LED非接觸在線檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體發(fā)光材料研究的不斷深入及LED制造工藝的不斷進(jìn)步，LED的性能大幅提高，LED作為普通照明光源的應(yīng)用指日可待。價(jià)格昂貴是制約LED照明普及的主要因素之一，而LED芯片的封裝是LED生產(chǎn)的主要成本源之一。為了避免次品的后續(xù)封裝工藝流程，提高產(chǎn)品的成品率，LED封裝完成前的檢測(cè)就成為半導(dǎo)體照明技術(shù)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)推廣急需解決的關(guān)鍵技術(shù)。
　　 本文針對(duì)LED芯片制造及封裝過(guò)程中急需解決的產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)問(wèn)題，在了解國(guó)內(nèi)外LED檢測(cè)現(xiàn)

2、狀的基礎(chǔ)上，根據(jù)LED結(jié)構(gòu)特征和發(fā)光機(jī)理，以及LED在芯片制造及封裝工藝上的特點(diǎn)，深入分析了LED光-電和電-光轉(zhuǎn)換特性之間的內(nèi)在聯(lián)系，及相同注入強(qiáng)度時(shí)光致發(fā)光和電致發(fā)光下LED的發(fā)光特性和電特性，并在此基礎(chǔ)上研究了用于封裝過(guò)程中的LED缺陷檢測(cè)方法和針對(duì)LED晶片、晶圓或單個(gè)LED芯片的參數(shù)檢測(cè)方法。具體的研究?jī)?nèi)容如下：
　　 ①詳細(xì)闡述了LED的結(jié)構(gòu)特征、工作原理及芯片制造和封裝工藝流程，介紹了LED從外延片、晶圓、分割的單

3、個(gè)LED芯片到最終LED成品的制造過(guò)程以及LED從電能量到光能量的轉(zhuǎn)換機(jī)理，指出了LED封裝完成前進(jìn)行檢測(cè)的必要性。②研究了LED光-電和電-光轉(zhuǎn)換的物理過(guò)程，分析了兩種能量轉(zhuǎn)換特性之間的內(nèi)在聯(lián)系。研究表明，LED的兩種轉(zhuǎn)換過(guò)程中光強(qiáng)對(duì)應(yīng)電流的變化趨勢(shì)存在一致性，光-電轉(zhuǎn)換過(guò)程中激勵(lì)光強(qiáng)和光生電流的關(guān)系同樣也反映了電-光轉(zhuǎn)換過(guò)程中發(fā)光光強(qiáng)和注入電流的關(guān)系，這為L(zhǎng)ED在線檢測(cè)方法的研究提供了基礎(chǔ)。
　　 ③研究了基于p-n結(jié)光生伏

4、特效應(yīng)的LED缺陷檢測(cè)方法。針對(duì)封裝過(guò)程中芯片本身及其封裝質(zhì)量問(wèn)題，根據(jù)LED電-光和光-電轉(zhuǎn)換特性之間的內(nèi)在聯(lián)系，通過(guò)測(cè)量光照射LED芯片在焊接連接的引線支架中產(chǎn)生的光生短路電流，檢測(cè)芯片功能狀態(tài)及其封裝缺陷。分析了LED封裝缺陷的種類及缺陷產(chǎn)生的原因，指出焊接缺陷是影響LED封裝質(zhì)量的主要因素，并分析了焊接缺陷對(duì)LED發(fā)光的影響。詳細(xì)分析了光生短路電流與LED功能狀態(tài)及封裝缺陷的關(guān)系，對(duì)各種不同尺寸不同顏色LED進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，表明影響

5、檢測(cè)信號(hào)的是LED材料、結(jié)構(gòu)參數(shù)以及焊接缺陷引起的串聯(lián)電阻變化，這些正是與LED功能狀態(tài)和封裝缺陷有關(guān)的參數(shù)。研究表明，該方法可實(shí)現(xiàn)多種顏色LED芯片的非接觸在線缺陷檢測(cè)。
　　 ④分析了相同注入強(qiáng)度下LED光致發(fā)光和電致發(fā)光特性，重點(diǎn)研究了兩種不同注入方式下LED發(fā)光特性和電特性的差異。不同注入方式引起不同的熱效應(yīng)，導(dǎo)致了相同注入強(qiáng)度下LED的光致發(fā)光和電致發(fā)光特性有差異。光注入形式下，由于有更多的因素導(dǎo)致熱能的增加，因此結(jié)溫

6、比同等注入強(qiáng)度下電致發(fā)光時(shí)LED的結(jié)溫高，使得光致發(fā)光光譜形狀與電致發(fā)光不同，發(fā)光強(qiáng)度較電致發(fā)光降低，峰值波長(zhǎng)較電致發(fā)光紅移，半高寬較電致發(fā)光增大，LED兩端的電壓也比電注入形式下低。分析表明，以短時(shí)脈沖光激勵(lì)LED或者采用其他減少激勵(lì)光輻射能量積累的方式，使光致發(fā)光下p-n結(jié)的溫度接近于電致發(fā)光下p-n結(jié)的溫度，可以使相同注入強(qiáng)度時(shí)光致發(fā)光和電致發(fā)光下LED的發(fā)光特性和電特性趨于一致。
　　 ⑤根據(jù)相同注入強(qiáng)度下LED光致發(fā)光

7、和電致發(fā)光的內(nèi)在聯(lián)系，以短時(shí)脈沖光照射LED產(chǎn)生光致發(fā)光或者采用其他減少激勵(lì)光輻射能量積累的方式，使光致發(fā)光下p-n結(jié)的溫度接近于電致發(fā)光下p-n結(jié)的溫度，此時(shí)光致發(fā)光特性能較好地反映電致發(fā)光下LED的發(fā)光特性和電特性，在此基礎(chǔ)上，研究了利用LED光致發(fā)光譜估計(jì)LED的光譜特性和電特性參數(shù)(包括正向電流、正向電壓、電流-電壓特性，反向飽和電流)的方法。研究表明，估計(jì)的參數(shù)與電致發(fā)光下實(shí)際測(cè)量的參數(shù)能較好地符合。
　　 最后，總結(jié)