LED 芯片封裝缺陷檢測方法及機理研究

　　1．3封裝缺陷的檢測方法

　　完成壓焊工序后，LED處于閉合短路狀態，直接導出回路電流進行檢測不可行。雖然支架回路有一定電阻，但光生電流只有微安量級，因而支架回路中的壓降非常小，用一般的電壓測量方法難度較大，而且接觸式檢測會引入接觸電阻，影響檢測的準確性。因此，考慮用非接觸式的電流檢測方法。根據法拉第電磁感應定律，利用引腳式LED自身特征，檢測時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支架回路作為一級繞組，帶磁芯線圈作為次級繞組，并在線圈的兩端并聯上電容C，與線圈L組成LC諧振回路。以交變的光激勵LED芯片時，支架回路中產生交變電流，交流載流回路會在周圍空間產生交變磁場，次級線圈交變磁場則在次級線圈中產生感生電動勢。若交變光頻率與LC諧振回路頻率相等時，LC回路發生共振，此時次級線圈兩端感生電動勢最大。因此，可以通過檢測次級線圈兩端感生電動勢間接達到檢測支架回路光電流的目的，實現對封裝工藝中芯片功能狀況及焊接質量的檢測。

　LC諧振回路中，線圈中磁芯起到增強磁感應強度B的作用，從而增加檢測信號幅值。又線圈中磁芯的有效磁導率與相對磁導率間關系可表示為[14]：

式中，μe磁芯的有效磁導率，脅為磁芯的相對磁導率，μr為磁芯的有效磁路長度，名為非閉合氣隙長度。

　　由式(8)可以看出，影響有效磁導率脅從而影響磁感應強度B的參數有：

　　①磁芯材料的相對磁導率脅。與所選軟磁磁芯材料有關(軟磁材料初始相對磁導率一般大于1000)，當磁芯材料選定后，其相對磁導率為確定值。

　　②磁芯的有效長度le、非閉合氣隙長度lg，它們由磁芯的結構決定。微弱電流產生的磁場易受外界因素干擾，磁路越長，干擾越大，所以磁芯的有效長度宜短。

　　在磁芯材料確定的情況下，為了得到較大磁感應強度B，需改變線圈中磁芯的結構。若磁芯結構設計為環形，由式(8)知，磁感應強度B增大倍數理論上與磁芯的相對磁導率盧，大小相等，檢測信號幅值將達到最大。與條形磁芯同種材質的u型磁芯上搭接一塊條形磁芯就構成環形磁芯線圈，其搭接方式有兩種，如圖3示。

　　檢測時將繞有線圈的U型磁芯的一端插入圖1所示1閉合回路，感應LED支架回路中回路電流產生的交變磁通，再將條形磁芯搭接在U型磁芯上，使感應磁路閉合。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生的交變磁場中時，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中的磁回路，結果如圖4示

　　圖4中(a)、(b)仿真結果對應于圖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果可以看出：①圖3(a)示磁芯搭接處磁路在空氣介質中的回路最短，所受磁阻最小，因此磁損耗也最小。②由于待測LED支架回路電流為微安量級，激起的磁場較小，易受空間電磁場的干擾，圖3(b)示磁芯搭接處磁路暴露在空氣介質中較多，受干擾的幾率較大。由上述分析，圖3(a)磁芯搭接方式較優，可以增強信號檢測端抑制干擾能力，增加檢測信號幅值，一定程度上提高光激勵檢測信號信噪比，進而提高缺陷檢測精度。