靜電測試技術在LED品質提升的應用

　　一、前言

　　LED應用已擴大至各個領域，包含LCD Backlight、手機Backlight、號志燈、藝術照明、建筑物照明及舞臺燈光控制、家庭照明等領域，根據DIGITIMES Reasearch調查，2010~2015的需求成長高達30%，因此促使LED產能的大幅增加。隨著LED應用環境的多元復雜化，LED下游商對上游晶粒品質的要求日趨嚴苛，如LED耐靜電測試(ELectrostatic Discharge, ESD)的電壓值就從原本4kV要求，逐漸提高到8kV，以容忍戶外的惡劣環境。所以高壓LED耐靜電測試為目前LED晶粒點測機中，急待開發的關鍵模組。

　　環境中各種不同模式的靜電，包含人體靜電或機械靜電，均會對LED造成損壞。當靜電通過感應或直接觸碰于LED的兩個引腳上的時候，電位差將直接作用在LED兩端，而電壓超過LED的承受值時，靜電電荷以極短時間內在LED兩個電極間進行放電，造成LED絕緣部位損壞，產生漏電或短路等現象。所以固態技術協會JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council)于JESD22-A114E、JESD22-A115A中，制定人體靜電放電模式(Human Body Model，HBM)與機器裝置放電模式(Machine model，MM)的測試規范，來確保LED產品的品質。但購買國外高壓產生器搭配充放電切換電路，并整合Prober與自動化移動平臺主要缺點為反應速度慢(0至4kV上升時間500ms)，且未考量探針的高壓絕緣，所以有晶粒分類速度慢及測試波型穩定性不足等嚴重問題，常會擊穿LED或充放電模組，如圖1，或機臺高壓測試性不足，出貨后仍被高壓靜電損壞，直接影響LED成品品質。加上晶圓上2萬~4萬顆晶粒測量的時間常費時超過1小時，需要縮短檢測時間以提高產能。因此本文透過開發針高速大動態范圍LED晶圓靜電量測模組，于高速多電壓切換高壓產生組件設計使用動態范圍控制電路與PID回授控制，以高電壓動態范圍(250V-8kV)及高速靜電測試(80ms)，如圖2A與圖2B，來滿足國內LED產業需求，達成降低成本與關鍵模組自制化之目的。

圖1 LED遭靜電損害

圖2A 高速大動態范圍靜電量測模組短路靜電測試電流波形

圖2B 高速多電壓切換高壓產生組件電測試輸出電壓波形