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随着半导体发光材料研究的不断深入及LED制造工艺的不断进步和新材料(如荧光粉和氮化物晶体)的开发与应用,白光LED技术已日趋成熟,发光效率大幅提高,LED作为普通照明光源的应用指日可待。价格昂贵是制约LED照明光源普及的主要因素,而LED芯片的封装是LED成品生产的主要成本源之一。因此,发光二极管的封装测试是半导体照明技术发展与产业推广急需解决的关键技术。
目前,针对LED的检测主要集中在封装前及封装完成后进行,而对于LED芯片在封装过程中存在的缺陷(如重复焊接、芯片电极氧化等),现在尚无很好的检测技术。研究LED封装过程中缺陷的成因及针对LED封装缺陷的检测方法具有重大意义,不仅可以从整体上延长产品的使用寿命、提高产品质量,还可以使存在缺陷的LED芯片不进入后续生产工序,降低生产成本。本文以一种典型的LED封装结构为研究对象,介绍了LED封装缺陷的成因及检测方法。从LED封装缺陷产生的原因、检测方法两个方面开展了深入研究,取得了有价值的结果。
论文主要研究工作如下:
①LED封装过程中缺陷(如重复焊接、芯片电极氧化等)产生原因、机理及检测方法的研究
介绍了LED封装过程中几种缺陷的成因,分析了封装缺陷对LED光电特性的影响。根据实际LED压焊后所处状态,确定针对封装缺陷的检测方法,并分析了该检测方法的可行性。
②光源的选取、光源驱动电路及光路设计
针对检测对象的特征,分析了光源选取要求。在分析几种光源特性的基础上,结合实际检测中对光源的要求确定了检测光源——贴片式大功率白光LED。根据所选光源的特性及实际检测要求设计了光源驱动电路;确定了聚光透镜参数,并设计了光学系统。
③分析前端噪声来源,研究提高信噪比的方法(包括磁路、光路和电路),提高系统抗噪能力
分析了选取磁芯要求,结合实际待检测LED所处的闭合支架结构和检测要求,设计了磁芯结构。分析了前端噪声的来源,根据磁芯结构对相对磁导率的影响,设计了抗噪性能强的互感磁芯线圈系统。
④实验及分析
用实验的方法得出检测所需的门限电压。针对缺陷LED进行实验,并对实验结果进行了分析。实验表明,该检测方法可以检测处于封装过程中的LED芯片及焊接质量。