專(zhuān)利名稱(chēng)：對(duì)光伏及光電設(shè)備中的分流缺陷的高速探測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及探測(cè)光電設(shè)備中的缺陷。具體而言，本發(fā)明涉及高速成像以探測(cè)制造設(shè)施中的光伏電池與光電設(shè)備中關(guān)鍵分流(critical shunt)缺陷的方法。
背景技術(shù)：
由于電流分流的存在，光伏設(shè)備經(jīng)常表現(xiàn)出性能劣化?？赡茉谶^(guò)程中各點(diǎn)引入這些分流，諸如遇到初始晶體質(zhì)量、接觸面過(guò)燒(contact over-firing)、在斷裂邊界處的表面條件、晶片邊緣處的痕量金屬(trace metal)沉積等問(wèn)題。所引起的缺陷總體 (population)通常導(dǎo)致設(shè)備性能相對(duì)微小的整體劣化，該劣化在最后測(cè)試和分類(lèi)(sort) 的過(guò)程中被合適地表征及解決。重要的是持續(xù)地減少分流缺陷總體以改進(jìn)生產(chǎn)線(xiàn)結(jié)束時(shí) (end-of-line)的成品率并將更多的電池移動(dòng)到更高性能的箱子(bin)，不過(guò)還必須考慮涉及長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)可靠性的更重要的效果。當(dāng)考慮遮蔽安裝于現(xiàn)場(chǎng)的模塊上的由遮蔽引起的反向偏壓的效果時(shí)，內(nèi)嵌分流探測(cè)變得非常重要。在極端情況中，樹(shù)枝、鳥(niǎo)或其他物品遮蔽單個(gè)電池一段時(shí)間，而該電池被置于由串聯(lián)的相鄰部件所引起的強(qiáng)反向偏壓中。對(duì)傳統(tǒng)的150mm硅電池而言，在其被遮蔽的時(shí)間段內(nèi)，其被反向偏壓到大于10V、電流5A并非是不同尋常的。很多電池能夠沒(méi)有損傷地經(jīng)歷這樣的反向偏壓條件，不過(guò)其他電池經(jīng)歷了如下所述的一定程度的損傷。表現(xiàn)出合理的反向偏壓電流強(qiáng)度均勻性的傳統(tǒng)硅電池一般在壓力(stress)期間內(nèi)將不會(huì)表現(xiàn)出可測(cè)得的損傷。在這種情況下，熱負(fù)載被散布在整個(gè)電池上，僅在局部電池表面溫度上有輕微的上升。含有相對(duì)小的分流的廣泛網(wǎng)絡(luò)的電池在反向偏壓操作中可避免性能劣化，其中大的但是被良好地分布的缺陷強(qiáng)度有效地使用周?chē)墓枳鳛闇囟冉邮掌鱽?lái)防止局部過(guò)熱。這種類(lèi)型的電池可在生產(chǎn)線(xiàn)結(jié)束時(shí)的測(cè)試中由于分流網(wǎng)絡(luò)而表現(xiàn)出相對(duì)較差的效率，但是不會(huì)由于遮蔽引起的現(xiàn)場(chǎng)性能劣化機(jī)理而經(jīng)歷進(jìn)一步的性能劣化。反之，如果分流被集中在局部區(qū)域中或者分流缺陷較大，則具有與如上所述電池的類(lèi)似性能及J-V特征的電池將會(huì)受損。在這種情況下，整個(gè)5A的反向偏壓電流流經(jīng)硅的較小區(qū)域，而較高的電流強(qiáng)度(用Amps/cm2表示)在數(shù)秒內(nèi)可導(dǎo)致?lián)p傷電池的局部溫度上升。由于這個(gè)效應(yīng)，在各種商業(yè)電池，傳統(tǒng)的硅或薄膜上可全部明顯觀(guān)察到接觸面的非層疊、由于透明導(dǎo)電氧化物(TCO)損傷引起的變色以及封裝層的熔化。局部受熱還可危及層疊層、容許水汽進(jìn)入電池并導(dǎo)致冷凍/解凍損傷或加速的腐蝕。這個(gè)損傷經(jīng)常導(dǎo)致電池性質(zhì)的永久劣化該電池不再根據(jù)原始J-V測(cè)試結(jié)果來(lái)工作，且由于模塊中電池是串聯(lián)的，模塊效率成比例地減少。單片生長(zhǎng)并被劃線(xiàn)(scribe)為串聯(lián)的電池的薄膜電池中出現(xiàn)了類(lèi)似的效果，部分遮蔽可反向偏壓一個(gè)電池并導(dǎo)致存在嚴(yán)重分流的區(qū)域內(nèi)過(guò)熱。薄膜電池經(jīng)常會(huì)具有比傳統(tǒng)體光伏材料甚至更差的熱傳導(dǎo)特性，故而可能比第一代電池更容易受到這種類(lèi)型的現(xiàn)場(chǎng)劣化機(jī)理的影響。上述由于局部受熱引起的電池劣化已被發(fā)現(xiàn)一段時(shí)間了，不過(guò)由于向公用事業(yè)尺寸的PV合同和購(gòu)買(mǎi)協(xié)議的發(fā)展趨勢(shì)，這變得越發(fā)重要。在過(guò)去的幾年中，年復(fù)一年，主要的
4PV客戶(hù)(業(yè)主)不太可能探測(cè)到模塊性能的中等程度的下降?，F(xiàn)代公用事業(yè)尺寸的設(shè)備， 然而，依賴(lài)于指定每個(gè)模塊的精確的電力輸出的電力購(gòu)買(mǎi)協(xié)議(PPA)。正在研發(fā)監(jiān)測(cè)每一個(gè)模塊(有些情況中甚至是子模塊)的電力輸出的新技術(shù)，以使PPA可被有效地履行。當(dāng)PPA有效的時(shí)候，如果可簽署積極的性能保證，電池制造商在經(jīng)濟(jì)上受益，而在模塊不能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)的長(zhǎng)期性能目標(biāo)的時(shí)候?qū)⑹艿教幜P。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)劣化機(jī)理受到控制并消除的時(shí)候，雙方獲益。由于此處討論的遮蔽引起的機(jī)理的嚴(yán)重性，所需要的是內(nèi)嵌篩查 (inline-screening)測(cè)試以探測(cè)表現(xiàn)出空間不均勻的電流的電池。該方案必須具有高的吞吐量(每分鐘15個(gè)電池或者更快)，必須表征整個(gè)電池(完整的晶片成像)且如果被用作生產(chǎn)線(xiàn)中的內(nèi)嵌檢驗(yàn)步驟時(shí)應(yīng)該是具有成本效益的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了分流檢測(cè)設(shè)備，其包括用熱隔離底座(mount)固定地持有的待測(cè)設(shè)備(DUT)、設(shè)置以向DUT提供定向偏壓條件的電源、設(shè)置以從電源向DUT提供局部電源的探針、設(shè)置以測(cè)量處于定向偏壓時(shí)自DUT的瞬時(shí)發(fā)射的發(fā)射探測(cè)器，此處所測(cè)得的瞬時(shí)發(fā)射輸出作為來(lái)自發(fā)射探測(cè)器的瞬時(shí)數(shù)據(jù)。該分流缺陷探測(cè)設(shè)備還包括被合適地編程的計(jì)算機(jī)，其使用來(lái)自發(fā)射探測(cè)器的瞬時(shí)數(shù)據(jù)以確定DUT的升溫速率(heating rate)并被設(shè)置為估算該DUT的過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，此處來(lái)自該計(jì)算機(jī)的輸出根據(jù)該過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別將DUT指定為合格狀態(tài)、不確定狀態(tài)、不合格狀態(tài)或處理以裝箱(process to bin)的狀態(tài)。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，發(fā)射探測(cè)器可包括光伏電池、光電二極管、熱電堆探測(cè)器、微輻射計(jì)探測(cè)器、CCD攝像頭、CMOS攝像頭、熱電偶或熱敏電阻，其中在定向偏壓條件下用電流來(lái)激勵(lì)DUT的操作，并監(jiān)測(cè)發(fā)射。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，定向偏壓條件可以是反向偏壓條件或正向偏壓條件。在進(jìn)一步的方面中，DUT可包括至少一個(gè)太陽(yáng)能電池、至少一個(gè)光檢測(cè)器、至少一個(gè)(XD、至少一個(gè)CMOS成像設(shè)備、至少一個(gè)LED、至少一個(gè)固態(tài)激光器或有機(jī)金屬光電子設(shè)備。根據(jù)另一方面，發(fā)射包括具有波長(zhǎng)范圍0. 4 μ m到20 μ m的光發(fā)射。在本發(fā)明的還有另一個(gè)方面中，瞬時(shí)數(shù)據(jù)可包括0.01到1200秒的時(shí)間范圍。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的方面，功率被調(diào)制。在一個(gè)方面中，探針為DUT提供帶有順應(yīng)電壓的固定電流、或帶有順應(yīng)電流的固定電壓、或固定功率。在本發(fā)明的進(jìn)一步方面中，熱隔離底座可包括設(shè)置在基板和DUT之間的至少一個(gè)垂直懸浮針(vertical suspension pin)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，缺陷探測(cè)設(shè)備還包括控制樣本，其中該控制樣本根據(jù)至少一個(gè)控制樣本材料提供校準(zhǔn)溫度以測(cè)量DUT的至少一個(gè)材料溫度。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，探針包括機(jī)械定位裝置，這樣可將探針定位在ΙΟμπι到 2mm范圍的準(zhǔn)確度內(nèi)。在進(jìn)一步的方面中，過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別可包括諸如DUT電容、溫度變化時(shí)間率、溫度、 I-V特性、隨施加到DUT上的電偏壓而變化的由攝像頭探測(cè)到的光發(fā)射、隨施加到DUT上的定向電偏壓而變化的由攝像頭探測(cè)到的表面溫度，此處定向電偏壓可包括電壓和電流波形，在DUT的反向偏壓操作過(guò)程中由攝像頭探測(cè)到的光發(fā)射的空間圖案(pattern)、在DUT 的正向偏壓操作過(guò)程中由攝像頭探測(cè)到的光發(fā)射的空間圖案、在所施加的電壓或電流的條件下隨時(shí)間改變的由攝像頭測(cè)量到的表面溫度。在本發(fā)明的還有另一個(gè)方面，發(fā)射探測(cè)器可包括具有在0.05mm到IOmm之間的定位遞增的平移底座(translating mount)。在進(jìn)一步的方面中，發(fā)射探測(cè)器可包括指出位于DUT不同區(qū)域處的熱探測(cè)器的角度計(jì)。在進(jìn)一步的方面中，發(fā)射探測(cè)器具有DUT的至少一個(gè)帶寬的能量區(qū)域中的探測(cè)靈敏度。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，發(fā)射可包括發(fā)射頻率和發(fā)射強(qiáng)度，其中發(fā)射可確保DUT 質(zhì)量或DUT污染圖案(contamination pattern)的確定。根據(jù)另一方面，設(shè)置第二電致發(fā)光的探測(cè)攝像頭以探測(cè)帶間發(fā)光或雜質(zhì)輔助的發(fā)光，其中以DUT的熱發(fā)射來(lái)表征電致發(fā)光的圖案。根據(jù)一個(gè)方面，DUT的空間發(fā)射率變化通過(guò)在逐像素(pixel-by-pixel)基礎(chǔ)上施加修正因子來(lái)補(bǔ)償，此處確定DUT的過(guò)熱潛在性(potential)。在本發(fā)明的另一方面中，在逐像素的基礎(chǔ)上記錄(address)DUT的所確定的溫度變化并進(jìn)行唯一地分析以在DUT關(guān)鍵位置處提供增加的靈敏度。在進(jìn)一步方面中，在逐像素的基礎(chǔ)上記錄DUT的所確定的溫度變化以修正來(lái)自下方或上方的樣本夾持器的已知的散熱片效應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，分流缺陷探測(cè)設(shè)備還包括I-V測(cè)試器，其被設(shè)置為測(cè)量電池電流輸出、電壓、分流電阻、串聯(lián)電阻、轉(zhuǎn)換效率和填充因數(shù)，其中根據(jù)DUT制造商的標(biāo)準(zhǔn)將DUT合適地裝箱。在本發(fā)明的還有另一個(gè)方面中，根據(jù)輸出結(jié)果自動(dòng)地將DUT轉(zhuǎn)移到合格的箱子、 不確定的箱子、不合格的箱子或進(jìn)一步測(cè)試的箱子。


通過(guò)結(jié)合附圖閱讀以下具體描述將理解本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的分流缺陷探測(cè)設(shè)備的示意圖。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的分流缺陷探測(cè)設(shè)備的示意圖。圖3a到3c示出根據(jù)本發(fā)明的固定探針的變型。圖如到如示出根據(jù)本發(fā)明的一些示例PCB配置。
具體實(shí)施例方式盡管下述詳細(xì)描述出于說(shuō)明的目的包含諸多細(xì)節(jié)，然而任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易理解對(duì)于下述示例性詳述的許多變化和改變是落入本發(fā)明的范圍內(nèi)的。因此，下述本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例不喪失任何一般性地，不強(qiáng)加限制地，闡述了要求保護(hù)的發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明，太陽(yáng)能電池，也被認(rèn)為是光伏電池，是能吸收入射的太陽(yáng)光(光子) 并將電能傳遞至外部負(fù)載的設(shè)備。以很多種形式提供的光伏電池包括銅銦鎵二硒化物(CIGS)、非晶硅(a-Si)和碲化鎘(CdTe)，這些是典型的薄膜太陽(yáng)能電池材料，還有晶態(tài)硅 (x-Si)，這是用在傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池中的一種類(lèi)型的(一般)厚膜(不管是單晶還是多晶) 材料。在本申請(qǐng)中，攝像頭是能從紅外輻射通量的測(cè)量中形成一維或二維圖像的任何設(shè)備。例如，攝像頭可由紅外傳感器的二維陣列而構(gòu)建，或者可以由帶有能掃描樣本區(qū)域并從所記錄的數(shù)據(jù)集合中記錄二維圖像的移動(dòng)光學(xué)元件的單個(gè)傳感器而構(gòu)建。進(jìn)一步，攝像頭可由紅外傳感器的一維陣列而構(gòu)建，樣本或攝像頭可在至少一個(gè)方向上被掃描到以構(gòu)建紅外發(fā)射的二維圖像。一般而言，術(shù)語(yǔ)“紅外”被用于表示輻射的波長(zhǎng)為700nm到Imm或者其中的子區(qū)域，而可見(jiàn)光波長(zhǎng)可包括350nm到700nm。本發(fā)明涉及待測(cè)設(shè)備(DUT)的分流探測(cè)，其中分流是光伏太陽(yáng)能電池中的一種局部缺陷，其容許在施加偏壓電壓時(shí)電流流經(jīng)設(shè)備，該缺陷與理想的P-N結(jié)行為平行運(yùn)作，且因此限制了該設(shè)備的輸出電流。這個(gè)電流流動(dòng)是不理想的，因?yàn)樗档土嗽O(shè)備效率，并且如果在該分流缺陷處由于過(guò)度的電流強(qiáng)度發(fā)生局部過(guò)熱的話(huà)，最終可導(dǎo)致設(shè)備的損傷。在本申請(qǐng)中，術(shù)語(yǔ)DUT可能是以下各項(xiàng)中的任何一項(xiàng) 單個(gè)太陽(yáng)能電池 串聯(lián)、并聯(lián)或兩者組合連接的太陽(yáng)能電池集合。該集合可表示制造者的“模塊”、 模塊的集合或模塊內(nèi)的電池子集。 單個(gè)的、單片生長(zhǎng)的太陽(yáng)能電池模塊(諸如玻璃襯底上的a-Si或鋼上的CIGS) 光探測(cè)元件或陣列 光電二極管元件或陣列 電荷耦合設(shè)備(CXD)元件或陣列 光發(fā)射二極管(LED)元件或陣列 固態(tài)激光器元件或陣列 有機(jī)金屬的光電子設(shè)備。本發(fā)明提供通過(guò)用電流激勵(lì)該設(shè)備并監(jiān)測(cè)所發(fā)射的光來(lái)在光電子設(shè)備(光伏電池、光發(fā)射二極管、光電二極管、固態(tài)激光器等)中提供分流缺陷探測(cè)。本發(fā)明探測(cè)被電反向偏壓激勵(lì)的光伏太陽(yáng)能電池所發(fā)射的光，其中該發(fā)射的光可包括紅外光、可見(jiàn)光和UV光。參看附圖，圖1示出根據(jù)本發(fā)明的分流缺陷探測(cè)設(shè)備100的示意圖。如圖所示，分流缺陷探測(cè)設(shè)備100包括用熱隔離底座(mount) 104固定地持有的待測(cè)設(shè)備(DUT) 102、設(shè)置以向DUT提供定向偏壓條件的電源106、設(shè)置以自電源向DUT提供局部電源的探針108、 設(shè)置以測(cè)量處于定向偏壓時(shí)來(lái)自DUT102的瞬時(shí)發(fā)射的發(fā)射探測(cè)器110，其中所測(cè)得的瞬時(shí)發(fā)射輸出作為來(lái)自發(fā)射探測(cè)器110的瞬時(shí)數(shù)據(jù)。應(yīng)該明顯看到，探測(cè)器110可以被安裝在 DUT102之上或之下，其中優(yōu)化位置由DUT102中的金屬導(dǎo)體的位置所確定，該金屬導(dǎo)體可能阻礙或屏蔽來(lái)自DUT102的熱發(fā)射。例如，如果DUT102的背側(cè)涂覆有金屬，可將攝像頭(發(fā)射探測(cè)器110)安裝在被設(shè)置為查看DUT102的前側(cè)的地方。該分流缺陷探測(cè)設(shè)備還包括被合適地編程的計(jì)算機(jī)112，其使用來(lái)自發(fā)射探測(cè)器 110的瞬時(shí)數(shù)據(jù)以確定DUT102的升溫速率并被設(shè)置為估算該DUT的過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，其中來(lái)自該計(jì)算機(jī)112的輸出114根據(jù)該過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別將DUT102指定為合格狀態(tài)、不確定狀態(tài)、不合格狀態(tài)或處理以裝箱的狀態(tài)。圖1中進(jìn)一步示出χ-y平移臺(tái)116和平臺(tái)安裝框架 120，該平臺(tái)安裝框架被設(shè)置為當(dāng)通過(guò)探針108施加定向偏壓的時(shí)候，將安裝在PCB118上的 DUT102放置在發(fā)射探測(cè)器110之上。另外，缺陷探測(cè)設(shè)備100還包括控制樣本122，其中該控制樣本122根據(jù)至少一個(gè)控制樣本材料而提供至少一個(gè)校準(zhǔn)溫度以測(cè)量DUT102的至少一個(gè)材料溫度。在圖1和圖2中，提供軟件接口 114以容許用戶(hù)從多個(gè)算法中進(jìn)行選擇、控制限制、并從所得出的(archived)數(shù)據(jù)集合中重新計(jì)算合格/不合格的結(jié)果，從而用戶(hù)可評(píng)估各種算法的結(jié)果并控制靜態(tài)過(guò)程控制數(shù)據(jù)的限制。進(jìn)一步，該軟件程序可被設(shè)置為將 “合格”、“不合格”和“不確定”結(jié)果繪制為以下各項(xiàng)的函數(shù)時(shí)間、樣本ID、樣本類(lèi)型、襯底批次(batch)、襯底制造商(vendor)、變化和/或操作者，以及可用于排序數(shù)據(jù)的其他參數(shù)， 諸如用于產(chǎn)生給定電池的上游處理設(shè)備(爐ID等)的標(biāo)識(shí)或用于在處理給定電池過(guò)程中的處理參數(shù)(爐溫度等)。附加地，該軟件程序可被設(shè)置為使用時(shí)間、樣本ID、樣本類(lèi)型、襯底批次(batch)、襯底制造商(vendor)、變化和/或操作者、用于產(chǎn)生給定電池的上游處理設(shè)備(爐ID等)的標(biāo)識(shí)或用于在處理給定電池過(guò)程中的處理參數(shù)(爐溫度等)來(lái)關(guān)聯(lián)或建議“不合格”樣本的潛在原因。進(jìn)一步，軟件程序可被設(shè)置為計(jì)算一種參數(shù)，此處命名為 “嚴(yán)重性”，用于表征樣本的過(guò)熱潛在性。此處，嚴(yán)重性參數(shù)被用于表征樣本的過(guò)熱潛在性， 其從對(duì)以下參數(shù)中的一個(gè)或組合的數(shù)學(xué)分析中得出眷攝像頭探測(cè)到的，隨施加到DUT的電偏壓(電壓與電流波形)而變化的光發(fā)射。 攝像頭測(cè)量到的，隨施加到DUT的電偏壓(電壓與電流波形)而變化的表面溫度。 所測(cè)得的電池電容。 在DUT反向偏壓操作過(guò)程中由攝像頭探測(cè)到的可見(jiàn)光或紅外光發(fā)射的空間圖案。 在DUT正向偏壓操作過(guò)程中由攝像頭探測(cè)到的可見(jiàn)光或紅外光發(fā)射的空間圖案。眷在所施加的電壓或電流的特定條件下，隨時(shí)間改變的由攝像頭測(cè)量到的表面溫度。在實(shí)現(xiàn)的一個(gè)方面，使用熱隔離底座104提前將DUT102到PCB118，DUT102被置于平臺(tái)安裝框架120上用于快速處理。這個(gè)過(guò)程可以是自動(dòng)的，或手動(dòng)地完成。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員應(yīng)很清楚，還可將發(fā)射探測(cè)器110設(shè)置在平移臺(tái)116上以確保更好的測(cè)量靈活性。圖2示出本發(fā)明的可選實(shí)施例200，其示出固定探針202，該固定探針202被設(shè)置為通過(guò)探針尖端204提供局部的定向偏壓，除此之外還被設(shè)置為固定地夾持DUT102的。在圖3a-3c中提供了固定探針202的更詳細(xì)的討論。在一個(gè)方面，發(fā)射探測(cè)器110可以是一個(gè)或多個(gè)熱電堆探測(cè)器，其用于在向該設(shè)備施加反向偏壓條件的過(guò)程中或隨后，測(cè)量DUT102發(fā)射的紅外光。進(jìn)一步，發(fā)射探測(cè)器100 可以是一個(gè)或多個(gè)微輻射計(jì)探測(cè)器，其用于在向該設(shè)備施加定向偏壓條件，例如反向偏壓條件的過(guò)程中或隨后，測(cè)量DUT102發(fā)射的紅外光。本發(fā)明可測(cè)量來(lái)自DUT102的隨時(shí)間變化的紅外光發(fā)射，并分析所得數(shù)據(jù)組以預(yù)測(cè)該設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)操作中將過(guò)熱的風(fēng)險(xiǎn)。在一個(gè)方面中，本發(fā)明僅獲取少量數(shù)據(jù)[一般0. 1到10秒]并使用基于模型的曲線(xiàn)擬合算法來(lái)外推
8所預(yù)測(cè)的溫度vs.時(shí)間。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明包括調(diào)整測(cè)試序列的控制器(計(jì)算機(jī)112或電路)以、電源供應(yīng)106或具有> 0. 05Hz頻率響應(yīng)的放大器。在優(yōu)選實(shí)施例中，使用10-5000HZ的頻率響應(yīng)。當(dāng)前實(shí)施例還包括探針裝置108/202，其能自動(dòng)地或在操作者的協(xié)助下與DUT102 電接觸，并通過(guò)探針108/202將電流傳遞給DUT102。作為示例，人可使用連接DUT102和源 106的帶有電開(kāi)關(guān)的電流或電壓源。發(fā)射探測(cè)器110可進(jìn)一步包括攝像頭或攝像頭陣列，其用于在測(cè)試序列期間測(cè)量DUT102的表面溫度。此處，攝像頭可包括一個(gè)或多個(gè)熱電堆探測(cè)器、或者一個(gè)或多個(gè)微輻射計(jì)探測(cè)器、或者一個(gè)或多個(gè)紅外敏感的光探測(cè)器。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，可由與DUT的表面接觸或位于其鄰近處的熱電偶或熱敏電阻陣列來(lái)測(cè)量該表面溫度。被充分地編程的計(jì)算機(jī)112包括算法，其控制施加到DUT102上的測(cè)試序列與條件， 其中可根據(jù)所施加的電流和/或所施加的電壓的時(shí)序(timing)來(lái)規(guī)定測(cè)試序列。進(jìn)一步， 本發(fā)明可包括算法，其從攝像頭中收集紅外數(shù)據(jù)的序列并數(shù)學(xué)地表征或預(yù)測(cè)DUT102的過(guò)熱潛在性(此處稱(chēng)為“嚴(yán)重性”)。在一個(gè)方面中，該算法使用所測(cè)得的紅外特性作為時(shí)間的函數(shù)，在約一秒內(nèi)預(yù)測(cè)過(guò)熱嚴(yán)重性，或者使用所測(cè)得的紅外特性作為時(shí)間的函數(shù)，并動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)測(cè)試的長(zhǎng)度直到確定了結(jié)論性結(jié)果或者已經(jīng)達(dá)到了超時(shí)時(shí)段。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，被充分地編程的計(jì)算機(jī)112容許用戶(hù)存儲(chǔ)、分析并審閱之前獲得的數(shù)據(jù)與結(jié)果。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，設(shè)置機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，在測(cè)試開(kāi)始之前，手動(dòng)地或自動(dòng)地將電接觸放置在合適的位置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，分流缺陷探測(cè)設(shè)備200將頂部發(fā)射探測(cè)器110替換為I-V 測(cè)試器111(示于DUT102的頂部)，而圖1中的底部發(fā)射探測(cè)器110仍保持在位，分流缺陷探測(cè)設(shè)備200有I-V測(cè)試器111，其設(shè)置為測(cè)量電池電流輸出、電壓、分流電阻、串聯(lián)電阻、轉(zhuǎn)換效率和填充因數(shù)，其中根據(jù)DUT102制造商的標(biāo)準(zhǔn)，將DUT合適地裝箱(binned)。在進(jìn)一步的方面中，在與上述類(lèi)似的配置中，設(shè)置第二電致發(fā)光的探測(cè)攝像頭 110來(lái)探測(cè)帶間發(fā)光或雜質(zhì)輔助的發(fā)光，其中以DUT102的熱發(fā)射來(lái)表征電致發(fā)光的圖案 (pattern)0圖3a_3c示出根據(jù)本發(fā)明的固定探針變型300，其中，示出帶有穿孔通孔302的 PCB118，和安裝在PCB118的頂部表面上的轉(zhuǎn)軸304。轉(zhuǎn)軸304可以是導(dǎo)電的或絕緣的軸，各獨(dú)立的導(dǎo)線(xiàn)連接到探針尖端204的端部，取決于下述的所需的配置，探針尖端204也可以是導(dǎo)電的或絕緣的。DUT102 —般每個(gè)pn結(jié)具有兩種類(lèi)型的觸片(正和負(fù)極性)，且它們可被這樣配置a)分別在DUT102的前與后，b)都在前，c)都在后。固定探針204和DUT102支撐裝置可配置為按需要與前后觸片電接觸，而同時(shí)最小化去往或來(lái)自DUT102的熱傳導(dǎo)。參看圖3a，固定探針尖端204和轉(zhuǎn)軸304是電絕緣的，DUT102設(shè)置在支撐腳306上，該支撐腳是導(dǎo)電的且經(jīng)由通孔302電連接到PCB118上的底部導(dǎo)電表面308上，其中陰影區(qū)域表示導(dǎo)電材料，穿過(guò)通孔302并帶有一些支撐腳306的非陰影區(qū)域代表絕緣材料。絕緣探針尖端 204轉(zhuǎn)下至DUT102并保持其在位，此時(shí)導(dǎo)電腳306向DUT102提供一種極性的偏壓。第二極性被傳遞到DUT102的獨(dú)立區(qū)域，并使用獨(dú)立的后面板(backplane)來(lái)隔絕信號(hào)極性。導(dǎo)電的DUT區(qū)域310圖示在DUT102的底部表面上，其與控制器106的一個(gè)端子相連，而PCBl 18 上的底部導(dǎo)電表面308的獨(dú)立區(qū)域與控制器106的另一端子相連以為分流探測(cè)提供定向偏壓。圖北示出導(dǎo)電的固定探針尖端204與轉(zhuǎn)軸304導(dǎo)電地連接到PCBl 18上的底部導(dǎo)電平面308，支撐腳306是絕緣的。導(dǎo)電的探針尖端204轉(zhuǎn)下到DUT102以實(shí)行電接觸并保持其在位。導(dǎo)電的DUT區(qū)域310圖示為在DUT102的頂部表面上，其與控制器106的一端子以及PCB118上的底部導(dǎo)電表面308相連接。第二探針，與探針尖端204的功能相同，向 DUT102的前部提供第二電接觸，并與控制器106的另一端子連接以提供用于分流探測(cè)的定向偏壓?？蓪⒔^緣支撐腳306插入以提升DUT102來(lái)減少DUT102與PCB或下面的支撐結(jié)構(gòu)之間的熱流動(dòng)(heatflow)。圖3c示出導(dǎo)電的固定探針尖端204與轉(zhuǎn)軸304導(dǎo)電地連接到PCB 118的底部導(dǎo)電平面308。支撐腳306是壓配合(press-fit)的腳，其也是導(dǎo)電的并且與PCBl 18上的頂部導(dǎo)電平面312導(dǎo)電連接。導(dǎo)電的探針尖端204轉(zhuǎn)下到DUT102以保持其在位。旋轉(zhuǎn)之后， 在DUT表面接觸面310和探針尖端204之間實(shí)現(xiàn)電連接，其中導(dǎo)電探針尖端204與PCBl 18 上的底部導(dǎo)電表面308以及控制器106的一端子相連。通過(guò)導(dǎo)電支撐腳306實(shí)現(xiàn)到DUT102 的背側(cè)的第二接觸，其連接到頂部導(dǎo)電表面312并與控制器106的另一端子相連接以提供用于分流探測(cè)的定向偏壓。可以根據(jù)需要的配置而改變支撐腳306和探針尖端204的數(shù)量與組合，其中導(dǎo)電與絕緣的任何組合都是可能的，只要不背離將DUT102固定地夾持在一平面中并使其平直， 并對(duì)齊提供定向偏壓的精神。圖如-如示出一些示例性PCB配置400，其中示出的是帶有旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器402的轉(zhuǎn)軸 304，其中可手動(dòng)地或自動(dòng)地操作旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器以放置探針尖端204。圖如示出當(dāng)將PCB118 用于對(duì)DUT102(未示出)的透射率評(píng)估時(shí)的具有開(kāi)口 404的PCB118。進(jìn)一步在圖中示出PCB118，其具有導(dǎo)電地連接的第一極導(dǎo)電通孔406組和導(dǎo)電連接的第二極導(dǎo)電通孔 408組，其中相應(yīng)組具有相反的極性。圖如示出PCB118，其具有單種導(dǎo)電連接的導(dǎo)電通孔 408 組。提供接下來(lái)的示例，不限制本發(fā)明范圍地進(jìn)一步描述數(shù)據(jù)的獲得和使用示例1 在時(shí)間T = 0秒時(shí)施加-6A的階梯函數(shù)電流，在1. 5秒的全部時(shí)間內(nèi)以 0. 15為時(shí)間間隔記錄表面溫度圖像。分析該表面溫度圖像集合來(lái)確定升溫速率和/或推知每個(gè)像素的最大溫度。然后可處理來(lái)自所有像素的結(jié)果的集合(平均、空間地過(guò)濾以排除邊緣效應(yīng)、空間地分析以確定分流的數(shù)量和/或位置、空間地分析以確定隨位置變化的變化率(在度/單元長(zhǎng)度為單位)、經(jīng)由直方圖收集(binned via histogram)以分析像素的僅僅一部分，等等)以產(chǎn)生最終的結(jié)果，諸如“合格”、“不合格”、“不確定”，或者從一個(gè)或多個(gè)所測(cè)得的參數(shù)中得出的指示該電池的過(guò)熱潛在性的數(shù)學(xué)指示符。示例2 將脈沖方波電壓波形施加到DUT，其峰值電壓=-10V、最小電壓=0V，頻率 =4. 5Hz。以9Hz頻率測(cè)量表面溫度圖像，分析所得的數(shù)據(jù)來(lái)確定升溫速率和/或外推在每個(gè)像素處的最大溫度。然后可如示例1所描述的那樣處理該組結(jié)果。示例3 在時(shí)間T = O秒時(shí)施加-4A的階梯函數(shù)電流，在設(shè)定的時(shí)間(如，60秒) 以0. 15為時(shí)間間隔為用戶(hù)或算法記錄表面溫度。分析表面溫度圖像集合以找出在測(cè)量周期上的最大溫度，以及在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中觀(guān)察到的最大升溫速率。然后可如示例1所描述的那樣處理結(jié)果的集合。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，還可測(cè)量該電池的電流一電壓(I-V)或電流強(qiáng)度一電壓 (J-V)特性并用作為嚴(yán)重性計(jì)算的一個(gè)分量。例如，帶有大的反向偏壓電流泄漏的電池相比低的反向偏壓泄漏的電池具有較高的過(guò)熱潛在性。接下來(lái)的示例在不限制本發(fā)明范圍的情況下，提供了關(guān)于這個(gè)方面的說(shuō)明。示例4 如上所述，計(jì)算最大升溫速率。將這個(gè)結(jié)果乘以施加-4V電壓時(shí)測(cè)得的反向偏壓電流(或者反向偏壓電流的函數(shù))?？墒褂闷浣Y(jié)果(如，單位為安培*攝氏度/秒) 作為太陽(yáng)能電池過(guò)熱嚴(yán)重性的指示符。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，可以用直方圖的形式(該直方圖，在這個(gè)情況下，是繪制的像素?cái)?shù)量或百分比vs.嚴(yán)重性)來(lái)表達(dá)“合格”、“不合格”和“不確定”的控制限制標(biāo)準(zhǔn)，并應(yīng)用到測(cè)量輸出中以確定測(cè)試結(jié)果?？墒褂迷撍惴▉?lái)分析單個(gè)圖像或圖像序列并將觀(guān)察到的直方圖與控制限制直方圖進(jìn)行比較。在這個(gè)方法的可選形式中，可使用累加的可能性(其嚴(yán)重性位于或低于特定嚴(yán)重性級(jí)別的像素的數(shù)量或百分比)作為直方圖控制限制。在其最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)中，嚴(yán)重性參數(shù)就僅僅是等于溫度。在更為復(fù)雜的實(shí)現(xiàn)中，嚴(yán)重性參數(shù)是上述所測(cè)得的參數(shù)[電容、溫度變化的時(shí)間率、溫度、ι-ν特性等等]的函數(shù)。在本發(fā)明的進(jìn)一步方面中，可設(shè)計(jì)參考樣本122并使用其來(lái)產(chǎn)生已知的表面溫度?？梢詫⑦@個(gè)樣本122手動(dòng)地或自動(dòng)地放置在紅外攝像頭視野中以在指定時(shí)間間隔時(shí)提供獨(dú)立的溫度校準(zhǔn)值。在一個(gè)實(shí)施例中，參考樣本122是排列成二維陣列的電阻元件的組合。驅(qū)使電流通過(guò)每個(gè)電阻元件以實(shí)現(xiàn)所需的功率耗散。在另一個(gè)實(shí)施例中，參考樣本122可以是使用參考攝像頭或接觸溫度測(cè)量(熱電偶、熱敏電阻等等)預(yù)先校準(zhǔn)的，所以已知每個(gè)電阻元件的表面溫度隨溫度而變化。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，參考樣本122可包括與每個(gè)電阻熱耦合的集成的溫度傳感器，所以每個(gè)電阻元件上的表面溫度可以從參考樣本電子地讀取?？赏ㄟ^(guò)將紅外攝像頭記錄的表面溫度與來(lái)自參考樣本122的表面溫度進(jìn)行比較而實(shí)現(xiàn)攝像頭校準(zhǔn)。此處，以函數(shù)形式(例如，實(shí)際溫度=A*所測(cè)得的溫度+B，或者更為復(fù)雜的函數(shù)形式)或者所測(cè)得的溫度相對(duì)于實(shí)際溫度的查找表來(lái)存儲(chǔ)這些結(jié)果?？蛇x地，可將獨(dú)立的校準(zhǔn)公式或查找表應(yīng)用到每個(gè)像素上以修正攝像頭中的像素對(duì)像素的非均勻性。 可使用相同類(lèi)型的逐像素的校準(zhǔn)因子來(lái)修正樣本上的發(fā)射率變化的已知圖案，例如，增加在低發(fā)射率區(qū)域所報(bào)告的(測(cè)得的)溫度。根據(jù)一個(gè)方面，通過(guò)在逐像素基礎(chǔ)上施加修正因子來(lái)補(bǔ)償DUT102的空間發(fā)射率變化，從而確定DUT102的過(guò)熱潛在性(potential)。在本發(fā)明的另一方面中，DUT102的所確定的溫度變化被記錄(address)并在逐像素的基礎(chǔ)上唯一地分析以提供在DUT102上關(guān)鍵位置處提供增加的靈敏度。在進(jìn)一步方面中，在逐像素的基礎(chǔ)上記錄DUT102的所確定的溫度變化以修正來(lái)自下方或上方的樣本夾持器的已知的散熱片效應(yīng)。在另一個(gè)方面中，本發(fā)明包括合適地編程的計(jì)算機(jī)112，其具有算法，該算法分析熱圖像組和上述其他參數(shù)并計(jì)算DUT102是否應(yīng)該“合格”、“不合格”或者標(biāo)記為“不確定”。在AC電源不處于電壓、電流或頻率規(guī)范之內(nèi)的時(shí)間段中，本發(fā)明可進(jìn)一步包括不間斷電源106，其被用于容許，以下項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè)
連續(xù)的、不間斷的系統(tǒng)操作。 系統(tǒng)的成功的系統(tǒng)關(guān)閉，其保留截至這個(gè)時(shí)點(diǎn)之前獲得的所有數(shù)據(jù)。 晶片處理操作的成功完成以保證樣本完整性。在本發(fā)明的進(jìn)一步方面中，提供了一外殼，其防止漫射光輻射(可見(jiàn)光和/或紅外光)到達(dá)攝像頭。附加地，可提供外殼，其防止用戶(hù)意外地在測(cè)試過(guò)程中接觸到電池?？商峁z像頭底座，其容許攝像頭以一個(gè)角度定位，從而攝像頭的熱信號(hào)不會(huì)由樣本反射回?cái)z像頭，這防止了熱的攝像頭傳感器在反射中“看到自己”。進(jìn)一步，提供了底座，其保持住材料塊，從而由樣本將材料的圖像反射到攝像頭中?？蓪⒉牧蠅K的溫度穩(wěn)定或冷卻以提供測(cè)量用的可重復(fù)的背景信號(hào)，并將所反射的圖像對(duì)整體測(cè)量的噪聲貢獻(xiàn)最小化。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，可設(shè)置自動(dòng)的或手動(dòng)操作的門(mén)來(lái)容許在打開(kāi)的時(shí)候樣本加載或樣本卸載，且其被聯(lián)鎖住(interlocked)以防止系統(tǒng)操作直到門(mén)被合適地關(guān)閉。在進(jìn)一步的方面中，提供了一個(gè)平臺(tái)，其被設(shè)置為以χ-y增量(一般為 0. 05mm-10mm)平移攝像頭或樣本，該χ-y增量小于單個(gè)攝像頭像素在樣本的平面處測(cè)得的空間分辨率?？色@得圖像序列來(lái)用超出任何一個(gè)圖像的分辨率的空間分辨率構(gòu)建圖像。例如，如果使用30*30元素的紅外攝像頭來(lái)測(cè)量150mm*150mm的DUT的表面溫度，則樣本平面上的空間分辨率是150mm/30 = 5mm。在這個(gè)情況下，可使用χ-y平臺(tái)(stage)來(lái)在兩個(gè)圖像之間在χ-方向平移攝像頭(例如空間分辨率(2. 5mm)?？杀容^這兩個(gè)圖像，其中可計(jì)算單個(gè)圖像，其χ-分辨率好于兩個(gè)原始圖像中的任何一個(gè)?？梢栽讦?和y_方向重復(fù)這個(gè)過(guò)程以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的二維分辨率。由于熱電堆、微輻射計(jì)和其他現(xiàn)有可用的紅外探測(cè)器具有相對(duì)低的空間分辨率，根據(jù)本發(fā)明的這種分辨率加強(qiáng)技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)可接受的空間分辨率是重要的。在一個(gè)方面，提供了一平臺(tái)，其類(lèi)似于上述的平臺(tái)，不過(guò)設(shè)置為以超過(guò)現(xiàn)場(chǎng)視角尺寸的距離來(lái)橫向地平移該樣本或攝像頭。例如，該系統(tǒng)可在被選擇為距離現(xiàn)場(chǎng)視角攝像頭幾乎相等的距離處獲得數(shù)個(gè)圖像，然后將這些圖像拼合為一個(gè)大的圖像供后續(xù)分析。由于熱電堆、微輻射計(jì)和其他現(xiàn)有可用的紅外探測(cè)器具有相對(duì)低的空間分辨率，根據(jù)本發(fā)明的這種拼合技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)可接受的空間分辨率組合和現(xiàn)場(chǎng)視角是重要的。在進(jìn)一步的方面中，提供搖擺裝置(角度計(jì))，其被設(shè)置為將攝像頭指向樣本的不同區(qū)域?？墒褂眯〉膿u擺動(dòng)作來(lái)產(chǎn)生子像素圖像變化以用于分辨率加強(qiáng)的目的(如上所述)?？墒褂么蟮膿u擺動(dòng)作來(lái)按照現(xiàn)場(chǎng)視角的順序產(chǎn)生圖像變化以用于將圖像拼合為較大現(xiàn)場(chǎng)視角的單個(gè)圖像(如上所述)。上述發(fā)明可進(jìn)一步由其他部件組成，以提供表征太陽(yáng)能電池的性能以及可導(dǎo)致電池性能下降的分流的存在的獨(dú)特能力。其他部件可包括用于測(cè)量太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率的發(fā)光的J-V測(cè)試器。其他部件進(jìn)一步包括過(guò)濾器，其用于修改燈的光譜從而更好地匹配所需的太陽(yáng)光譜；將探針?lè)旁贒UT102的合適區(qū)域上以使可測(cè)量在各種電負(fù)載及照明條件下的電流輸出的設(shè)備；機(jī)械分類(lèi)設(shè)備，其基于J-V(測(cè)得的轉(zhuǎn)換效率、電流輸出等)和缺陷特性，容許組合的J-V和缺陷測(cè)試器將樣本分類(lèi)到離散數(shù)量的箱子內(nèi)；溫控的卡盤(pán)，其容許每個(gè)樣本在預(yù)確定的溫度下被測(cè)量；和外殼，其防止用戶(hù)被暴露于不安全的輻射級(jí)別和/或
12不安全的電能量，和/或不安全的機(jī)械傷害。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的方面，提供了電致發(fā)光成像系統(tǒng)，其設(shè)置為在正向偏壓 (LED操作方案)和/或反向偏壓的過(guò)程中從樣本處獲得發(fā)射。此處，用于監(jiān)測(cè)發(fā)光的攝像頭可具有在待監(jiān)控材料的帶隙或多個(gè)帶隙附近的區(qū)域中的敏感性(例如，x-Si附近的光子能量為1. leV，而硅鍺則是0.7eV，等等)。正向偏壓的電致發(fā)光圖像，當(dāng)相對(duì)發(fā)射頻率或強(qiáng)度而對(duì)其加以分析的時(shí)候，可被用于監(jiān)測(cè)樣本質(zhì)量和污染圖案。這些圖像可提供對(duì)于污染源的提示(指紋、來(lái)自機(jī)器晶片處理者的圖案、組裝線(xiàn)滾輪留下的線(xiàn)性軌道，等等)。可使用反向偏壓和正向偏壓圖像來(lái)提供分流缺陷整體(population)的高分辨率的圖像。盡管分流缺陷發(fā)射的在短波(UV-VIS-NIR)區(qū)域的光子遠(yuǎn)少于紅外，可用硅、GaAs或其他相對(duì)短波探測(cè)器進(jìn)行長(zhǎng)期的曝光來(lái)提供比現(xiàn)有的熱電堆或微輻射計(jì)技術(shù)更高分辨率的圖像。在本發(fā)明的進(jìn)一步方面中，從上述裝置的電子或物理指引信息(來(lái)自DUT102的缺陷或特征的地圖)到集成或獨(dú)立的系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移(為了重新定位這些特征或缺陷的目的)。 重新定位可用于，但不限于，編輯DUT102以用激光器、濺射系統(tǒng)、化學(xué)處理(諸如沉積、熔化或鈍化)或者被用于直接地或間接地增加DUT102的材料或電性質(zhì)的任何其他技術(shù)來(lái)移除或改變?nèi)毕莼蛱卣鳌＿M(jìn)一步，重新定位包括通過(guò)光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡、離子顯微鏡、化學(xué)探針或其他分析技術(shù)來(lái)分析以調(diào)查DUT102的缺陷或特征區(qū)域?，F(xiàn)已根據(jù)若干示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，這些實(shí)施例在所有方面都旨在是解說(shuō)性的，而非限制性的。因此，在本發(fā)明在具體實(shí)施中可以有許多變化，這許多變化可以由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員從這里所包含的描述中推導(dǎo)出。例如，這些測(cè)量可被應(yīng)用到已結(jié)合在一起的一串DUT上、DUT矩陣(大于一串的組合)上、或者完全制造好的含有多個(gè)DUT的模塊上。作為另一個(gè)示例，可用多種透鏡或反射部件來(lái)輔助來(lái)自DUT的發(fā)射的收集。作為第三個(gè)示例，可使用各種波長(zhǎng)選擇過(guò)濾器來(lái)阻止不想要的發(fā)射到達(dá)探測(cè)器，同時(shí)允許感興趣的信號(hào)到達(dá)探測(cè)器。作為第四個(gè)示例，DUT夾持裝置可被替換為傳統(tǒng)的夾持裝置，諸如真空吸盤(pán)。作為第五個(gè)示例，可使用多個(gè)前后接觸點(diǎn)來(lái)充分地支撐樣本并提供合適的低電阻路徑來(lái)傳導(dǎo)DUT電流。作為第六個(gè)示例，可添加額外的隔離接觸片來(lái)支持在設(shè)備上的3-端(或多端)測(cè)試。作為第七個(gè)示例，可使用多個(gè)PCB來(lái)容納到設(shè)備的額外接觸片。作為第八個(gè)示例，可將此處描述的PCB替換為另一個(gè)能提供充分支撐的材料，可且該P(yáng)CB可被適當(dāng)?shù)匦薷囊詫⒑线m的電流導(dǎo)入或?qū)С鯠UT。所有這些變化均視為落在由下面的權(quán)利要求書(shū)及其法律等效方案定義的本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種分流缺陷探測(cè)設(shè)備，包括a.待測(cè)設(shè)備(DUT)，其中所述DUT由熱隔離底座所固定地持有；b.電源，其中所述電源設(shè)置為向所述DUT提供定向偏壓條件；c.探針，其中所述探針設(shè)置為從所述電源向所述DUT提供局部電源；d.發(fā)射探測(cè)器，其中所述發(fā)射探測(cè)器被設(shè)置為在處于所述定向偏壓條件時(shí)測(cè)量來(lái)自所述DUT的瞬時(shí)發(fā)射，其中所述所測(cè)得的瞬時(shí)發(fā)射輸出作為來(lái)自所述發(fā)射探測(cè)器的瞬時(shí)數(shù)據(jù)；和e.被合適地編程的計(jì)算機(jī)，其中所述被合適地編程的計(jì)算機(jī)使用來(lái)自所述發(fā)射探測(cè)器的所述瞬時(shí)數(shù)據(jù)來(lái)確定所述DUT的升溫速率，并設(shè)置為估算所述DUT的過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，其中根據(jù)所述過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，所述計(jì)算機(jī)的輸出將所述DUT指定為合格狀態(tài)、不確定狀態(tài)、不合格狀態(tài)或處理以裝箱的狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的分流缺陷探測(cè)設(shè)備，其中所述發(fā)射探測(cè)器選自由以下項(xiàng)構(gòu)成的組光伏電池、光電二極管、熱電堆探測(cè)器、微輻射計(jì)探測(cè)器、CCD攝像頭、CMOS攝像頭、熱電偶、熱敏電阻，其中所述DUT的操作是在所述定向偏壓條件下用電流來(lái)激勵(lì)的，且所述發(fā)射被監(jiān)測(cè)。
3.如權(quán)利要求1所述的分流缺陷探測(cè)設(shè)備，其特征在于所述定向偏壓條件包括反向偏壓條件或正向偏壓條件。
4.如權(quán)利要求1所述的分流缺陷探測(cè)設(shè)備，其特征在于所述DUT選自由以下項(xiàng)構(gòu)成的組至少一個(gè)太陽(yáng)能電池、至少一個(gè)光檢測(cè)器、至少一個(gè)(XD、至少一個(gè)CMOS成像設(shè)備、至少一個(gè)LED、至少一個(gè)固態(tài)激光器、和有機(jī)金屬光電子設(shè)備。
5.如權(quán)利要求1所述的分流缺陷探測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)射包括具有波長(zhǎng)在 0. 4 μ m至IJ 20 μ m范圍之間的光發(fā)射。
6.如權(quán)利要求1所述的分流缺陷探測(cè)設(shè)備，其特征在于所述瞬時(shí)數(shù)據(jù)包括0.01到 1200秒的時(shí)間范圍。
7.如權(quán)利要求1所述的分流缺陷探測(cè)設(shè)備，其特征在于所述電源被調(diào)制。
8.如權(quán)利要求1所述的分流缺陷探測(cè)設(shè)備，其特征在于所述探針向所述DUT提供帶有順應(yīng)電壓的固定電流、或帶有順應(yīng)電流的固定電壓、或固定功率。
9.如權(quán)利要求1所述的分流缺陷探測(cè)設(shè)備，其特征在于所述熱隔離底座可包括設(shè)置在基板和所述DUT之間的至少一個(gè)垂直懸浮針。
10.如權(quán)利要求1所述的分流缺陷探測(cè)設(shè)備，其特征在于，還包括控制樣本，其中所述控制樣本根據(jù)至少一個(gè)控制樣本材料而提供至少一個(gè)校準(zhǔn)溫度用于測(cè)量所述DUT的至少一個(gè)材料溫度。
11.如權(quán)利要求1所述的分流缺陷探測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述探針包括機(jī)械定位裝置，其中所述探針可以ΙΟμπι到2mm范圍之間的準(zhǔn)確度而定位。
12.如權(quán)利要求1所述的分流缺陷探測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別包括選自由如下項(xiàng)組成的組中的參數(shù)DUT電容、溫度變化時(shí)間率、溫度、I-V特性、隨施加到DUT上的所述定向電偏壓而變化的由攝像頭探測(cè)到的光發(fā)射、隨施加到DUT上的所述定向電偏壓而變化的由攝像頭探測(cè)到的表面溫度、在所述DUT的反向偏壓操作過(guò)程中由所述攝像頭探測(cè)到的光發(fā)射的空間圖案、在所述DUT的正向偏壓操作過(guò)程中由所述攝像頭探測(cè)到的光發(fā)射的空間圖案、在所施加的電壓或電流的條件下隨時(shí)間變化的由所述攝像頭測(cè)量到的表面溫度，其中所述定向電偏壓包括電壓和電流波形。
13.如權(quán)利要求12所述的分流缺陷探測(cè)設(shè)備，其特征在于施加到所述DUT上的電偏壓包括電壓和電流波形。
14.如權(quán)利要求1所述的分流缺陷探測(cè)設(shè)備，其特征在于所述發(fā)射探測(cè)器包括平移底座，其具有范圍在0. 05mm到IOmm之間的定位增量。
15.如權(quán)利要求1所述的分流缺陷探測(cè)設(shè)備，其特征在于所述發(fā)射探測(cè)器包括角度計(jì)， 以將所述發(fā)射探測(cè)器指向所述DUT的不同區(qū)域。
16.如權(quán)利要求1所述的分流缺陷探測(cè)設(shè)備，其特征在于所述發(fā)射探測(cè)器具有在所述 DUT的至少一個(gè)帶隙的能量區(qū)域內(nèi)的探測(cè)靈敏度。
17.如權(quán)利要求1所述的分流缺陷探測(cè)設(shè)備，其特征在于所述發(fā)射探測(cè)器包括發(fā)射頻率或發(fā)射強(qiáng)度，其中所述發(fā)射能確定所述DUT的質(zhì)量或所述DUT的污染圖案。
18.如權(quán)利要求1所述的分流缺陷探測(cè)設(shè)備，其特征在于，設(shè)置第二電致發(fā)光的探測(cè)攝像頭以探測(cè)帶間發(fā)光或雜質(zhì)輔助的發(fā)光，其中以所述DUT的所述熱發(fā)射來(lái)表征電致發(fā)光的圖案。
19.如權(quán)利要求1所述的分流缺陷探測(cè)設(shè)備，其特征在于所述DUT的空間發(fā)射率變化通過(guò)在逐像素的基礎(chǔ)上施加修正因子來(lái)補(bǔ)償，其中確定DUT的過(guò)熱潛在性。
20.如權(quán)利要求1所述的分流缺陷探測(cè)設(shè)備，其特征在于記錄所述DUT的所確定的溫度變化，并在逐像素的基礎(chǔ)上唯一地分析以提供在所述DUT中的關(guān)鍵位置處的增加的靈敏度。
21.如權(quán)利要求1所述的分流缺陷探測(cè)設(shè)備，其特征在于，在逐像素基礎(chǔ)上記錄所述 DUT的所確定的溫度變化以修正來(lái)自下方或上方的樣本夾持器的已知的散熱片效應(yīng)。
22.如權(quán)利要求1所述的分流缺陷探測(cè)設(shè)備，還包括I-V測(cè)試器，其中所述I-V測(cè)試器被設(shè)置為測(cè)量電池電流輸出、電壓、分流電阻、串聯(lián)電阻、轉(zhuǎn)換效率和填充因數(shù)，其中根據(jù) DUT制造商的標(biāo)準(zhǔn)，所述DUT被合適地裝箱。
23.如權(quán)利要求1所述的分流缺陷探測(cè)設(shè)備，其特征在于根據(jù)所述輸出狀態(tài)自動(dòng)地將所述DUT轉(zhuǎn)移到合格的箱子、不確定的箱子、不合格的箱子或進(jìn)一步測(cè)試的箱子中。
全文摘要
本發(fā)明提供了分流缺陷探測(cè)設(shè)備，其包括用熱隔離底座固定地持有的待測(cè)設(shè)備(DUT)、設(shè)置為向DUT提供定向偏壓條件的電源、設(shè)置為從該電源向DUT提供局部電源的探針、設(shè)置為在定向偏壓條件下測(cè)量自DUT的瞬時(shí)發(fā)射的發(fā)射探測(cè)器，其中所測(cè)得的瞬時(shí)發(fā)射作為來(lái)自發(fā)射探測(cè)器的瞬時(shí)數(shù)據(jù)輸出到被合適地編程的計(jì)算機(jī)，其使用該瞬時(shí)數(shù)據(jù)來(lái)確定DUT的升溫速率，并設(shè)置為估算DUT的過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，根據(jù)該過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，計(jì)算機(jī)的輸出將DUT指定為合格狀態(tài)、不確定狀態(tài)、不合格狀態(tài)或處理以裝箱狀態(tài)。
文檔編號(hào)G01R31/26GK102365558SQ201080015729
公開(kāi)日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月7日
發(fā)明者G·S·霍納, J·E·赫德森, J·M·施米特, L·A·瓦西里耶夫 申請(qǐng)人:拓科學(xué)股份有限公司