LED 芯片封裝缺陷檢測(cè)方法及機(jī)理研究

　　1．3封裝缺陷的檢測(cè)方法

　　完成壓焊工序后，LED處于閉合短路狀態(tài)，直接導(dǎo)出回路電流進(jìn)行檢測(cè)不可行。雖然支架回路有一定電阻，但光生電流只有微安量級(jí)，因而支架回路中的壓降非常小，用一般的電壓測(cè)量方法難度較大，而且接觸式檢測(cè)會(huì)引入接觸電阻，影響檢測(cè)的準(zhǔn)確性。因此，考慮用非接觸式的電流檢測(cè)方法。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，利用引腳式LED自身特征，檢測(cè)時(shí)將帶磁芯線圈中磁芯的一端插入圖1所示閉合回路z中，LED支架回路作為一級(jí)繞組，帶磁芯線圈作為次級(jí)繞組，并在線圈的兩端并聯(lián)上電容C，與線圈L組成LC諧振回路。以交變的光激勵(lì)LED芯片時(shí)，支架回路中產(chǎn)生交變電流，交流載流回路會(huì)在周圍空間產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，次級(jí)線圈交變磁場(chǎng)則在次級(jí)線圈中產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)。若交變光頻率與LC諧振回路頻率相等時(shí)，LC回路發(fā)生共振，此時(shí)次級(jí)線圈兩端感生電動(dòng)勢(shì)最大。因此，可以通過檢測(cè)次級(jí)線圈兩端感生電動(dòng)勢(shì)間接達(dá)到檢測(cè)支架回路光電流的目的，實(shí)現(xiàn)對(duì)封裝工藝中芯片功能狀況及焊接質(zhì)量的檢測(cè)。

　LC諧振回路中，線圈中磁芯起到增強(qiáng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的作用，從而增加檢測(cè)信號(hào)幅值。又線圈中磁芯的有效磁導(dǎo)率與相對(duì)磁導(dǎo)率間關(guān)系可表示為[14]：

式中，μe磁芯的有效磁導(dǎo)率，脅為磁芯的相對(duì)磁導(dǎo)率，μr為磁芯的有效磁路長(zhǎng)度，名為非閉合氣隙長(zhǎng)度。

　　由式(8)可以看出，影響有效磁導(dǎo)率脅從而影響磁感應(yīng)強(qiáng)度B的參數(shù)有：

　?、俅判静牧系南鄬?duì)磁導(dǎo)率脅。與所選軟磁磁芯材料有關(guān)(軟磁材料初始相對(duì)磁導(dǎo)率一般大于1000)，當(dāng)磁芯材料選定后，其相對(duì)磁導(dǎo)率為確定值。

　?、诖判镜挠行чL(zhǎng)度le、非閉合氣隙長(zhǎng)度lg，它們由磁芯的結(jié)構(gòu)決定。微弱電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)易受外界因素干擾，磁路越長(zhǎng)，干擾越大，所以磁芯的有效長(zhǎng)度宜短。

　　在磁芯材料確定的情況下，為了得到較大磁感應(yīng)強(qiáng)度B，需改變線圈中磁芯的結(jié)構(gòu)。若磁芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為環(huán)形，由式(8)知，磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大倍數(shù)理論上與磁芯的相對(duì)磁導(dǎo)率盧，大小相等，檢測(cè)信號(hào)幅值將達(dá)到最大。與條形磁芯同種材質(zhì)的u型磁芯上搭接一塊條形磁芯就構(gòu)成環(huán)形磁芯線圈，其搭接方式有兩種，如圖3示。

　　檢測(cè)時(shí)將繞有線圈的U型磁芯的一端插入圖1所示1閉合回路，感應(yīng)LED支架回路中回路電流產(chǎn)生的交變磁通，再將條形磁芯搭接在U型磁芯上，使感應(yīng)磁路閉合。由于搭接方式不同，兩種搭接方式的磁芯線圈處在支架回路所產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)中時(shí)，其搭接處磁路也將不同，用Ansoft Maxwell軟件仿真兩種搭接方式的磁芯搭接處在交變磁場(chǎng)中的磁回路，結(jié)果如圖4示

　　圖4中(a)、(b)仿真結(jié)果對(duì)應(yīng)于圖3中(a)、(b)兩種線圈磁芯搭接方式。比較兩種線圈磁芯搭接處磁路仿真結(jié)果可以看出：①圖3(a)示磁芯搭接處磁路在空氣介質(zhì)中的回路最短，所受磁阻最小，因此磁損耗也最小。②由于待測(cè)LED支架回路電流為微安量級(jí)，激起的磁場(chǎng)較小，易受空間電磁場(chǎng)的干擾，圖3(b)示磁芯搭接處磁路暴露在空氣介質(zhì)中較多，受干擾的幾率較大。由上述分析，圖3(a)磁芯搭接方式較優(yōu)，可以增強(qiáng)信號(hào)檢測(cè)端抑制干擾能力，增加檢測(cè)信號(hào)幅值，一定程度上提高光激勵(lì)檢測(cè)信號(hào)信噪比，進(jìn)而提高缺陷檢測(cè)精度。