基于LED芯片封装缺陷检测方法研究
上传人:(编辑:Tom) 上传时间: 2010-08-12 浏览次数: 151 |
LC谐振回路中,线圈中磁芯起到增强磁感应强度B的作用,从而增加检测信号幅值。又线圈中磁芯的有效磁导率与相对磁导率间关系可表示为[14]:

式中,μe磁芯的有效磁导率,胁为磁芯的相对磁导率,μr为磁芯的有效磁路长度,名为非闭合气隙长度。
由式(8)可以看出,影响有效磁导率胁从而影响磁感应强度B的参数有:
①磁芯材料的相对磁导率胁。与所选软磁磁芯材料有关(软磁材料初始相对磁导率一般大于1000),当磁芯材料选定后,其相对磁导率为确定值。
②磁芯的有效长度le、非闭合气隙长度lg,它们由磁芯的结构决定。微弱电流产生的磁场易受外界因素干扰,磁路越长,干扰越大,所以磁芯的有效长度宜短。
在磁芯材料确定的情况下,为了得到较大磁感应强度B,需改变线圈中磁芯的结构。若磁芯结构设计为环形,由式(8)知,磁感应强度B增大倍数理论上与磁芯的相对磁导率卢,大小相等,检测信号幅值将达到最大。与条形磁芯同种材质的u型磁芯上搭接一块条形磁芯就构成环形磁芯线圈,其搭接方式有两种,如图3示。

检测时将绕有线圈的U型磁芯的一端插入图1所示1闭合回路,感应LED支架回路中回路电流产生的交变磁通,再将条形磁芯搭接在U型磁芯上,使感应磁路闭合。由于搭接方式不同,两种搭接方式的磁芯线圈处在支架回路所产生的交变磁场中时,其搭接处磁路也将不同,用Ansoft MaxwELl软件仿真两种搭接方式的磁芯搭接处在交变磁场中的磁回路,结果如图4示

图4中(a)、(b)仿真结果对应于图3中(a)、(b)两种线圈磁芯搭接方式。比较两种线圈磁芯搭接处磁路仿真结果可以看出:①图3(a)示磁芯搭接处磁路在空气介质中的回路最短,所受磁阻最小,因此磁损耗也最小。②由于待测LED支架回路电流为微安量级,激起的磁场较小,易受空间电磁场的干扰,图3(b)示磁芯搭接处磁路暴露在空气介质中较多,受干扰的几率较大。由上述分析,图3(a)磁芯搭接方式较优,可以增强信号检测端抑制干扰能力,增加检测信号幅值,一定程度上提高光激励检测信号信噪比,进而提高缺陷检测精度。
2实验及分析
2.1实验
为了比较条形磁芯线圈与环形磁芯线圈对封装缺陷检测精度的影响,现分别使用条形磁芯线圈和图3(a)示环形磁芯线圈进行实验。磁芯材料为PC40,其初始相对磁导率约为2300,条形磁芯的外形几何尺寸为1.6minx3.2ram×20mm,线圈匝数为300匝;环形磁芯横截面尺寸为1.6mm×3.2mm,其有效磁路长度约等于条形磁芯,线圈匝数为300匝。实验中激励光源为一种超高亮度贴片式白光LED,激励光源用占空比为50%的方波信号驱动,方波信号可由一系列正弦变化的信号叠加而成,使其基频与谐振回路的工作频率相同,即LC谐振回路实现了对方波信号的选频,所以穿过线圈磁通链的变化率就是方波基频信号的变化率;检测对象分别是GaP材料12mil黄色焊接质量合格的LED和焊接过程中芯片电极有非金属膜的LED。从线圈两端输出的信号经放大、滤波、峰值检波后见图5。实验中放大器的放大倍数为103倍。
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