Une nouvelle génération d’écrans grâce au test à haut débit des mini-LED

​Quand les solutions de test traditionnelles ne peuvent pas suivre le rythme

Les mini-LED et les micro-LED sont des technologies d’émission de lumière essentielles pour la prochaine génération d’écrans. En raison de la miniaturisation des puces LED, le nombre de puces par wafer passera de milliers à des millions, voire des dizaines de millions. L’augmentation du nombre de périphériques rend les tests de masse extrêmement difficiles. Le temps de test de chaque wafer passera de quelques heures à plusieurs jours si les solutions actuelles de test des LED sont utilisées. Ce goulot d’étranglement entraînera une perte de temps et une augmentation des coûts de fabrication. Augmenter considérablement l’efficacité des tests tout en garantissant leur stabilité et leur précision est le principal défi du développement de solutions de test pour mini-LED.  

Tirer parti des avantages des systèmes de test flexibles

Chez FitTech, nous essayons de relever ce défi en matière de débit en testant plus rapidement et en fournissant deux systèmes en une seule solution : un prober et un testeur de LED intégrés effectuant des mesures optiques et électriques sur chaque wafer LED. Une machine de test de LED typique est conçue pour tester une ou deux puces à la fois. Mais en raison de la réduction de la taille des LED de l’ordre de plusieurs centaines de micromètres avec les mini-LED, le nombre de puces par wafer augmente considérablement, passant de dizaines de milliers de LED traditionnelles à des centaines de milliers de mini-LED. Tester une ou deux LED à la fois n’est tout simplement pas assez rapide pour répondre à la demande. Pour résoudre ce problème, nous avons mis au point une solution de test parallèle pour les mini-LED. Chez FitTech, nous avons combiné ce système de sonde développé en interne, un système de mesure optique et un système de mesure électrique utilisant les unités de source et mesure (SMU) PXI de NI pour quadrupler le débit de huit LED en même temps, tout en fournissant des résultats de test stables, efficaces et de haute qualité.

La SMU de NI joue un rôle important en fournissant les bons points de consigne de tension et de courant pour chaque LED et des données de mesure précises. La SMU PXI de NI fournit des mesures très précises et répétables qui peuvent fournir quatre à huit voies dans un facteur de forme plus compact que la plupart des SMU du marché actuel. De plus, NI peut s’adapter à des centaines de voies à mesure que les LED deviennent encore plus petites.

Les avantages de la mise en œuvre d’une solution NI innovante

Nous avons décidé d’utiliser les SMU PXI de NI pour les tests électriques car ils sont moins encombrants, moins longs et plus évolutifs que la plupart des SMU du marché actuel qui ne fournissent qu’une ou deux voies pour un encombrement similaire. Grâce aux SMU PXI de NI, nous pouvons fournir quatre à huit voies dans un seul châssis, ce qui permet de réaliser des tests en parallèle sans augmenter la taille de la machine de test.

Outre l’encombrement, nous avons constaté une plus grande rapidité d’exécution des tests et des données de test de meilleure qualité. De plus, nous avons amélioré le temps de réponse en régime établi, la surtension, la précision, la stabilité, la répétabilité, la reproductibilité, la réactivité et la résolution par rapport à notre solution précédente. Les SMU à plus haute résolution nous ont permis d’effectuer des tests plus précis au profit de nos fabricants de wafers. De plus, grâce à l’architecture modulaire PXI, nous avons constaté une diminution du coût par voie et une réduction du temps d’intégration.

La SMU PXI de NI utilise une interface PCI Express par opposition aux interfaces GPIB ou Ethernet plus lentes et plus répandues sur le marché. Les SMU PXI de NI offrent une transmission et une capture de données hautes performances, ainsi qu’une meilleure synchronisation avec les systèmes de mesure optiques et toutes les voies de test électrique, ce qui est essentiel pour le test en parallèle des mini-LED.

Enfin, grâce aux convertisseurs C A/N intégrés aux SMU PXI de NI, nous avons considérablement réduit le temps nécessaire à l’intégration de l’acquisition de données multivoies et à l’échantillonnage haute fréquence, ce qui est important pour éviter les distorsions et améliorer la précision des mesures. En plus du C A/N intégré, l’outil I/O Trace de NI, que nous pouvions utiliser pour la surveillance et l’enregistrement, offrait un moyen plus pratique d’analyser le processus de test et de dépanner pendant l’intégration.  

En général, le développement d’un système de test de haute qualité pour des puces miniaturisées avec une stabilité, une précision et une efficacité élevées est un véritable défi. L’utilisation de SMU PXI NI dans le système de test de mini-LED FitTech offre une flexibilité et des performances élevées. Elle permet également de réduire le temps de développement et le coût d’intégration des systèmes.

Résultats et valeur

Chez FitTech, nous avons été les premiers à proposer une solution combinée de test et de sondage de LED, et ce depuis plus de 17 ans. Nos clients peuvent simplifier l’assistance et le service de test en faisant appel à une entreprise. Grâce à notre partenariat avec NI, nous offrons désormais des capacités de test en parallèle plus rapides. Le débit est donc plus élevé et le nombre de machines de test et de sonde réduit. Le test en parallèle est essentiel pour fournir des solutions de test de mini-LED. D’une part, nous avons optimisé notre système de sonde en améliorant la stabilité, la vitesse et la précision des mouvements ; grâce au capteur de bord à cellules de charge conçu par nos soins, nous fournissons moins de marques d’aiguilles identiques. D’autre part, nous utilisons l’unité de source et mesure PXI de NI dans le système de test, ce qui nous permet de réaliser des tests parallèles sans augmenter le volume physique de la machine. Grâce à ces optimisations et à l’utilisation des SMU de NI, nous avons réduit le temps de test électronique de 30 % et le temps de test global de 10 % par rapport à nos solutions précédentes.

Perspectives d’avenir

Les LED étant de plus en plus petites, nous assisterons à une augmentation de l’utilisation des micro-LED (inférieures à 50 microns). Le nombre de puces par wafer augmentera considérablement. Bien que le marché soit encore nouveau et que de nombreuses approches de fabrication et de test soient envisagées, NI et FitTech s’engagent à fournir les systèmes d’instrumentation et de test appropriés pour des tests efficaces et précis des micro-LED afin d’offrir les meilleurs rendements aux fabricants de wafers.