LED由(you)(you)于壽命長、能(neng)(neng)耗低等優(you)點被廣泛(fan)地應用(yong)(yong)于指示(shi)、顯(xian)示(shi)等領域(yu)。可靠性、穩定性及高(gao)出光(guang)率是(shi)LED取代現有(you)照明光(guang)源(yuan)必須考慮的(de)因(yin)素。封裝(zhuang)(zhuang)工藝是(shi)影響LED功(gong)能(neng)(neng)作(zuo)用(yong)(yong)的(de)主(zhu)要因(yin)素之一(yi)，封裝(zhuang)(zhuang)工藝關鍵工序有(you)裝(zhuang)(zhuang)架、壓焊(han)(han)、封裝(zhuang)(zhuang)。由(you)(you)于封裝(zhuang)(zhuang)工藝本身(shen)的(de)原因(yin)，導(dao)(dao)致(zhi)LED封裝(zhuang)(zhuang)過(guo)程中(zhong)存(cun)在(zai)諸多缺陷(如重(zhong)(zhong)復焊(han)(han)接(jie)、芯片電(dian)(dian)極氧化等)，統(tong)計數(shu)據顯(xian)示(shi)[1-2]：焊(han)(han)接(jie)系統(tong)的(de)失(shi)效(xiao)(xiao)占整(zheng)個半導(dao)(dao)體失(shi)效(xiao)(xiao)模式的(de)比例是(shi)25%～30%，在(zai)國內(nei)[3]，由(you)(you)于受(shou)到(dao)設(she)備和產(chan)量的(de)雙重(zhong)(zhong)限制，多數(shu)生(sheng)產(chan)廠(chang)家采用(yong)(yong)人工焊(han)(han)接(jie)的(de)方法，焊(han)(han)接(jie)系統(tong)不合(he)格占不合(he)格總數(shu)的(de)40%以上。從(cong)使用(yong)(yong)角度分析，LED封裝(zhuang)(zhuang)過(guo)程中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)缺陷，雖然使用(yong)(yong)初期并不影響其光(guang)電(dian)(dian)性能(neng)(neng)，但在(zai)以后(hou)的(de)使用(yong)(yong)過(guo)程中(zhong)會(hui)逐漸暴露出來并導(dao)(dao)致(zhi)器件失(shi)效(xiao)(xiao)。在(zai)LED的(de)某(mou)些(xie)應用(yong)(yong)領域(yu)，如高(gao)精密航天器材，其潛(qian)在(zai)的(de)缺陷比那些(xie)立即出現致(zhi)命性失(shi)效(xiao)(xiao)的(de)缺陷危害更(geng)大。因(yin)此，如何在(zai)封裝(zhuang)(zhuang)過(guo)程中(zhong)實現對LED芯片的(de)檢測、阻斷存(cun)在(zai)缺陷的(de)LED進(jin)入后(hou)序封裝(zhuang)(zhuang)工序，從(cong)而降低生(sheng)產(chan)成(cheng)(cheng)本、提高(gao)產(chan)品的(de)質(zhi)量、避免(mian)使用(yong)(yong)存(cun)在(zai)缺陷的(de)LED造成(cheng)(cheng)重(zhong)(zhong)大損失(shi)就成(cheng)(cheng)為(wei)LED封裝(zhuang)(zhuang)行業急需解決的(de)難題(ti)。
目前，LED產業的(de)(de)檢(jian)測(ce)技(ji)術主要集中(zhong)(zhong)于封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)前晶片(pian)級的(de)(de)檢(jian)測(ce)[4-5]及(ji)封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)完成后的(de)(de)成品(pin)級檢(jian)測(ce)[6-7]，而(er)國內(nei)針對(dui)封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)過程(cheng)中(zhong)(zhong)LED的(de)(de)檢(jian)測(ce)技(ji)術尚不成熟。本文在(zai)(zai)LED芯片(pian)非接觸檢(jian)測(ce)方法的(de)(de)基礎上[8-9]，在(zai)(zai)LED引腳式封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)過程(cheng)中(zhong)(zhong)，利用(yong)p-n結光(guang)生伏特效應，分析了封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)缺陷對(dui)光(guang)照射LED芯片(pian)在(zai)(zai)引線支架中(zhong)(zhong)產生的(de)(de)回路光(guang)電流的(de)(de)影響，采用(yong)電磁感應定(ding)律測(ce)量該回路光(guang)電流，實現LED封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)過程(cheng)中(zhong)(zhong)芯片(pian)質量及(ji)封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)缺陷的(de)(de)檢(jian)測(ce)。
1理論分析
1.1 p-n結的光(guang)(guang)生(sheng)伏(fu)特效應[m]根據p-n結光(guang)(guang)生(sheng)伏(fu)特效應，光(guang)(guang)生(sheng)電流IL表示(shi)為：
式中，A為p-n結(jie)面積，q是電子(zi)電量，Ln、Lp分別為電子(zi)和(he)空(kong)穴的擴散長度，J表示以光(guang)子(zi)數(shu)計算(suan)的平均光(guang)強，α為p-n結(jie)材料的吸收系數(shu)，β是量子(zi)產額，即每吸收一個(ge)光(guang)子(zi)產生的電子(zi)一空(kong)穴對數(shu)。
在LED引(yin)腳式封裝(zhuang)過程中，每個LED芯片(pian)是(shi)被固定在引(yin)線(xian)支(zhi)架上(shang)的，LED芯片(pian)通過壓焊金(jin)絲(si)(鋁絲(si))與(yu)引(yin)線(xian)支(zhi)架形成了閉(bi)合回路(lu)，如圖1。若忽略引(yin)線(xian)支(zhi)架電(dian)阻(zu)，LED支(zhi)架回路(lu)光電(dian)流(liu)(liu)等(deng)于芯片(pian)光生電(dian)流(liu)(liu)IL。可見，當p-n結材料和摻雜濃度一定時，支(zhi)架回路(lu)光電(dian)流(liu)(liu)與(yu)光照強度I成正比。
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