LED 芯片封装缺陷检测方法研究

　　②对于环形结构磁芯线圈，实验值较理论值小。根据式(8)，对于条形结构磁芯线圈，假设磁芯有效磁路长度le=100lg，此时有效磁导率μe≈100。若磁芯改为环形，则非闭合气隙长度lg≈0，此时有效磁导率μe≈μr=2300，由理论计算可知，12mil黄色焊接质量合格LED在信号检测端感生电动势幅值约为1.4V；由图5(b)知，实验得到信号值约为220mV，实验值远小于理论值。上述计算是在理想情况下进行的，在实际实验过程中，环形磁芯线圈是由U 形磁芯和条形磁芯搭接而成的，搭接处气隙lg仍然存在，因而磁路不可能完全闭合，由式(8)知，气隙对有效磁导率影响很大，所以有效磁导率仍小于相对磁导率，因此，实验值远小于理论值。

　　③不同磁芯结构均可实现LED封装缺陷的检测，但检测信号的信噪比差异较大。由图5可以看出，虽然实验中磁芯线圈采用不同结构，对于焊接质量合格的LED，其光激励检测信号均明显大于封装过程中芯片电极表面存在非金属膜的LED光激励检测信号，通过比较两者检测信号幅值的大小，可将封装过程中芯片电极表面存在非金属膜的LED捡出。对图5(a)，实验使用的线圈中磁芯为条形结构，存在气隙lg，磁感应强度B增强倍数为有效磁导率μe，同时检测信号易受外界干扰，因而检测信号幅值较小且存在较大的检测噪声，使得两种芯片光激励信号信噪比都较小，给后端信号处理带来难度，影响封装缺陷检测的精确度。将线圈中磁芯搭接成环形后构成闭合磁回路，磁感应强度B得到有效增强，磁损耗较小，受到空间电磁场的干扰相对也较小，所以检测信号信噪比得到显著改善。

　　④不同磁芯结构影响谐振回路的工作频率。实验过程中，LC谐振回路的电容C相等，环形磁芯的有效磁导率大于条形磁芯的有效磁导率，因而环形磁芯线圈的电感L大于条形磁芯线圈的电感，所以其谐振回路的谐振频率较小；从图5可以看出，条形磁芯线圈构成的谐振回路的谐振频率约为9.75kHz，而环形磁芯线圈构成的谐振回路的谐振频率约为7.33kHz。

　　⑤理论分析和实验结果分析可得，该方法对LED支架回路电流具有较高的检测精度，通过检测支架回路电流激起的磁场在线圈两端感生出电动势的大小，并与焊接质量合格的LED的检测信号进行比较，实现对封装过程中存在封装缺陷的LED进行检测。

　　3结论

　　针对引脚式LED芯片封装过程中存在的封装缺陷问题，基于p-n结的光生伏特效应，利用电子隧穿效应分析了一种封装缺陷对LED性能的影响。理论分析表明，当LED芯片电极表面存在非金属膜层时，流过LED支架回路的光电流小于光生电流，随着膜层厚度的增加，回路光电流逐渐减小，其检测信号减小。通过非接触法检测待测LED光激励信号并与焊接合格的LED光激励信号进行比较，实现对引脚式封装LED芯片在压焊工序中／后的功能状态及封装缺陷的检测。分析了影响检测精度的因素。用焊接合格与芯片电极表面存在非金属膜的12mil黄LED样品进行实验，结果表明，该方法可以检测LED支架回路微安量级光生电流信号，并具有较高的信噪比，检测结果能实现对焊接质量合格与芯片失效或存在封装缺陷的LED的区分，达到对LED芯片在压焊工序中／后的功能状态及封装缺陷检测的目的，从而降低LED生产成本、提高产品质量、避免使用存在缺陷的LED造成重大损失。

参考文献：

[1J张延伟，江理东．半导体器件典型缺陷分析和图例[M]．北京：科学技术出版社，2004：11—22．
[2]田艳红，杭春进，王春青等．Cu丝超声球焊及楔焊焊点可靠性及失效机理的研究[J]．电子工艺技术，2006，27(2)：63-69．
[3]丁荣峰，杨兵，任春岭等．第一顺序键合引脚失效分析及键合可靠性提高[J]．电子与封装，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]王术军，张保洲．LED在线分拣系统的研制[J]．半导体光电【j】，2004，25(2)：108—111．
[8]李恋，李平，文玉梅等．LED芯片非接触在线检测方法[J]．仪器仪表学报，2008，29(4)：760—764．
[9]尹飞，李平，文玉梅等．LED芯片在线检测方法研究[J]．传感技术学报，2008，21(5)：869-874．
[10]Miles R W，Hynes K M，Forbes 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，过璧君．薄膜物理[M]．电子工业出版社，北京，1994，228—229．
[13]舒启清．电子隧穿原理[M]．科学出版社，北京，1998，30-31．
[14]赵凯华，陈熙谋．电磁学[M]．高等教育出版社，北京，2001，55—59．