LED 芯片封裝缺陷檢測方法研究

　?、趯τ诃h(huán)形結(jié)構(gòu)磁芯線圈，實驗值較理論值小。根據(jù)式(8)，對于條形結(jié)構(gòu)磁芯線圈，假設(shè)磁芯有效磁路長度le=100lg，此時有效磁導(dǎo)率μe≈100。若磁芯改為環(huán)形，則非閉合氣隙長度lg≈0，此時有效磁導(dǎo)率μe≈μr=2300，由理論計算可知，12mil黃色焊接質(zhì)量合格LED在信號檢測端感生電動勢幅值約為1.4V；由圖5(b)知，實驗得到信號值約為220mV，實驗值遠(yuǎn)小于理論值。上述計算是在理想情況下進行的，在實際實驗過程中，環(huán)形磁芯線圈是由U 形磁芯和條形磁芯搭接而成的，搭接處氣隙lg仍然存在，因而磁路不可能完全閉合，由式(8)知，氣隙對有效磁導(dǎo)率影響很大，所以有效磁導(dǎo)率仍小于相對磁導(dǎo)率，因此，實驗值遠(yuǎn)小于理論值。

　　③不同磁芯結(jié)構(gòu)均可實現(xiàn)LED封裝缺陷的檢測，但檢測信號的信噪比差異較大。由圖5可以看出，雖然實驗中磁芯線圈采用不同結(jié)構(gòu)，對于焊接質(zhì)量合格的LED，其光激勵檢測信號均明顯大于封裝過程中芯片電極表面存在非金屬膜的LED光激勵檢測信號，通過比較兩者檢測信號幅值的大小，可將封裝過程中芯片電極表面存在非金屬膜的LED撿出。對圖5(a)，實驗使用的線圈中磁芯為條形結(jié)構(gòu)，存在氣隙lg，磁感應(yīng)強度B增強倍數(shù)為有效磁導(dǎo)率μe，同時檢測信號易受外界干擾，因而檢測信號幅值較小且存在較大的檢測噪聲，使得兩種芯片光激勵信號信噪比都較小，給后端信號處理帶來難度，影響封裝缺陷檢測的精確度。將線圈中磁芯搭接成環(huán)形后構(gòu)成閉合磁回路，磁感應(yīng)強度B得到有效增強，磁損耗較小，受到空間電磁場的干擾相對也較小，所以檢測信號信噪比得到顯著改善。

　　④不同磁芯結(jié)構(gòu)影響諧振回路的工作頻率。實驗過程中，LC諧振回路的電容C相等，環(huán)形磁芯的有效磁導(dǎo)率大于條形磁芯的有效磁導(dǎo)率，因而環(huán)形磁芯線圈的電感L大于條形磁芯線圈的電感，所以其諧振回路的諧振頻率較小；從圖5可以看出，條形磁芯線圈構(gòu)成的諧振回路的諧振頻率約為9.75kHz，而環(huán)形磁芯線圈構(gòu)成的諧振回路的諧振頻率約為7.33kHz。

　?、堇碚摲治龊蛯嶒灲Y(jié)果分析可得，該方法對LED支架回路電流具有較高的檢測精度，通過檢測支架回路電流激起的磁場在線圈兩端感生出電動勢的大小，并與焊接質(zhì)量合格的LED的檢測信號進行比較，實現(xiàn)對封裝過程中存在封裝缺陷的LED進行檢測。

　　3結(jié)論

　　針對引腳式LED芯片封裝過程中存在的封裝缺陷問題，基于p-n結(jié)的光生伏特效應(yīng)，利用電子隧穿效應(yīng)分析了一種封裝缺陷對LED性能的影響。理論分析表明，當(dāng)LED芯片電極表面存在非金屬膜層時，流過LED支架回路的光電流小于光生電流，隨著膜層厚度的增加，回路光電流逐漸減小，其檢測信號減小。通過非接觸法檢測待測LED光激勵信號并與焊接合格的LED光激勵信號進行比較，實現(xiàn)對引腳式封裝LED芯片在壓焊工序中／后的功能狀態(tài)及封裝缺陷的檢測。分析了影響檢測精度的因素。用焊接合格與芯片電極表面存在非金屬膜的12mil黃LED樣品進行實驗，結(jié)果表明，該方法可以檢測LED支架回路微安量級光生電流信號，并具有較高的信噪比，檢測結(jié)果能實現(xiàn)對焊接質(zhì)量合格與芯片失效或存在封裝缺陷的LED的區(qū)分，達到對LED芯片在壓焊工序中／后的功能狀態(tài)及封裝缺陷檢測的目的，從而降低LED生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、避免使用存在缺陷的LED造成重大損失。

參考文獻：

[1J張延偉，江理東．半導(dǎo)體器件典型缺陷分析和圖例[M]．北京：科學(xué)技術(shù)出版社，2004：11—22．
[2]田艷紅，杭春進，王春青等．Cu絲超聲球焊及楔焊焊點可靠性及失效機理的研究[J]．電子工藝技術(shù)，2006，27(2)：63-69．
[3]丁榮峰，楊兵，任春嶺等．第一順序鍵合引腳失效分析及鍵合可靠性提高[J]．電子與封裝，2005，8(5)：1-5．
[4]Freeston IL．From Four Point to Impedance ImagingCJ]．Engi—neering Science and Education Journal，1997，6(6)：245—254．
[5]Tay C J．Surface Roughness Measurement of Semi-conductorWahrs Using a Modified Total Integrated Scattering Model[J]．Int．J．Light and Electron Optics，2002，113(7)：317—321．
[6]Kaminski A，Marchand J J，Laugier八I-V Method tO ExtractJunction Parameters with Special Emphasis on Low Series Resistanee[J]．Solid-State Electron，1999，43：741—74533．
[7]王術(shù)軍，張保洲．LED在線分揀系統(tǒng)的研制[J]．半導(dǎo)體光電【j】，2004，25(2)：108—111．
[8]李戀，李平，文玉梅等．LED芯片非接觸在線檢測方法[J]．儀器儀表學(xué)報，2008，29(4)：760—764．
[9]尹飛，李平，文玉梅等．LED芯片在線檢測方法研究[J]．傳感技術(shù)學(xué)報，2008，21(5)：869-874．
[10]Miles R W，Hynes K M，F(xiàn)orbes L Photovohaic Solar Cells：anOverview of State-of-the-SArt Cen Development and Environ—mental Issues[J]．Progress in Crystal Growth and Characterization　of Materials，2005，51(1-3)：1-42．
[11] Watanabe M，Tabuse D．Surface Contamination of BondingPads Incapable of Au Wire Bonding[C]／／IEEE／CPMT InL ElectronManuhct Teehmol Symp，1998，187—193．
[12] 曲喜新，過璧君．薄膜物理[M]．電子工業(yè)出版社，北京，1994，228—229．
[13]舒啟清．電子隧穿原理[M]．科學(xué)出版社，北京，1998，30-31．
[14]趙凱華，陳熙謀．電磁學(xué)[M]．高等教育出版社，北京，2001，55—59．