其中jin、jout。分別是進入膜層和穿過膜層的電流密度,
,x指向為芯片電極表面到壓焊點,為膜層中z方向任意點的勢壘,e是垂直芯片電極表面速度為vx電子的能量。
圖2為在電場f’作用‘f芯片電極表面的勢壘圖,其中ef為費米能級,u為電子發(fā)射勢壘。由圖
2,若芯片電極表面為突變結(jié),其值為u0,光生電流在隧道結(jié)兩側(cè)形成的電場強度為f,電極表面以外的勢壘為u0- qfx。取芯片電極導(dǎo)帶底為參考能級e0（x=0）,因而有x<0處,u（x）=0；x>0處,u（x）=u0- qfx,根據(jù)條件u（x）=e=u0- qfx2
式中d為膜層厚度,v為膜層隧道結(jié)兩側(cè)電壓。當(dāng)led芯片發(fā)生光生伏應(yīng)時,由式（7）可知,流過芯片電極表面非金屬膜層的電流受到膜層厚度的影響,隨著膜層增厚,流過膜層的電流減小,流過led支架回路的光電流也將減校
綜上所述,引腳式led支架回路光電流的有無或大小可以反映封裝工藝中l(wèi)ed芯片的功能狀態(tài)及芯片電極與引線支架的電氣連接情況,因此,可以通過檢測led支架回路光電流達到檢測引腳式封裝工藝中芯片功能狀態(tài)和封裝缺陷。
1．3封裝缺陷的檢測方法
完成壓焊工序后,led處于閉合短路狀態(tài),直接導(dǎo)出回路電流進行檢測不可行。雖然支架回路有一定電阻,但光生電流只有微安量級,因而支架回路中的壓降非常小,用一般的電壓測量方法難度較大,而且接觸式檢測會引入接觸電阻,影響檢測的準(zhǔn)確性。因此,考慮用非接觸式的電流檢測方法。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,利用引腳式led自身特征,檢測時將帶磁芯線圈中磁芯的一端插入圖1所示閉合回路z中,led支架回路作為一級繞組,帶磁芯線圈作為次級繞組,并在線圈的兩端并聯(lián)上電容c,與線圈l組成lc諧振回路。以交變的光激勵led芯片時,支架回路中產(chǎn)生交變電流,交流載流回路會在周圍空間產(chǎn)生交變磁場,次級線圈交變磁場則在次級線圈中產(chǎn)生感生電動勢。若交變光頻率與lc諧振回路頻率相等時,lc回路發(fā)生共振,此時次級線圈兩端感生電動勢zui大。因此,可以通過檢測次級線圈兩端感生電動勢間接達到檢測支架回路光電流的目的,實現(xiàn)對封裝工藝中芯片功能狀況及焊接質(zhì)量的檢測。
lc諧振回路中,線圈中磁芯起到增強磁感應(yīng)強度b的作用,從而增加檢測信號幅值。又線圈中磁芯的有效磁導(dǎo)率與相對磁導(dǎo)率間關(guān)系可表示為[14]：
式中,μe磁芯的有效磁導(dǎo)率,脅為磁芯的相對磁導(dǎo)率,μr為磁芯的有效磁路長度,名為非閉合氣隙長度。
由式（8）可以看出,影響有效磁導(dǎo)率脅從而影響磁感應(yīng)強度b的參數(shù)有：
①磁芯材料的相對磁導(dǎo)率脅。與所選軟磁磁芯材料有關(guān)（軟磁材料初始相對磁導(dǎo)率一般大于1000）,當(dāng)磁芯材料選定后,其相對磁導(dǎo)率為確定值。
②磁芯的有效長度le、非閉合氣隙長度lg,它們由磁芯的結(jié)構(gòu)決定。微弱電流產(chǎn)生的磁場易受外界因素干擾,磁路越長,干擾越大,所以磁芯的有效長度宜短。
在磁芯材料確定的情況下,為了得到較大磁感應(yīng)強度b,需改變線圈中磁芯的結(jié)構(gòu)。若磁芯結(jié)構(gòu)設(shè)計為環(huán)形,由式（8）知,磁感應(yīng)強度b增大倍數(shù)理論上與磁芯的相對磁導(dǎo)率盧,大小相等,檢測信號幅值將達到zui大。與條形磁芯同種材質(zhì)的u型磁芯上搭接一塊條形磁芯就構(gòu)成環(huán)形磁芯線圈,其搭接方式有兩種,如圖3示。
檢測時將繞有線圈的u型磁芯的一端插入圖1所示1閉合回路,感應(yīng)led支架回路中回路電流產(chǎn)生的交變磁通,再將條形磁芯搭接在u型磁芯上,使感應(yīng)磁路閉合。由于搭接方式不同,兩種搭接方式的磁芯線圈處在支架回路所產(chǎn)生的交變磁場中時,其搭接處磁路也將不同,用ansoft maxw el l軟件仿真兩種搭接方式的磁芯搭接處在交變磁場中的磁回路,結(jié)果如圖4示
圖4中（a）、（b）仿真結(jié)果對應(yīng)于圖3中（a）、（b）兩種線圈磁芯搭接方式。比較兩種線圈磁芯搭接處磁路仿真結(jié)果可以看出：①圖3（a）示磁芯搭接處磁路在空氣介質(zhì)中的回路zui短,所受磁阻zui小,因此磁損耗也zui校②由于待測led支架回路電流為微安量級,激起的磁場較小,易受空間電磁場的干擾,圖3（b）示磁芯搭接處磁路暴露在空氣介質(zhì)中較多,受干擾的幾率較大。由上述分析,圖3（a）磁芯搭接方式較優(yōu),可以增強信號檢測端抑制*力,增加檢測信號幅值,一定程度上提高光激勵檢測信號信噪比,進而提高缺陷檢測精度。
2實驗及分析
2．1實驗