LED的Binning range (McAdam elipses) 是什么意思

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Q: LED的Binning range (McAdam elipses) 是什么意思？
6 s7 U# i  z* U' h. L+ V( TA:俗话说你的光的颜色落在颜色光谱的哪一个区（BIN AREA）
补充一下
   人眼对于光的颜色及亮度的解析度非常高，特别是对于颜色的差异和变化非常敏感。图2-14 所示的是人眼对颜色变化的敏感曲线。从图中可以看出对于不同颜色波长的光人眼的敏感度是不 同的。例如，对于波长为585 nm的光，当颜色变化大于1nm时，人眼就可以感觉到。而对于波长 为650 nm的红光，当颜色变化在3nm的时候，人眼才能察觉到。对于波长为465 nm的蓝光和525  nm的绿光，人眼的解析度分别为~2 nm和~3nm。
5 ?; v$ O8 z8 _2 M: ]! h, S在早期，由于LED主要被作用指示或显示灯用，而且一般以单个器件出现，所以对于其波长的分 选和亮度的控制要求并不高。可是随着LED的效率和亮度的不断提高，其应用范围越来越广。当 LED作为阵列显示和萤幕元件时，由于人眼对于颜色波长和亮度的敏感性，用没有分选过的LED就 产生了不均匀的现象，就而影响到人们的视觉效果。不论是波长不均匀或是光亮度的不均匀都会 给人产生不舒服的感觉。这是各LED显示器制造厂家不愿看到的，也是人们无法接受的.LED的分 选不可能将光学，电学特性和寿命及可靠性等所有参数都做，而是按照通常大家所关心的几个关 键参数进行分类分选这些关键参数有：主波长，发光强度，光通量，色温，工作电压，反向击穿 电压等。
LED的测试与分选是LED供应商的一项必要的工序。而且目前它是许多LED晶片厂商的产能瓶颈， 也是LED晶片成本的一个重要来源。在外延片的均匀度得到控制以前，比较行之有效的方法是解 决快速低成本的晶片分选问题。
（1）LED的分选方法：
LED的分选有两种方法进行：一是以晶片为基础的测试分选，二是对封装后的LED管子进行分选。
9 j# c( @1 W5 P( ^# E1）以LED管子的形式进行分选：
! M# J  i* R+ ]8 G6 V封装好的LED管子可以按照波长，发光强度，发光角度以及工作电压等分类。其结果是把LED分成 很多档次和类别，然后测试分选机会自动地根据设定把LED分装在不同的宾内。由于人们对于LED 的要求越来越严，早期的分选机是32Bin后来增加到64Bin。现在已有72Bin的商用分选机。即使 这样，分Bin的数量仍然无法满足生产和市场的需求。
LED测试分选机，是在一个特定的电流下，比如20毫安，对于LED进行测试。一般还会做一个反向 电压值的测试。现在商业的测试分选机大概在40-50万人民币一台，其测试速度在每小时10000只 左右。如果按照每月20天，每天20小时的工作时间计算，每一台分选机的产能为每月4KK。
" R; E# [# o: ^. q8 G+ i对于LED封装厂来说，如果他们的客户是用在大型显示幕上或是其它高档应用上，他们对LED的品 质就会有较高的要求。特别是在波长与亮度的一致性上的要求会很严格。假如LED封装厂在采购 晶片上没有提出严格的要求，则这些封装厂在做了大量的封装后会发现，他们还是无法提供足够 多的LED给他们的客户。因为在他们已封装好的LED中很少的数量能满足某一客户的要求。当封装 厂把他们其中的一少部分提供给其中的一个客户后，其余大部分变成为放在仓库里的存货。这种 情形迫使LED封装厂在采购LED晶片时提出严格的要求，特别是对波长，亮度和工作电压的指标。 比如，过去人们的波长要求是±2 nm，而现在则要求为±1 nm，甚至在某些应用上，人们已提出 ±0.5 nm的要求。这样对于晶片厂就产生了巨大的压力，因为他们在卖晶片时必须进行严格的分 选。
2）以晶片的形式分选
相比较封装好的LED，晶片分选的难度很大，主要的原因是LED的晶片一般都很小，从9mil-14mil （0.22 mm-0.35 mm）的尺寸。这样小的晶片在抓放的过程中需要比较精确的机械和图像识别系 统，而测试则需要微探针才能够完成。这使得设备的造价变得较高，而且测试速度受到限制。目 前典型的晶片分选测试系统，平均每台在100万元左右，而每小时的分选数量大约为2000个左右 。这使得晶片分选测试的产能每月不到1KK。这与封装好的LED的分选相比显得既昂贵又缓慢，性 价比很低。
目前晶片的分选有两种方法：一是测试分选由同一台机器完成，它的优点是可靠，但速度太慢， 产能太低另一种是测试与分选由两台机器完成一。台设备，如图2-16所示，专门用于测试，并记 录下每个晶片的位置及参数，然后把这些资料传递到另一台专门用于分选的设备上，进行快速分 选。这样做的优点是快速，但它的缺点是可靠性比较低，容易出现差错。因为在测试与分选两个 步骤之间通常还有衬底减薄和晶片分离的工艺过程，而在这个过程中，外延片有可能碎裂或局部 残缺，碎裂或局部残缺的片子使得实际的晶片分布与储存在分选机里的资料不符，这样会造成分 选困难。
从以上的讨论可以看出，晶片分选的成本高，产能比较低。一台6片的MOCVD需要大约5台测试分 选机与之配套，仅初期设备上的投资就需60万美元。
7 S. V1 T, B5 w  R; ^8 }4 K' l" r从根本上解决分选瓶颈问题的关键是改善外延片的均匀性。
如果一片外延片上它的波长分布在2 nm之内，亮度的变化在±15％之内，则我们可以将这个片子 上的所有晶片归为一个Bin，只要通过测试把不合格的晶片去除就可以了。这样做将大大增加晶 片的产能和降低晶片的成本。当然，在均匀性不是很好的情况下，人们也可以用测试并把“不合 格”的晶片用喷墨涂抹的方式处理掉，从而快速地得到想要的“合格”晶片。但这样做的成本太 高，把很多符合其他客户要求的晶片都做为不合格的废品处理了。最后核算出的成本可能是市场 无法接受的水准。
从以上关于LED管子与晶片分选的比较中可以看出，比较经济的做法是对LED管子进行分选。但是 由于LED管子的种类繁多，从不同的形式到不同的形状，从不同的直径到不同的发光角度，不同 的客户有不同的要求，不同的应用有不同的要求，这使得全部在LED管子上进行分选变得很难操 作，不太现实。况和目前LED的应用主要分布在几个波长段和亮度段的范围，一个封装厂很难准 备各种各样的客户和需求能消化掉所有的各种形式和种类的LED。比较实际的做法还是购买客户 所需要的晶片来封装成所需要的LED管子。所以问题的关键又回到了MOCVD的外延工艺过程。如何 生长出所需波长及亮度的LED外延片是降低成本的关键点，这个问题不解决，LED的产能及成本仍 将是一个不能完全解决的问题。在外延片的均匀度得到控制以前，比较行之有效的方法是解决快 速低成本晶片分选问题。
（2）分选设备
目前，LED晶片的分选设备主要由美国和日本厂商提供，而LED管子的分选机大多由台湾厂商提供 ，大陆还没有可提供类似设备的厂家.LED晶片分选机主要包括两大硬体部分和一套系统软体硬体 部分：。一是机器手，另一部分是微探针和光电测试仪而这三部分分别由不同厂家提供再集成起 来，像ASM所提供的LED晶片分选设备就是用台湾的测试仪，而LED管子的分选机则包括LED管子的 机械传输，储存和光电测试两部分。
（3）LED分选的重要性
) a6 p% O4 N  y9 G0 U4 x' j正象上面所提到的，LED的测试与分选是LED供应商的一项必要的工序。而且目前它是许多LED晶 片厂商的产能瓶颈。也是LED晶片成本的一个重要来源。在外延片的均匀度得到控制以前，比较 行之有效的方法是解决快速低成本的晶片分选问题。
$ V8 b" \+ }3 V' N- M6 I6 ]) w（4）LED分选技术发展趋势
1.在外延片的均匀度得到控制以前，研发快速低成本晶片分选工艺和设备对降低成本至关重要。
% s0 |4 @+ u9 Z2.随着W级功率LED技术的发展，传统LED产品参数检测标准及测试方法已经不足满足照明应用的 需要，须开发全新的测试标准和方法，包含更多的与照明相关的光学内容。
7 P* q3 ]- a; W8 E  Y3.在LED系统寿命测试中，研发LED系统的长期性能和寿命快速测定评价技术。缩短寿命测试的长 时间周期，让LED照明系统的设计人员能够简便的评估并且制造改良的产品。
  l' i% r" q$ [1 y: O* j4.照明LED是处于大电流驱动下工作，这就对其提出更高的可靠性要求。传统LED的筛选方式不适 合照明用大功率LED，必须开发新的筛选试验办法，剔除早期失效品，保证产品的可靠性。