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CN105203393A - Led芯片抗断裂强度的测试方法及其测试装置 - Google Patents

Led芯片抗断裂强度的测试方法及其测试装置 Download PDF

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CN105203393A
CN105203393A CN201510602379.8A CN201510602379A CN105203393A CN 105203393 A CN105203393 A CN 105203393A CN 201510602379 A CN201510602379 A CN 201510602379A CN 105203393 A CN105203393 A CN 105203393A
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CN
China
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led chip
testing
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recessed
push broach
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CN201510602379.8A
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English (en)
Inventor
杨人龙
张平
林笑洁
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Xiamen Sanan Optoelectronics Technology Co Ltd
Original Assignee
Xiamen Sanan Optoelectronics Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种LED芯片抗断裂强度的测试方法及其测试装置，包括长条形的LED芯片试样、“凹”字型测试模具、载物台、推拉力测试机以及推刀，所述LED芯片横跨于“凹”字型测试模具的开口之上，所述“凹”字型测试模具固定于所述载物台的中心位置，所述推拉力测试机控制推刀居中垂直于LED芯片上表面施加下压力，从而通过推刀单轴加载方式，实现三点弯曲。本发明可相对真实地模拟芯片在不同封装条件下可能的受力情况，作为不同尺寸芯片的抗断裂性能比对，以及同款芯片间抗断裂强度一致性的监控。

Description

LED芯片抗断裂强度的测试方法及其测试装置
技术领域
本发明涉及LED芯片的性能测试，特别是涉及LED芯片抗断裂强度的测试方法及其测试装置。
背景技术
近年来，LED芯片的应用非常广泛，随着市场需求变化、封装市场的技术变更以及LED芯片尺寸设计细长化，使得目前在LED封装应用端较易发生芯片断裂异常，影响封装产品良率以及客户使用体验效果。故需求芯片制造端筛选抗断裂能力相对较优的芯粒出货封装应用端，但目前LED领域内尚无可有效监控LED芯粒抗断裂能力的测试方法及其测试装置。
发明内容
为降低LED封装应用端出现LED芯片断裂的机率，有必要建立监控、筛选机制，依据封装市场需求，针对同款芯粒，筛选抗断裂性能较优芯粒出货封装端。
本发明的目的在于：提供一种能够测试LED芯片抗断裂强度的测试方法及其测试装置。
为解决以上技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种LED芯片抗断裂强度的测试方法，包括以下步骤：
（a）准备好长条形的LED芯片作为试样、“凹”字型测试模具、载物台、推拉力测试机以及推刀；
（b）将所述LED芯片置于所述“凹”字型测试模具上，使得LED芯片横跨于“凹”字型测试模具的开口之上；
（c）将所述“凹”字型测试模具固定于所述载物台的中心位置，操作所述推拉力测试机，调整推刀居中垂直于LED芯片上表面，并加载下压力，LED芯片上表面受到压力，当载荷达到一定值时，芯片表面会产生破坏，造成芯片断裂，从而测量出芯片断裂所需施加力F值；
（d）将步骤（c）测量出的F值代入公式模型σf=3FL/2bh2，其中σf为弯曲应力或弯曲强度；F为最大载荷或断裂弯曲载荷；L为“凹”字型测试模具的开口间距；b为LED芯片的短边宽度；h为LED芯片的厚度；
（e）通过上述步骤，即可计算出LED芯片的弯曲强度σf。
优选的，所述“凹”字型测试模具的开口间距小于所述LED芯片的长边宽度。
优选的，所述推刀的材质要求为机械硬度大于23MPa，抗弯及抗压强度大于500MPa，避免推刀使用过程中推刀受损异常。
优选的，所述推刀可选用合金钢材料或复合陶瓷材料或GaN材料。
优选的，所述推刀的刀尖部位直径小于或等于所述LED芯片的短边宽度。
优选的，所述推刀的刀尖部位直径为4~6mil。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种LED芯片抗断裂强度的测试装置，包括长条形的LED芯片试样、“凹”字型测试模具、载物台、推拉力测试机以及推刀，所述LED芯片横跨于“凹”字型测试模具的开口之上，所述“凹”字型测试模具固定于所述载物台的中心位置，所述推拉力测试机控制推刀居中垂直于LED芯片上表面施加下压力，从而通过推刀单轴加载方式，实现三点弯曲。
优选的，所述“凹”字型测试模具的开口间距小于所述LED芯片的长边宽度。
优选的，所述推刀的材质要求为机械硬度大于23MPa，抗弯及抗压强度大于500MPa，避免推刀使用过程中推刀受损异常。
优选的，所述推刀可选用合金钢材料或复合陶瓷材料或GaN材料。
优选的，所述推刀的刀尖部位直径小于或等于所述LED芯片的短边宽度。
优选的，所述推刀的刀尖部位直径为4~6mil。
本发明包括以下有益效果：由于LED芯片制作过程中通过不同的加工工序，可能有不同的应力引入，故制成芯片后测试的抗断裂强度值会存在一定差异，本发明依据将LED芯片平放于“凹”字型测试模具上，可相对真实地模拟芯片在不同封装条件下可能的受力情况，作为不同尺寸芯片的抗断裂性能比对，以及同款芯片间抗断裂强度一致性的监控。芯片制造端可依据本发明建立划裂生产工艺稳定性监控机制，筛选抗推力值较优的芯粒出货，可有效降低封装应用端出现芯粒断裂现象。本发明具有良好的应用开发前景，有助于丰富LED芯片和微型试样力学性能测试技术以及推动相关测试装备的发展。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
图1为本发明的测试装置结构示意图。
图2为实施例2的LED芯片抗断裂强度的测试过程芯片受力示意图。
图3为实施例3的LED芯片抗断裂强度的测试过程芯片受力示意图。
图中标示：1：LED芯片；2：测试模具；3：载物台；4：推拉力测试机；5：推刀。
具体实施方式
下面结合示意图对本发明进行详细的描述，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
实施例1
请参阅图1，本实施例提供一种LED芯片抗断裂强度的测试装置，包括长条形的LED芯片1作为试样、“凹”字型测试模具2、载物台3、推拉力测试机4以及推刀5，所述LED芯片1横跨于“凹”字型测试模具2的开口之上，所述“凹”字型测试模具2固定于所述载物台3的中心位置，所述推拉力测试机4控制推刀5居中垂直于LED芯片1上表面施加下压力，从而通过推刀单轴加载方式，实现三点弯曲。
上述测试装置中，由于长条形LED芯片一般为微米级芯片，故要求测试模具材料具有相对较高的致密性，以确保模具制作时可高精度控制。
上述测试装置中，所述推刀的材质要求为机械硬度大于23MPa，抗弯及抗压强度大于500MPa，可选用合金钢材料，如轴承用钢、X42Cr13（不锈钢）、X36CrMo17（预硬不锈钢）和X45NiCrMo4（系列冷作钢）；或复合陶瓷材料，如ZrB2-SiC基复合陶瓷材料；或GaN材料，避免推刀使用过程中推刀受损异常。更优地，模具制作材料要求有较好的高温耐磨以及抗氧化性能。
上述测试装置中，所述“凹”字型测试模具的开口间距小于所述LED芯片的长边宽度。
上述测试装置中，所述推刀的刀尖部位直径为4~6mil，小于或等于所述LED芯片的短边宽度。
上述测试装置中的“凹”字型测试模具，可搭配目前市场上XYZTECCondorSigma型号的推拉力测试机，简易地测量芯片的抗断裂的临界压力值，评估不同芯片的抗断裂性能比对，以及同款芯粒间强度一致性的监控。
实施例2
请参阅图1和图2，本实施例提供一种LED芯片抗断裂强度的测试方法，包括以下步骤：
（a）准备宽×长×高尺寸分别为10mil×30mil×4.7mil的LED芯片1作为试样、“凹”字型测试模具2、XYZTECCondorSigma型号的载物台3、推拉力测试机4以及刀尖部位直径为4~6mil的推刀5；
（b）将所述LED芯片置于所述“凹”字型测试模具上，使得LED芯片横跨于“凹”字型测试模具的开口之上，为了便于将LED芯片平放于测试模具上，优选测试模具的开口间距小于LED芯片的长边宽度；
（c）将所述“凹”字型测试模具固定于所述载物台的中心位置，操作所述推拉力测试机，调整推刀居中垂直于LED芯片上表面，并加载下压力，LED芯片上表面受到压力，当载荷达到一定值时，芯片表面会产生破坏，造成芯片断裂，从而测量出芯片断裂所需施加力F值，为了便于推刀施加推力，优选推刀的刀尖部位直径小于或等于所述LED芯片的短边宽度；
（d）将步骤（c）测量出的F值代入公式模型σf=3FL/2bh2，其中σf为弯曲应力或弯曲强度；F为最大载荷或断裂弯曲载荷；L为“凹”字型测试模具的开口间距；b为LED芯片的短边宽度；h为LED芯片的厚度；
（e）通过上述步骤，即可计算出LED芯片的弯曲强度σf，以便确认不同划片机台作业对芯片抗断裂强度的影响，利于改善和监控芯片制作工艺。
由于LED芯片在封装过程中受力会有差异，故判定芯片推力卡控值需依据封装需求设定筛选，依据实际经验值，10mil×30mil×4.7mil的LED芯片推力最小卡控值为200g，以此来监控LED芯片的抗断裂强度。但针对不同的封装应用需求以及封装过程中不同尺寸的芯片受力情况的相关性，实际测试中可依据封装需求制定出与其相对应的卡控下限。
实施例3
如图3所示，与实施例2区别在于，本实施例的测试模具2包括两块具有一定间距的凸块，其与载物台3的一部分组成“凹”字型测试模具。前述凸块的间距形成开口，其尺寸小于LED芯片的长边宽度，使得凸块足以支撑LED芯片。
综上所述，本发明利用单轴加载力三点弯曲法测试LED芯片抗断裂强度，可以作为不同尺寸芯片的抗断裂性能比对，以及同款芯粒间强度一致性的监控。LED芯片制造端可依据此发明建立划裂生产工艺稳定性监控机制，筛选抗推力值较优的芯粒出货，可有效降低封装应用端出现芯粒断裂现象。本发明具有良好的应用开发前景，有助于丰富LED芯片和微型试样力学性能测试技术以及推动相关测试装备的发展。

Claims (10)

1.一种LED芯片抗断裂强度的测试方法，包括以下步骤：
（a）准备好长条形的LED芯片作为试样、“凹”字型测试模具、载物台、推拉力测试机以及推刀；
（b）将所述LED芯片置于所述“凹”字型测试模具上，使得LED芯片横跨于“凹”字型测试模具的开口之上；
（c）将所述“凹”字型测试模具固定于所述载物台的中心位置，操作所述推拉力测试机，调整推刀居中垂直于LED芯片上表面，并加载下压力，LED芯片上表面受到压力，当载荷达到一定值时，芯片表面会产生破坏，造成芯片断裂，从而测量出芯片断裂所需施加力F值；
（d）将步骤（c）测量出的F值代入公式模型σf=3FL/2bh2，其中σf为弯曲应力或弯曲强度；F为最大载荷或断裂弯曲载荷；L为“凹”字型测试模具的开口间距；b为LED芯片的短边宽度；h为LED芯片的厚度；
（e）通过上述步骤，即可计算出LED芯片的弯曲强度σf。
2.根据权利要求1所述的一种LED芯片抗断裂强度的测试方法，其特征在于：所述“凹”字型测试模具的开口间距小于所述LED芯片的长边宽度。
3.根据权利要求1所述的一种LED芯片抗断裂强度的测试方法，其特征在于：所述推刀的材质要求为机械硬度大于23MPa，抗弯及抗压强度大于500MPa。
4.根据权利要求1所述的一种LED芯片抗断裂强度的测试方法，其特征在于：所述推刀的刀尖部位直径小于或等于所述LED芯片的短边宽度。
5.根据权利要求1所述的一种LED芯片抗断裂强度的测试方法，其特征在于：所述推刀的刀尖部位直径为4~6mil。
6.一种LED芯片抗断裂强度的测试装置，包括长条形的LED芯片试样、“凹”字型测试模具、载物台、推拉力测试机以及推刀，所述LED芯片横跨于“凹”字型测试模具的开口之上，所述“凹”字型测试模具固定于所述载物台的中心位置，所述推拉力测试机控制推刀居中垂直于LED芯片上表面施加下压力，从而通过推刀单轴加载方式，实现三点弯曲。
7.根据权利要求6所述的一种LED芯片抗断裂强度的测试装置，其特征在于：所述“凹”字型测试模具的开口间距小于所述LED芯片的长边宽度。
8.根据权利要求6所述的一种LED芯片抗断裂强度的测试装置，其特征在于：所述推刀的材质要求为机械硬度大于23MPa，抗弯及抗压强度大于500MPa。
9.根据权利要求6所述的一种LED芯片抗断裂强度的测试装置，其特征在于：所述推刀的刀尖部位直径小于或等于所述LED芯片的短边宽度。
10.根据权利要求6所述的一种LED芯片抗断裂强度的测试装置，其特征在于：所述推刀的刀尖部位直径为4~6mil。
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