１０】
「０００６」項記載の数式及び図２のグラフから明らかな如く、劣化の少ないＬＥＤは０．１μＡから０．１ｍＡの範囲に亘って電流‐電圧特性がほぼ直線的（比例的）に変化する特徴がある。
従って、被検査ＬＥＤに０．１μＡから０．１ｍＡまでの電流を１０倍ずつ段階的に加え、そのときのＶＦがほぼ直線的に増加すればそのＬＥＤは正常であると判定できることが明らかである。
請求項２の発明はこの方法に関するものである。
【００１１】
具体的には図１に示すと同じ装置を用い、定電流電源１からは最初０．１μＡの電流をＬＥＤに流し、そのときのＶＦをＡ−Ｄ変換器３で測定し記憶する。
次に制御・演算回路４の指示により、１０倍の電流１μＡを流し、そのときの電圧ＶＦを測定する。
同様に電流を１０倍ずつ増加し、ＶＦが比例的に増加するかを演算し、これが基準値を外れた場合は不合格品と判定する。
【００１２】
上記二方法は、夫々単独で用いても効果のあるものであるが、例えば請求項１に示す方法と請求項２に示す方法を併用してもよく、その場合はより正確で精度の高い検査を行うことができる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、従来測定が非常に困難であったＬＥＤの劣化を正確，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】ＬＥＤ検査装置の基本的構成を示すブロック図
【図２】図１のブロック図に示す装置により、複数のＬＥＤを測定した結果を示すグラフ。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・・定電流電源
ＬＥＤ・・・・・・・・被検査発光ダイオード
Ｒｐ・・・・・・・・・仮想抵抗
２・・・・・・・・・・高入力抵抗バッファーアンプ
３・・・・・・・・・・Ａ−Ｄ変換器
４・・・・・・・・・・制御・演算回路
Ｉｆ・・・・・・・・・ＬＥＤに印加される電流
ＶＦ・・・・・・・・・ＬＥＤ端子間の順方向電圧