封裝led焊點質量檢測裝置和方法
【專利摘要】本發明公開了一種封裝LED焊點質量檢測裝置，該裝置包括電流源、樣品架、電流測量單元、光電探測器、數據采集卡和計算機；所述電流源驅動樣品架上的LED工作，LED開關瞬間的電流由電流測量單元獲取，并輸出至計算機；所述光電探測器設置在樣品架的正前方，用于采集LED發出的光信號并將該光信號轉換為電信號；所述光電探測器的輸出端與數據采集卡連接，數據采集卡與計算機連接，所述數據采集卡獲取光電探測器輸出的電信號并將該電信號輸出至計算機，測量的光電數據由計算機處理分析評估LED焊點質量。本發明采用一種新的封裝LED焊點質量檢測方法，該方法根據LED開關瞬態的電流和光強響應曲線，獲取下降時間和穩定幅值，與預設的閾值進行比較，即可鑒別LED產品焊接質量，實現對焊點質量的無損檢測。
【專利說明】封裝LED焊點質量檢測裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種LED測試領域，特別涉及一種封裝LED焊點質量檢測裝置及方法。【背景技術】
[0002]發光二極管(Light emitting diode, LED)由于節能、環保、響應速度快、冷光源等特點，廣泛用于景觀照明、背光源、路燈和室內照明，是理想的替代光源。LED燈珠由芯片、金線、支架和環氧樹脂封裝組成，芯片通過金線焊接在支架上，實現電氣連接，焊接質量的好壞，直接關系到LED的壽命。在微電子封裝中，半導體器件的失效約有1/4?1/3是由芯片互連引起，因此必須對LED焊接質量進行檢測。常見的LED焊點質量問題主要表現在焊接不良(虛焊)、焊球過大、焊點微空洞等缺陷，現有LED焊點質量檢測方法均針對封裝前LED的焊線工藝質量進行檢測，以便及時將焊線問題產品剔除，避免進入封裝環節產生不可挽回的浪費。而在封裝過程中，封裝工藝本身可能會對焊接質量產生影響，LED工作期間的熱效應等因素也可能會影響焊接質量，嚴重時甚至導致產品的失效。由于有封裝層的包裹，對于封裝后LED焊接質量檢測，常用的做法是利用化學試劑融掉外層的封裝材料再由顯微鏡觀察，這將無可避免帶來樣品不可恢復的損傷。為實現對已封裝LED燈珠內部焊接質量進行分析，非常有必要發展一種無損的測量分析方法。
【發明內容】
[0003]鑒于此，本發明的目的是提供一種基于瞬態開關特性的LED焊點質量無損檢測裝置及方法，采用該裝置和方法可實現焊點質量的判斷。由于不需要腐蝕封裝層的步驟，測試過程快速，非常利于對已封裝產品的焊接工藝進行檢測分析。
[0004]本發明的目的是通過這樣的技術方案實現的，封裝LED焊點質量檢測裝置，包括電流源、樣品架、電流測量單元、光電探測器、數據采集卡和計算機；所述電流源驅動樣品架上的LED工作，LED開關瞬間的電流由電流測量單元獲取，并輸出至計算機；所述光電探測器設置在樣品架的正前方，用于采集LED發出的光信號并將該光信號轉換為電信號；所述光電探測器的輸出端與數據采集卡連接，數據采集卡與計算機連接，所述數據采集卡獲取光電探測器輸出的電信號并將該電信號輸出至計算機，測量的光電數據由計算機處理分析評估LED焊點質量。
[0005]封裝LED焊點質量檢測方法，包括以下步驟:
[0006](I)搭建焊點質量檢測裝置，將待測LED燈珠固定在樣品架上，在固定燈珠時盡量保證燈珠與光電探測器對準，以獲取最大輸出光強；
[0007](2)設置電流源的開啟電流值，使電路中LED燈珠能正常工作；
[0008](3)為了獲取完整的瞬態特性，計算機先控制數據采集卡開始工作，再控制電流源開啟，計算機同時高速讀取采集卡光強隨時間變化的數據和電路電流隨時間變化的數據，并進行保存；
[0009](4)由計算機對光強和電流隨時間變化的瞬態數據進行處理，獲取電路電流和光強的瞬態響應曲線的下降時間和幅值參數。下降時間為電流或光強從最大值到穩定幅值間的時間差，幅值為電流或光強穩定時的幅值；
[0010](5)將被測LED燈珠的下降時間和穩定幅值參數與預設的閾值進行比較，即可實現燈珠焊點質量的評價。如果被測燈珠的焊點有缺陷，則電流與光強的響應曲線的下降時間較長，幅值較小。
[0011]本發明的測量原理:
[0012]LED芯片本質為PN結二極管，可等效為結電容C、體電阻Rj和串聯電阻Rs組成的電路，如圖3所示。焊接不良，焊球過大、焊點微空洞等缺陷會導致焊點電阻增大，且由于焊接層金屬間化合物的存在，缺陷焊點將引入寄生電容和電感，等效電路如圖4所示。缺陷焊點引入的接觸電阻和寄生電容將影響LED的開瞬態電流和光強變化曲線，由此測量LED開瞬態電流和光強變化曲線，可以實現對LED焊接質量的檢測。
[0013]LED芯片的等效電路如圖3所示，對電路加載階躍電壓U(t)，幅值為U，設流過電阻Rj的電流為I1 (t)，計算電路的瞬態響應:
【權利要求】
1.封裝LED焊點質量檢測裝置，其特征在于:包括電流源、樣品架、電流測量單元、光電探測器、數據采集卡和計算機； 所述電流源驅動樣品架上的LED工作，LED開關瞬間的電流由電流測量單元獲取，并輸出至計算機； 所述光電探測器設置在樣品架的正前方，用于采集LED發出的光信號并將該光信號轉換為電信號； 所述光電探測器的輸出端與數據采集卡連接，數據采集卡與計算機連接，所述數據采集卡獲取光電探測器輸出的電信號并將該電信號輸出至計算機，測量的光電數據由計算機處理分析評估LED焊點質量。
2.使用權利要求1所述LED焊點質量檢測裝置進行檢測的方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)搭建焊點質量檢測裝置，將待測LED燈珠固定在樣品架上； (2)設置電流源的開啟電流值，使電路中LED燈珠能正常工作； (3)計算機先控制數據采集卡開始工作，再控制電流源開啟，計算機同時高速讀取采集卡采集的光強隨時間變化的數據和電路電流隨時間變化的數據，并進行保存； (4)由計算機對光強和電流隨時間變化的瞬態數據進行處理，獲取電路電流和光強的瞬態響應曲線的下降時間和幅值參數；下降時間為電流或光強從最大值到穩定幅值間的時間差，幅值為電流或光強穩定時的幅值； (5)將被測LED燈珠的下降時間和穩定幅值參數與預設的閾值進行比較，即可實現燈珠焊點質量的評價。
【文檔編號】G01N21/88GK103954629SQ201410198183
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月12日 優先權日:2014年5月12日
【發明者】劉顯明, 程星福, 陳偉民, 賴偉 申請人:重慶大學