LED由于壽命長、能耗低等優(yōu)點被廣泛地應用于指示、顯示等領域。可靠性、穩(wěn)定性及高出光率是LED取代現(xiàn)有照明光源必須考慮的因素。封裝工藝是影響LED功能作用的主要因素之一,封裝工藝關鍵工序有裝架、壓焊、封裝。由于封裝工藝本身的原因,導致LED封裝過程中存在諸多缺陷(如重復焊接、芯片電極氧化等),統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示[1-2]:焊接系統(tǒng)的失效占整個半導體失效模式的比例是25%~30%,在國內[3],由于受到設備和產(chǎn)量的雙重限制,多數(shù)生產(chǎn)廠家采用人工焊接的方法,焊接系統(tǒng)不合格占不合格總數(shù)的40%以上。從使用角度分析,LED封裝過程中產(chǎn)生的缺陷,雖然使用初期并不影響其光電性能,但在以后的使用過程中會逐漸暴露出來并導致器件失效。在LED的某些應用領域,如高精密航天器材,其潛在的缺陷比那些立即出現(xiàn)致命性失效的缺陷危害更大。因此,如何在封裝過程中實現(xiàn)對LED芯片的檢測、阻斷存在缺陷的LED進入后序封裝工序,從而降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品的質量、避免使用存在缺陷的LED造成重大損失就成為LED封裝行業(yè)急需解決的難題。
目前,LED產(chǎn)業(yè)的檢測技術主要集中于封裝前晶片級的檢測[4-5]及封裝完成后的成品級檢測[6-7],而國內針對封裝過程中LED的檢測技術尚不成熟。本文在LED芯片非接觸檢測方法的基礎上[8-9],在LED引腳式封裝過程中,利用p-n結光生伏特效應,分析了封裝缺陷對光照射LED芯片在引線支架中產(chǎn)生的回路光電流的影響,采用電磁感應定律測量該回路光電流,實現(xiàn)LED封裝過程中芯片質量及封裝缺陷的檢測。
1理論分析
1.1 p-n結的光生伏特效應[m]根據(jù)p-n結光生伏特效應,光生電流IL表示為:
式中,A為p-n結面積,q是電子電量,Ln、Lp分別為電子和空穴的擴散長度,J表示以光子數(shù)計算的平均光強,α為p-n結材料的吸收系數(shù),β是量子產(chǎn)額,即每吸收一個光子產(chǎn)生的電子一空穴對數(shù)。
在LED引腳式封裝過程中,每個LED芯片是被固定在引線支架上的,LED芯片通過壓焊金絲(鋁絲)與引線支架形成了閉合回路,如圖1。若忽略引線支架電阻,LED支架回路光電流等于芯片光生電流IL??梢姡攑-n結材料和摻雜濃度一定時,支架回路光電流與光照強度I成正比。
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