Display der nächsten Generation mit MiniLED-Test mit hohem Durchsatz

​Wenn herkömmliche Testlösungen nicht mithalten können

MiniLEDs und MikroLEDs sind die wichtigsten lichtemittierenden Technologien für die nächste Generation von Anzeigen. Mit zunehmender Miniaturisierung der LED-Chips wird die Anzahl der Chips pro Wafer von Tausenden auf Millionen und Abermillionen steigen. Die steigende Anzahl von Geräten macht Massentests äußerst schwierig. Die Testzeit jedes Wafers erhöht sich von Stunden auf Tage, wenn heutige LED-Testlösungen verwendet werden. Dieser Flaschenhals führt zu Zeitaufwand und erhöht die Fertigungskosten. Die größte Herausforderung bei der Entwicklung von miniLED-Testlösungen besteht darin, die Testeffizienz deutlich zu steigern und gleichzeitig die Teststabilität und -genauigkeit zu gewährleisten.  

Die Vorteile flexibler Testsysteme nutzen

Wir bei FitTech versuchen, diese Durchsatzproblem zu lösen, indem wir schneller testen und zwei Systeme in einer Lösung bereitstellen: eine integrierte LED-Sonde und einen Tester, der optische und elektrische Messungen an jedem LED-Wafer durchführt. Eine typische LED-Testmaschine ist so konzipiert, dass ein oder zwei Chips gleichzeitig getestet werden. Da LEDs mit miniLEDs jedoch auf Hunderte von Mikrometern schrumpfen, nimmt die Anzahl der Chips pro Wafer dramatisch zu: von Zehntausenden herkömmlicher LEDs auf Hunderttausende von MiniLEDs. Das gleichzeitige Testen einer oder zweier LEDs ist einfach nicht schnell genug, um mit der Nachfrage Schritt zu halten. Um diese Herausforderung zu lösen, haben wir eine parallele Testlösung für Mini-LEDs entwickelt. Bei FitTech haben wir ein selbst entwickeltes Sondensystem, ein optisches Messsystem und ein elektrisches Messsystem, das die PXI-Source-Measure-Units (SMUs) von NI verwendet, kombiniert, um den Durchsatz bei acht LEDs gleichzeitig zu vervierfachen und gleichzeitig stabile, effiziente und hochwertige Testergebnisse zu erzielen.

Die SMU von NI spielt eine wichtige Rolle bei der Bereitstellung der richtigen Spannungs- und Stromsollwerte für jede LED und genauer Messdaten. Die PXI-SMU von NI sorgt für hochgenaue und wiederholbare Messungen, die vier bis acht Kanäle in einem kleineren Formfaktor als die meisten heute auf dem Markt befindlichen SMUs bereitstellen können, und NI kann auf Hunderte von Kanälen skalieren, wenn LEDs noch kleiner werden.

Vorteile der Implementierung einer innovativen NI-Lösung

Wir haben uns für den Einsatz von PXI-basierten SMUs von NI für elektrische Tests entschieden, da sie Platz und Testzeit sparen und auf mehr Kanäle skalieren können als die meisten heute auf dem Markt befindlichen SMUs, die nur ein oder zwei Kanäle mit ähnlichem Footprint bieten. Mit PXI-SMUs von NI können wir vier bis acht Kanäle in einem einzigen Chassis bereitstellen, sodass parallele Tests ohne Vergrößerung der Testmaschine möglich sind.

Neben dem Footprint konnten wir auch eine höhere Testgeschwindigkeit und qualitativ hochwertigere Testdaten feststellen. Darüber hinaus haben wir die Zeit im stationären Verhalten, Spannungserhöhung, Genauigkeit, Stabilität, Wiederholbarkeit, Reproduzierbarkeit, Empfindlichkeit und Auflösung im Vergleich zu unserer vorherigen Lösung verbessert. SMUs mit höherer Auflösung ermöglichten es uns, Tests mit höherer Genauigkeit anzubieten, von denen unsere Waferhersteller profitieren konnten. Darüber hinaus konnten mit der modularen PXI-basierten Architektur die Kosten pro Kanal gesenkt und die Integrationszeit verkürzt werden.

Die PXI-SMU von NI verwendet eine PCI-Express-Schnittstelle im Gegensatz zu den langsameren GPIB- oder Ethernet-Schnittstellen, die auf dem Markt üblich sind. PXI-SMUs von NI bieten eine leistungsstarke Datenübertragung und -aufnahme sowie eine verbesserte Synchronisation mit optischen Messsystemen und allen elektrischen Testkanälen, was für parallele Tests von miniLEDs von entscheidender Bedeutung ist.

Mit den integrierten A/D-Wandlern für PXI-SMUs von NI konnten wir die Zeit für die Integration mehrkanaliger Datenerfassungen und die Durchführung von Hochfrequenzabtastungen drastisch verkürzen, was auch für die Vermeidung von Verzerrungen und die Erhöhung der Messgenauigkeit wichtig ist. Zusätzlich zum integrierten A/D-Wandler bot das I/O-Trace-Tool von NI, das wir zur Überwachung und Aufzeichnung verwenden konnten, eine bequeme Möglichkeit, den Testprozess zu analysieren und während der Integration Fehler zu beheben.  

Insgesamt stellt die Entwicklung eines hochwertigen Testsystems für miniaturisierte Chips mit hoher Stabilität, Genauigkeit und Effizienz eine ziemlich große Herausforderung dar. Die Verwendung von NI PXI-SMUs im FitTech-Mini-LED-Testsystem bietet nicht nur Flexibilität und hohe Leistung, sondern reduziert auch die Entwicklungszeit und die Kosten für die Integration von Systemen.

Ergebnisse und Wert

Wir bei FitTech sind Pioniere und bieten seit mehr als 17 Jahren kombinierte LED-Sondierungs- und Testlösungen an. Unsere Kunden können den Support und den Testservice durch Leistungen einer Hand optimieren. Durch die Partnerschaft mit NI bieten wir jetzt schnellere Funktionen für parallelisierte Tests. Das bedeutet einen höheren Durchsatz bei weniger Test- und Sondengeräten. Paralleles Testen ist ein Kernkonzept bei der Bereitstellung von miniLED-Testlösungen. Einerseits haben wir unser Tastsystem hinsichtlich Stabilität, Geschwindigkeit und Bewegungsgenauigkeit optimiert; Mit unserem selbst entwickelten Kraftmessdosen-Kantensensor sorgen wir für weniger und identische Nadelmarkierungen. Andererseits verwenden wir die PXI-Source-Measure-Unit von NI im Testsystem, mit deren Hilfe wir erfolgreich parallele Tests durchführen können, ohne das physische Volumen der Maschine zu erhöhen. Mit diesen Optimierungen und der Verwendung von NI-SMUs haben wir unsere elektronische Testzeit um 30 Prozent und die Gesamttestzeit um 10 Prozent im Vergleich zu unseren bisherigen Lösungen verkürzt.

Zukunftsperspektiven

Da LEDs noch kleiner werden, wird die Verwendung von microLEDs (Flächen kleiner als 50 Mikrometer) zunehmen. Die Anzahl der Chips auf jedem Wafer wird dramatisch ansteigen. Obwohl der Markt noch neu ist und viele Fertigungs- und Testansätze in Betracht gezogen werden, sind NI und FitTech bestrebt, die richtigen Messgeräte und Testsysteme für effiziente und genaue microLED-Tests bereitzustellen, um Waferherstellern die besten Ergebnisse zu bieten.