封装LED焊点质量检测装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种封装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。本发明专利技术采用一种新的封装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。

【技术实现步骤摘要】
封装LED焊点质量检测装置和方法
本专利技术涉及一种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。
技术介绍
发光二极管(Lightemittingdiode,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。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术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。本专利技术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。封装LED焊点质量检测方法，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，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；(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)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；(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。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。本专利技术的测量原理：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。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：化简得一阶微分方程：当t<0时，i1(0+)＝i1(0-)＝0；i2(0+)＝i2(0-)＝0当t>0时，解得：总电流为：当存在焊接缺陷时，缺陷焊点将在LED芯片的等效电路上引入接触电阻(Rp)和寄生电感(Lp)、电容(Cp)组成的寄生电路，如图4所示，设流过电阻Rj和Rp的电流分别为i2(t)、i3(t)，电路总电流为I，计算电路的瞬态效应：整理得：当t<0时，当t>0时，此时等效电路的总电流为：令i1(t)＝x,i2(t)＝y,i2'(t)＝z对高阶微分方程(6)、(7)进行降阶，得到微分方程组：求解得到两种不同情况下的电路瞬态响应结果如图5所示：对电路加载阶跃电压，由于电容两端的电压不能瞬变，初始时电压全都加载到电阻Rs两端，因此出现电流过冲。电容逐渐充电，电阻两端电压减小，电路总电流逐渐减小，电容充电完毕后电阻两端电压保持稳定，此时电路总电流保持不变，如图5所示。正常灯珠和缺陷焊接灯珠，在相同电压的阶跃信号激励下，得到的瞬态电流响应在幅值和下降时间上均有差异，焊接缺陷导致接触电阻增大、引入寄生电容电感，导致稳定电流偏小，I2<I1，下降时间较长，t2>t1。由此根据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，实现焊点质量检测。由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下的优点:本专利技术根据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，即可立即鉴别LED产品焊接质量，实现对焊点质量判断。由于不需要腐蚀封装层的步骤，测试过程非常快速，非常利于对已封装产品的焊接工艺进行检测分析。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，其中：图1为焊点质量检测装置结构图本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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，数据采集卡采集光强随时间变化的数据，电流测量单元获取电路电流随时间变化的数据；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；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...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘显明，程星福，陈伟民，赖伟，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85