封装led焊点质量检测装置和方法
【专利摘要】本发明公开了一种封装LED焊点质量检测装置，该装置包括电流源、样品架、电流测量单元、光电探测器、数据采集卡和计算机；所述电流源驱动样品架上的LED工作，LED开关瞬间的电流由电流测量单元获取，并输出至计算机；所述光电探测器设置在样品架的正前方，用于采集LED发出的光信号并将该光信号转换为电信号；所述光电探测器的输出端与数据采集卡连接，数据采集卡与计算机连接，所述数据采集卡获取光电探测器输出的电信号并将该电信号输出至计算机，测量的光电数据由计算机处理分析评估LED焊点质量。本发明采用一种新的封装LED焊点质量检测方法，该方法根据LED开关瞬态的电流和光强响应曲线，获取下降时间和稳定幅值，与预设的阈值进行比较，即可鉴别LED产品焊接质量，实现对焊点质量的无损检测。
【专利说明】封装LED焊点质量检测装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种LED测试领域，特别涉及一种封装LED焊点质量检测装置及方法。【背景技术】
[0002]发光二极管(Light emitting diode, LED)由于节能、环保、响应速度快、冷光源等特点，广泛用于景观照明、背光源、路灯和室内照明，是理想的替代光源。LED灯珠由芯片、金线、支架和环氧树脂封装组成，芯片通过金线焊接在支架上，实现电气连接，焊接质量的好坏，直接关系到LED的寿命。在微电子封装中，半导体器件的失效约有1/4?1/3是由芯片互连引起，因此必须对LED焊接质量进行检测。常见的LED焊点质量问题主要表现在焊接不良(虚焊)、焊球过大、焊点微空洞等缺陷，现有LED焊点质量检测方法均针对封装前LED的焊线工艺质量进行检测，以便及时将焊线问题产品剔除，避免进入封装环节产生不可挽回的浪费。而在封装过程中，封装工艺本身可能会对焊接质量产生影响，LED工作期间的热效应等因素也可能会影响焊接质量，严重时甚至导致产品的失效。由于有封装层的包裹，对于封装后LED焊接质量检测，常用的做法是利用化学试剂融掉外层的封装材料再由显微镜观察，这将无可避免带来样品不可恢复的损伤。为实现对已封装LED灯珠内部焊接质量进行分析，非常有必要发展一种无损的测量分析方法。
【发明内容】
[0003]鉴于此，本发明的目的是提供一种基于瞬态开关特性的LED焊点质量无损检测装置及方法，采用该装置和方法可实现焊点质量的判断。由于不需要腐蚀封装层的步骤，测试过程快速，非常利于对已封装产品的焊接工艺进行检测分析。
[0004]本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，封装LED焊点质量检测装置，包括电流源、样品架、电流测量单元、光电探测器、数据采集卡和计算机；所述电流源驱动样品架上的LED工作，LED开关瞬间的电流由电流测量单元获取，并输出至计算机；所述光电探测器设置在样品架的正前方，用于采集LED发出的光信号并将该光信号转换为电信号；所述光电探测器的输出端与数据采集卡连接，数据采集卡与计算机连接，所述数据采集卡获取光电探测器输出的电信号并将该电信号输出至计算机，测量的光电数据由计算机处理分析评估LED焊点质量。
[0005]封装LED焊点质量检测方法，包括以下步骤:
[0006](I)搭建焊点质量检测装置，将待测LED灯珠固定在样品架上，在固定灯珠时尽量保证灯珠与光电探测器对准，以获取最大输出光强；
[0007](2)设置电流源的开启电流值，使电路中LED灯珠能正常工作；
[0008](3)为了获取完整的瞬态特性，计算机先控制数据采集卡开始工作，再控制电流源开启，计算机同时高速读取采集卡光强随时间变化的数据和电路电流随时间变化的数据，并进行保存；
[0009](4)由计算机对光强和电流随时间变化的瞬态数据进行处理，获取电路电流和光强的瞬态响应曲线的下降时间和幅值参数。下降时间为电流或光强从最大值到稳定幅值间的时间差，幅值为电流或光强稳定时的幅值；
[0010](5)将被测LED灯珠的下降时间和稳定幅值参数与预设的阈值进行比较，即可实现灯珠焊点质量的评价。如果被测灯珠的焊点有缺陷，则电流与光强的响应曲线的下降时间较长，幅值较小。
[0011]本发明的测量原理:
[0012]LED芯片本质为PN结二极管，可等效为结电容C、体电阻Rj和串联电阻Rs组成的电路，如图3所示。焊接不良，焊球过大、焊点微空洞等缺陷会导致焊点电阻增大，且由于焊接层金属间化合物的存在，缺陷焊点将引入寄生电容和电感，等效电路如图4所示。缺陷焊点引入的接触电阻和寄生电容将影响LED的开瞬态电流和光强变化曲线，由此测量LED开瞬态电流和光强变化曲线，可以实现对LED焊接质量的检测。
[0013]LED芯片的等效电路如图3所示，对电路加载阶跃电压U(t)，幅值为U，设流过电阻Rj的电流为I1 (t)，计算电路的瞬态响应:
【权利要求】
1.封装LED焊点质量检测装置，其特征在于:包括电流源、样品架、电流测量单元、光电探测器、数据采集卡和计算机； 所述电流源驱动样品架上的LED工作，LED开关瞬间的电流由电流测量单元获取，并输出至计算机； 所述光电探测器设置在样品架的正前方，用于采集LED发出的光信号并将该光信号转换为电信号； 所述光电探测器的输出端与数据采集卡连接，数据采集卡与计算机连接，所述数据采集卡获取光电探测器输出的电信号并将该电信号输出至计算机，测量的光电数据由计算机处理分析评估LED焊点质量。
2.使用权利要求1所述LED焊点质量检测装置进行检测的方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)搭建焊点质量检测装置，将待测LED灯珠固定在样品架上； (2)设置电流源的开启电流值，使电路中LED灯珠能正常工作； (3)计算机先控制数据采集卡开始工作，再控制电流源开启，计算机同时高速读取采集卡采集的光强随时间变化的数据和电路电流随时间变化的数据，并进行保存； (4)由计算机对光强和电流随时间变化的瞬态数据进行处理，获取电路电流和光强的瞬态响应曲线的下降时间和幅值参数；下降时间为电流或光强从最大值到稳定幅值间的时间差，幅值为电流或光强稳定时的幅值； (5)将被测LED灯珠的下降时间和稳定幅值参数与预设的阈值进行比较，即可实现灯珠焊点质量的评价。
【文档编号】G01N21/88GK103954629SQ201410198183
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】刘显明, 程星福, 陈伟民, 赖伟 申请人:重庆大学