一种MicroLED焊接可靠性检测方法、装置及质量控制系统与流程

本技术涉及芯片焊接检测，尤其涉及的是一种micro led焊接可靠性检测方法、装置及质量控制系统。

背景技术：

1、micro led显示技术因其高亮度、高对比度、低功耗和长寿命等优异性能，被视为下一代显示技术的核心。其产业化进程高度依赖于巨量转移和焊接键合的良率与可靠性。其中，芯片与驱动背板（如tft玻璃基板或硅基cmos背板）之间的焊接（或称键合）可靠性，是决定显示器整体性能、环境适应性（如通过冷热冲击测试、双85测试）和长期稳定性的关键。

2、目前，行业内对焊接可靠性的主流检测方法是使用商用微米级推拉力测试设备。该方法通过物理探针（推刀）对芯片施加机械力，并利用传感器记录使其发生位移或脱落所需的力值，从而判断焊接强度。然而该方法受限于精密机械加工能力，能够加工的尺寸有限，不适用于小尺寸的芯片检测，并且，因物理探针需要与芯片接触，存在对芯片产生破坏的风险。

3、因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种micro led焊接可靠性检测方法、装置及质量控制系统，以解决现有焊接可靠性检测方法采用物理探针的方式存在的加工尺寸受限以及存在对芯片产生破坏的风险的问题。

2、本技术的技术方案如下：

3、第一方面，本技术提供了一种micro led焊接可靠性检测方法，方法包括步骤：

4、确定待测芯片焊接强度的合格阈值范围，并建立激光参数与所产生的激光作用力之间的定量关系，根据所述合格阈值范围的最小力得到检测基准参数；其中，所述检测基准参数为所述激光作用力等于所述合格阈值范围的最小力时的参数；

5、将micro led模组移动至检测工位，并识别出待测芯片，将激光光斑的尺寸调整至与待测芯片的尺寸相匹配；

6、基于所述检测基准参数发射激光脉冲并照射至待测芯片表面，以对待测芯片产生作用力；

7、获取被测芯片的图像，并识别被测芯片是否发生位移或倾斜，若是被测芯片发生位移或倾斜，则输出不合格判定结果，否则输出合格判定结果。

8、本技术的进一步设置，所述建立激光参数与所产生的激光作用力之间的定量关系，根据待测芯片焊接强度的最小力得到检测基准参数的步骤具体包括：

9、基于光压、等离子体冲击或热膨胀力的物理模型，建立激光参数与所产生的激光作用力之间的定量关系；其中，所述激光参数包括能量密度、脉冲宽度与光斑尺寸；

10、计算能够产生与待测芯片焊接强度的最小力等效的激光作用力的激光参数的组合，并将所述激光参数的组合作为检测基准参数。

11、本技术的进一步设置，所述判断被测芯片是否发生位移或倾斜的步骤包括：

12、若被测芯片的焊接力大于等于所述合格阈值范围的最小力，则被测芯片为合格芯片；若被测芯片的焊接力小于所述合格阈值范围的最小力，则被测芯片为不合格芯片。

13、本技术的进一步设置，所述获取被测芯片的图像，并判断被测芯片是否发生位移或倾斜，若是被测芯片发生位移或倾斜，则输出不合格判定结果，否则输出合格判定结果包括步骤：

14、当检测到被测芯片未发生位移或倾斜时，通过逐步增加激光能量直至待测芯片发生位移或倾斜，以得到被测芯片的焊接点的所述合格阈值范围的最小力。

15、本技术的进一步设置，所述将激光光斑尺寸调整至与待测芯片的尺寸相匹配的步骤包括：

16、提供间距与若干待测芯片的间距相同或者是若干待测芯片的间距的整数倍的掩膜版；

17、控制出射激光朝向所述掩膜版出射并形成阵列光束照射到多颗待测芯片。

18、本技术的进一步设置，所述激光光斑的尺寸为待测芯片尺寸的80-100%。

19、本技术的进一步设置，在所述基于所述检测基准参数发射激光脉冲并照射至待测芯片表面的步骤之前还包括步骤：

20、对出射激光的能量密度与能量波动进行实时检测与校准，以确保出射激光的输出能量稳定在预设值的误差范围内。

21、本技术的进一步设置，所述获取被测芯片的图像，并识别被测芯片是否发生位移或倾斜，若是被测芯片发生位移或倾斜，则输出不合格判定结果，否则输出合格判定结果的步骤还包括：

22、记录每一个被测芯片的检测结果、位置坐标以及芯片焊接强度的合格阈值，并生成检测报告与良率分布图。

23、第二方面，本技术还提供了一种用于实现如上述所述的micro led焊接可靠性检测方法的micro led焊接可靠性检测装置，其包括：

24、用于产生激光光源的激光发生单元；

25、光学整形单元，位于激光发生单元的激光出射光路中，用于将所述激光发生单元输出的高斯光斑整形为能量分布均匀的平顶光斑，或者，保持高斯光斑，以使作用在待测芯片的作用力分布均匀且可控；

26、反射透镜，位于光学整形单元的激光出射光路中，用于反射所述光学整形单元输出的激光光斑；

27、光学视觉影像检测单元，用于产生观测光对被测芯片进行定位检测，并用于在检测后获取被测芯片的图像，识别被测芯片是否发生位移或倾斜，若是被测芯片发生位移或倾斜，则输出不合格判定结果，否则输出合格判定结果；

28、激光光斑尺寸控制单元，位于所述反射透镜的反射光路上，用于调节激光光斑的尺寸大小；

29、物料载台，用于承载和固定待测的micro led模组，将micro led模组移动至检测位置，并实现与所述光学视觉影像检测单元的坐标对准；

30、控制单元，分别与所述光学视觉影像检测单元、所述物料载台、所述激光发生单元、所述激光光斑尺寸控制单元连接，用于记录每一个被测芯片的检测结果、位置坐标以及强度值，并生成检测报告与良率分布图。

31、本技术的进一步设置，所述激光光斑尺寸控制单元为激光狭缝控制单元或掩膜控制单元；所述光学整形单元还用于根据测试参数要求及测试样品需求对激光入射角度进行调节，以及发射多组激光光束进行测试，以使得待测芯片的各个位置的焊接力被检测到。

32、第三方面，本技术还提供了一种质量控制系统，其包括如所述的micro led焊接可靠性检测装置。

33、本技术所提供的一种micro led焊接可靠性检测方法、装置及质量控制系统，方法包括步骤：确定待测芯片焊接强度的合格阈值范围，并建立激光参数与所产生的激光作用力之间的定量关系，根据所述合格阈值范围的最小力得到检测基准参数；其中，所述检测基准参数为所述激光作用力等于所述合格阈值范围的最小力时的参数；将micro led模组移动至检测工位，并识别出待测芯片，将激光光斑的尺寸调整至与待测芯片的尺寸相匹配；基于所述检测基准参数发射激光脉冲并照射至待测芯片表面，以对待测芯片产生作用力；获取被测芯片的图像，并识别被测芯片是否发生位移或倾斜，若是被测芯片发生位移或倾斜，则输出不合格判定结果，否则输出合格判定结果。本技术通过激光与芯片相互作用时产生的力学作用替代传统的机械推刀，并监控被测芯片在激光作用后的状态，可以非接触地判断芯片焊接强度是否达到合格标准，避免了对被测芯片造成破坏，且利用激光可聚焦至衍射极限的特性，可以实现亚微米级光斑，从而可以实现对小尺寸的micro led芯片的焊接可靠性的检测。