(57)【要約】【課題】ＬＥＤ素子等の光源の全光束を測るのに積分半球を使うとき、平面ミラーの開口部に光源を一個ずつ配置して測定していたためスループットが悪く、量産時の全数検査に適さなかった。【解決手段】検査装置は、積分半球１１と、光検出器１２と、プローブカード１３と、ＸＹＺテーブル１４とを備えている。積分半球１１の中心部の開口部に、ＬＥＤ素子３０が連結して配列した集合基板１７を配置し、ＸＹＺテーブル１３にとりつけたプローブカード１４で各ＬＥＤ素子３０を個別に点灯し全光束を測る。このときプローブカード１３には複数の探針１３ａがあり、プローブカード１３は探針１３ａを介して同時に複数のＬＥＤ素子３０と接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子から出射する光束を光拡散材料により均一化して測る半導体発光装置の検査方法において、
複数の前記半導体発光素子を配列し連結させた集合基板を積分半球の曲率中心付近又は積分球の周辺部にセットし、
前記集合基板の半導体発光素子にプローブカードの探針を接触させ、
前記半導体発光素子を順次発光させて各半導体発光素子の全光束を測ることを特徴とする半導体発光装置の検査方法。
【請求項２】
半導体発光素子から出射する光束を光拡散材料により均一化して測る半導体発光装置の検査装置において、
複数の半導体発光素子を配列し連結させた集合基板を配置するための開口部が、曲率中心に形成された積分半球又は周辺部に形成された積分球と、
前記積分半球又は積分球に取り付けた前記光検出器と、
可動台と、
前記可動台に取り付けられ、複数の探針を備えたプローブカードと、
前記可動台を移動させて前記プローブカーの前記探針を前記集合基板上の複数の前記半導体発光素子と電気的に接続し、前記半導体発光素子を個別に点灯させる手段と、
を備えることを特徴とする半導体発光装置の検査装置。
【請求項３】
前記プローブカードが前記集合基板の一部の領域に接触した後、別の領域と接触する請求項２に記載の半導体発光装置の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置に対する全光束測定のスループットが向上した半導体発光装置の検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子（以後とくに断らない限りＬＥＤ素子と呼ぶ）を出荷するときには、全てのＬＥＤ素子の電気的特性を測るとともに限定的な光学的特性検査を行なうことが多い。この光学的特性検査とは、例えば特定の方位角における輝度・色度を測定するようなものである。これに対し、ふつう製品仕様書には積分球を使って計測するＬＥＤ素子の全光束を示している。しかしながら全光束の測定はスループットが低いので量産時には抜き取り検査となる。
【０００３】
積分球を使った測定は次のようになる。先ず内壁に光拡散材料を塗布した積分球内に被測定光源を配し、この被測定光源を点灯する。被測定光源が発する光束は、光拡散材料によって多重反射し、被測定光源の配光特性を積分して内壁を均一な照度とする。その照度を積分球に接続した受光器で測定する。この測定値と全光束が既知の全光束標準電球の出力とを比較し被測定光源の全光束を求める。
【０００４】
この測定方法は、被測定光源を測定するたびに被測定光源を積分球の内部に一個ずつ配置せざるを得ず、スループットが低くなるため、前述のように量産に際し全数検査に適用できない。被測定光源を積分球の外部に設置した冶具に入れ、この冶具から光ファイバーで被測定光源の全光束を積分球内に導くようにするとある程度スループットが改善するが、やはりＬＥＤ素子を一個ずつ冶具に収納するため工数が多くなる。
【０００５】
以上の方法は全光束の測定毎に被測定光源を容器内に収納するからスループットが悪くなっていた。このようななかで被測光源が一方の方向だけに光を放射する場合には積分半球を使うと被測定光源の設置を容易にできる（特許文献１）。そこで積分半球を使った光束計を図４を使って説明する。
【０００６】
図４は特許文献１の図１を転写したもので、積分半球２の中心を通るようにして描いた光束計の断面図である。この光束計は、半球状の内壁に光拡散材料１を塗布した積分半球２と、積分半球２の内部半球面に受光窓を持つ光検出器６とを備えている。さらに積分半球２の曲率中心を通り、積分半球２の開口部をおおうように平面ミラー３を組み合わせる。この平面ミラー３の中心に被測定光源４を設置できるよう開口５を設ける。開口部５に被測定光源６を点灯冶具８で固定し、被測定光源６を点灯させて全光束を測定する。なお被測定光源４から光検出器６に向う直接光は遮光板７で遮っている。
【０００７】
このとき平面ミラー３と積分半球２は、あたかも点灯治具８又は支持具なしに被測定光源４が積分球内の空間で点灯したような状態を実現している。また、被測定光源４の半分は、積分空間の外すなわち平面ミラー３の外側に出ているため、開口部５に被測定光源４を配置するだけで良く、前述のような容器内に収納する工程がない。同時に被測定光源４の発熱も適切なヒートシンク等で積分半球２の外に放出できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１６７３８８号公報  （図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に示したような積分半球を使う方法では、全光束を測定するごとに平面ミラーの開口部にＬＥＤ素子を一個ずつ配置していた。このようなやりかたで量産ラインに導入しようとすると、搬送系が複雑になるうえ、スループットの大きな改善が望めない。
【００１０】
そこで本発明は、これらの課題に鑑み、量産ラインにおいて全ＬＥＤ素子の全光束を効率よく測定しながらＬＥＤ素子の搬送が簡単な検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため本発明の半導体発光装置の検査方法は、半導体発光素子から出射する光束を光拡散材料により均一化して測る半導体発光装置の検査方法において、
複数の前記半導体発光素子を配列し連結させた集合基板を積分半球の曲率中心付近又は積分球の周辺部にセットし、
前記集合基板の半導体発光素子にプローブカードの探針を接触させ、
前記半導体発光素子を順次発光させて各半導体発光素子の全光束を測ることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決するため本発明の半導体発光装置の検査装置は、半導体発光素子から出射する光束を光拡散材料により均一化して測る半導体発光装置の検査装置において、
複数の半導体発光素子を配列し連結させた集合基板を配置するための開口部が、曲率中心に形成された積分半球又は周辺部に形成された積分球と、
前記積分半球又は積分球に取り付けた前記光検出器と、
可動台と、
前記可動台に取り付けられ、複数の探針を備えたプローブカードと、
前記可動台を移動させて前記プローブカーの前記探針を前記集合基板上の複数の前記半導体発光素子と電気的に接続し、前記半導体発光素子を個別に点灯させる手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
前記プローブカードが前記集合基板の一部の領域に接触した後、別の領域と接触するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の半導体発光装置の検査装置は、多数の半導体発光装置が連結して配列する集合基板を測定対象としている。この集合基板を積分半球又は積分球の開口部に設置したら、可動台に取り付けたプローブカードが移動し、プローブカードが所望の位置に来たらプローブカードの探針と集合基板を接触させ、各半導体発光素子の全光束を測定する。
【００１５】
この際、プローブカードに含まれる複数の探針は、集合基板に含まれる複数の半導体発光素子と電気的に接続する。この状態で第一のＬＥＤ素子を点灯させ全光束を測定したら、次にプローブカードの探針を集合基板に接触させたまま第２のＬＥＤ素子を点灯させ全光束を測定する。これを繰り返しプローブカードの探針と接続する全てのＬＥＤ素子の測定が完了したら、可動台を使ってブローブカードを集合基板の第２の領域に移動し前述と同様の測定を繰り返す。
【００１６】
以上のようにして本発明の半導体発光装置の検査装置はＬＥＤ素子に係わる搬送を簡単化でき、さらにプローブカードの移動回数を減らすことでスループットを向上させている。
【００１７】
同様に本発明の半導体発光装置の検査方法は、多数の半導体発光装置が配列する集合基板を測定対象としている。集合基板を積分半球又は積分球の開口部に設置したら、プローブカードの探針を集合基板の第１の領域に接触させる。このときプローブカードに含まれる複数の探針は、第１の領域に含まれる複数の半導体発光素子と電気的に接続する。この状態で第１のＬＥＤ素子を点灯させ全光束を測定したら、次にプローブカードの探針を集合基板の第１の領域に接触させたまま第２のＬＥＤ素子を点灯させ全光束を測定する。これを繰り返し第１の領域に含まれる全てのＬＥＤ素子の全光束を測定する。これが完了したら、ブローブカードを集合基板の第２の領域に移動し前述と同様の測定を繰り返す。
【００１８】
以上のようにして本発明の半導体発光装置の検査方法はＬＥＤ素子に係わる搬送を簡単化でき、さらにプローブカードの移動回数を減らすことでスループットを向上させている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態における検査システムの説明図。
【図２】図１のプローブカードに係わる検査システムの説明図。
【図３】本発明の第２実施形態における検査システムの説明図。
【図４】従来例における検査システムの説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図１〜３を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお図面において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また説明のため部材の縮尺は適宜変更している。さらに特許請求の範囲に記載した発明特定事項との関係をカッコ内に記載している。
（第１実施形態）
【００２１】
図１により本発明の第１実施形態における検査装置を説明する。図１は本実施形態における検査システムの説明図である。図１に示した検査システムは、積分半球１１、光検出器１２、プローブカード１３、ＸＹＺテーブル１４（可動台）とともに点線で示した制御ブロック２０を備えている。
【００２２】
積分半球１１は、内面に光拡散材料１５が塗布されており、図中右上部に光検出器１２が取り付けられている。また積分半球１１の開口部を塞ぐように平面ミラー１６が取り付けられている。平面ミラー１６の下面は鏡面となっており、積分半球１１を積分球と等価なものとしている。平面ミラー１６は、中心部が開口し、ここに多数のＬＥＤ素子が連結して配列した集合基板１７が配置される。なお平面ミラー１６の下部には遮光板１８が取り付けられ、遮光板１８により集合基板１７に含まれるＬＥＤ素子から光検出器１２に向う直接光を遮っている。
【００２３】
プローブカード１３は、ＸＹＺテーブル１４の下面に取り付けられ、多数の探針１３ａ（プローブともいう）を備えている。ＸＹＺテーブル１４が下がり、プローブカード１３の探針１３ａが集合基板１７の上面に触れると、プローブカード１３に含まれる多数の探針１３ａが集合基板１７に含まれる多数のＬＥＤ素子と電気的に接続する。
【００２４】
制御ブロック２０は、ＸＹＺテーブル制御ブロック２１、点灯制御ブロック２２、計測制御ブロック２３及び中央制御ブロック２４を含んでいる。ＸＹＺテーブル制御ブロック２１はＸＹＺテーブル１４の上下左右方向の動作を制御する。点灯制御ブロック２２は、集合基板１７に含まれる一個のＬＥＤ素子に、プローブカード１３に含まれる探針１３ａの対を介して電流を供給し、このＬＥＤ素子を点灯する。なおこのとき探針１３ａ間の電圧も測っておく。計測制御ブロック２３は、光検出器１２へ電力を供給するとともに、光
検出器１２から測定データを受け取る。中央制御ブロック２４は、ＸＹＺテーブル制御ブロック２１、点灯制御ブロック２２及び計測制御ブロック２３との間で制御信号及びデータをやり取りし、検査システム全体の動作を制御する。
【００２５】
次に図１の検査システムにより本実施形態の検査方法を説明する。まず集合基板１７を積分半球１１の曲率中心、すなわち平面ミラー１６の開口部に配置する。続いてＸＹＺテーブル１４を使って集合基板１７の第１の領域にプローブカード１３に含まれる複数の探針１３ａを接触させる。なお集合基板１７の領域とは、ＬＥＤ素子が配列して連結する平面の一区画に対応し、それぞれの区画はプローブカード１３の探針１３ａが同時に接続する複数のＬＥＤ素子からなるものである。この第１の領域に含まれる第１のＬＥＤ素子に探針１３ａを介して点灯制御ブロック２２から所定の電流を供給する。これで第１のＬＥＤ素子が点灯するので電気特性とともに、光検出器１２を使って照度を測定する。制御ブロック２０は、予め標準光源から得ておいたデータにもとづき、この照度から全光束を換算し、ＬＥＤ素子の座標とともに記憶する。
【００２６】
第１のＬＥＤ素子の全光束を測り終えたら、プローブカード１３を固定したまま点灯制御ブロック２２で探針１３ａからなる対を切り替え、第２のＬＥＤ素子に電流を供給し、第１のＬＥＤ素子と同様に照度を測定し全光束を得る。
【００２７】
これを繰り返し第１の領域に含まれる全てのＬＥＤ素子を測定する。この測定が完了したら、ＸＹＺテーブル１４を上昇させプローブカード１３を集合基板１７から離し、プローブカード１３を集合基板１７の第２の領域に移動させる。そしてＸＹＺテーブル１４を下降しプローブカード１３の探針１３ａを集合基板１７に接触させ、第１の領域と同様に第２の領域に含まれるＬＥＤ素子の全光束を測定する。さらに集合基板１７の他の領域でも同様の操作を行い、集合基板１７に含まれる全てのＬＥＤ素子について全光束を測定する。制御ブロック２０は、測定データとＬＥＤ素子の座標に基づいて特性マップを作成する。
【００２８】
その後、集合基板１７を交換し同様の工程を繰り返す。集合基板１７には多数のＬＥＤ素子が含まれているので交換は手作業であっても大きな負荷とならない。自動供給としても比較的単純な搬送系で済む。ＬＥＤ素子の電極は数１００μｍ角程度あるので、集合基板１７の外形を基準としてプローブカード１３の位置合わせができる。またこの位置合わせに画像認識を採用すると合わせ位置精度が向上するので好ましい。
【００２９】
次に図２を用いて本実施形態における集合基板１７、プローブカード１３及び点灯制御ブロック２２の関係をさらに詳しく説明する。図２は図１のプローブカード１３に係わる検査システムの説明図である。なお図１とは上下を逆にして図示している。このため集合基板１７の下にプローブカード１３がある。一般に集合基板１７は１０ｃｍ角程度にすることが多く、このとき集合基板１７上には数１００から数１０００個のＬＥＤ素子が連結して配列している。図２では簡単のため３個のＬＥＤ素子３０を備えるものとして集合基板１７の断面を示した。個別のＬＥＤ素子３０は幅がＡであり、幅Ｂのブレードで集合基板１７を切断して得ることができる。なお説明を簡単化するため、図１で述べてきた第２の領域については省いている。
【００３０】
ＬＥＤ素子３０ごとに板材３８の上面に二個の電極３５、下面に２個の電極３７が形成され、電極３５と電極３７とはスルーホール３６で接続している。これらの電極３５（又は電極３７）はカソードとアノードに相当する。電極３５上には、サファイア基板の下面に発光層を含む半導体層を備えたＬＥＤダイ３３がフリップチップ実装され、ＬＥＤダイ３３の電極（図示せず）と電極３５はバンプ３４を介して接続している。ＬＥＤダイ３３、電極３５及び板材３８の表面は封止樹脂３２で封止されている。さらに封止樹脂３２の
側面を反射性樹脂３１が取り囲んでいる。反射性樹脂３１を点線に沿って切断すると所望のＬＥＤ素子３０が得られる。
【００３１】
プローブカード１３の上面に配列している探針１３は、コストと性能のバランスから数１０〜１００本程度になるが、図２では説明のため６本だけで示している。探針１３ａの対のピッチは集合基板１７に含まれるＬＥＤ素子３０の配列ピッチａと等しい。このようにして複数の探針１３ａの対は各ＬＥＤ素子３０の電極対と同時に接続する。なお探針１３ａは垂直方向にバネ性を有するが、図２では省略して描いている。
【００３２】
探針１３ａの対に含まれる一方の探針１３ａは、一方の共通配線と接続している。これに対し探針１３ａの対に含まれる他方の探針１３ａは、スイッチ４１，４２，４３の一方の端子と接続している。またスイッチ４１，４２，４３の他方の端子は、他方の共通配線に接続している。そして定電流源４４と電圧計４５は一方の共通配線と他方の共通配線の間に挿入されている。なおスイッチ４１，４２，４３、定電流源４４及び電圧計４５は点灯制御ブロック２２に含まれる。
【００３３】
本実施形態の検査方法では最初に集合基板１７の電極３７とプローブカード１３に含まれる探針１３ａを接触させる。続いてスイッチ４１を導通させ図の左側のＬＥＤ素子３０（第１の半導体発光素子）に所定の電流を印加する。このときＬＥＤ素子３０が発光するので、図１における説明の通り全光束を測定する。同時に電圧計４５で電極３７間の電圧を測定する。この電圧はＬＥＤ素子３０の順方向電圧と呼ばれ、予め電圧値の範囲（ランクという）を数とおり設定しておき、ＬＥＤ素子３０の示す電圧値に応じてランク分けされることがある。順方向電圧と全光束を測ったら、スイッチ４１を開放し、スイッチ４２を導通させる。図左のＬＥＤ素子３０と同様に図中央のＬＥＤ素子３０（第２の半導体発光素子）にも電流を印加し、同様の測定を行なう。以下、同様のステップでプローブカード１３の探針１３ａと接続するＬＥＤ素子３０全てについて測定を繰り返す。図２には描いていないが、第１の領域に含まれるＬＥＤ素子３０の測定が完了したら、プローブカード１３を移動し集合基板１７の第２の領域のＬＥＤ素子３０の測定を行なう。
（第２実施形態）
【００３４】
第１実施形態では、集合基板１７が一方の面で発光し他方の面で電気的に接続できることを利用し、積分半球１１の開口を覆う平面ミラー１６の中央に設けた開口部において他方の面を露出させて集合基板１７を配置した。同時に、集合基板１７には多数のＬＥＤ素子３０が含まれることから設置回数を大幅に削減できることにより、ＬＥＤ素子３０に係わる集合基板１７の搬送を簡略化した。さらにプローブカード１３に含まれる複数の探針１３ａが同時に集合基板１７に含まれる複数のＬＥＤ素子３０と接続し、このときスイッチ４１〜４３を切り替えて個別のＬＥＤ素子３０に電流を印加し点灯させ、機械的な移動を極めて少なくしたので検査を高速化できた。しかしながらＬＥＤ素子３０のように上部にしか光を放射しない光源の場合、集合基板１７の非発光側を外部に露出させ全光束を測るとき積分半球１１に限られず積分球を用いても良い。積分球を使う例として図３により本発明の第２実施形態の検査システムを説明する。
【００３５】
図３は本発明の第２実施形態における検査システムの説明図である。図１に示した第１実施形態の検査システムと図３の検査システムとの違いは、図１において平面ミラー１６等を含む積分半球１１が、図３において積分球５１に置き換わっただけである。なお積分球５１及び集合基板１７等は断面を示している。積分球５１は内面に光拡散材料５２が塗布され、側部に光検出器１２が取り付けられている。また積分球５１の上部が開口しており、ここに集合基板１７を配置している。光検出器１２の出力を全光束に換算する補正係数は第１実施形態の検査システムと異なるが、その他は第１実施形態と第２実施形態で同等である。
【００３６】
なお第１及び第２実施形態では可動台としてＸＹＺテーブル２１を使用した。可動台はＸＹＺテーブルに限られず、可動範囲が二次元的なＸＹテーブルであっても良い。この場合は、図１，３において集合基板１７が上昇し、プローブカード１３に含まれる探針１３ａと集合基板１７に含まれるＬＥＤ素子の電極を接触させる。またＬＥＤ素子３０について集合基板１７上の位置の違いによって光検出器１２に入射する照度が変化することがある。この場合、集合基板１７上における個別のＬＥＤ素子３０ついて、その配置位置に基づき照度又は全光束を補正することが好ましい。
【符号の説明】
【００３７】
１１…積分半球、
１２…光検出器、
１３…プローブカード、
１３ａ…探針、
１４…ＸＹＺテーブル（可動台）、
１５，５２…光拡散材料、
１６…平面ミラー、
１７…集合基板、
１８…遮光板、
２０…制御ブロック、
２１…ＸＹＺテーブル制御ブロック、
２２…点灯制御ブロック、
２３…計測制御ブロック、
２４…中央制御ブロック、
３０…ＬＥＤ素子（半導体発光素子）、
３１…反射性樹脂、
３２…封止樹脂、
３３…ＬＥＤダイ、
３４…バンプ、
３５，３７…電極、
３６…スルーホール、
３８…板材、
４１，４２，４３…スイッチ、
４４…定電流源、
４５…電圧計、
５１…積分球。
【図１】
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【図３】
2012227201.tif 000004
【図４】
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【図２】
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