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環氧樹脂封裝的LED分層分析
來源:廣州煌牌自動設備有限公司    日期:2014-01-10    瀏覽量:

  分層現象

  某大廠生產的功率LED白光元件,通電點亮一段時間后,芯片四周的斜邊上會出現比較暗的區域,這些暗色區域還伴有“彩虹”現象。仔細觀察發現,塑封體內的LED芯片斜面處存在非常薄的芯片-間隙-膠體界面,也就是常說的分層現象“如圖1所示。磨去LED芯片上層的環氧樹脂,磨掉金壓焊點,直至磨到分層面后,對試樣進行噴金處理,用SEM觀察,結果如圖1d所示。這種間隙的存在一般不會產生LED燈死燈現象,但是會使芯片發出的光在芯片和膠體界面間反復反射,局部光無法出射到空氣中,從而形成LED永久性光衰。

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  導致LED分層的因素很多,但是從封裝樹脂的角度而言,LED芯片以及支架外表與環氧樹脂的分層現象主要原因是內部應力和水分的蒸汽壓力大于封裝樹脂與芯片、封裝樹脂與引線框架支架的粘結力,使相關的界面之間呈現了分層現象,嚴重時還會導致封裝樹脂出現裂紋。

  芯片在焊接和長時間點亮時,芯片、支架、樹脂和銀膠的溫度會升高,并且導致資料受熱膨脹。LED元件封裝時,芯片需經過200250℃回流焊或者波峰焊,瞬間的高溫沖擊,使得LED元件的溫度分布極不均勻,熱膨脹系數的不匹配又進一步導致界面上的巨大內應力。熱應力一方面可能會直接對芯片與環氧樹脂的界面發生破壞,導致分層;另外也可能沒有逾越環氧樹脂與芯片的粘結力而只是對界面產生了熱沖擊損傷,內應力在焊接結束后部分在界面上殘留下來,當LED燈在各種環境條件下通電老化時,環氧樹脂的粘結強度會隨時間而漸漸衰減。一旦界面應力值高于資料間的粘結力時,就會在界面之間出現分層現象。

  熱脹系數與Tg對分層的影響

  封裝常用的環氧樹脂型號主要有四種:22608800PT5000和COT001實際檢測了三種型號環氧樹脂的熱膨脹系,其數據列于表環氧樹脂的彈性模量相差不大的情況下,環氧樹脂熱膨脹系數的大小決定了資料之間的內應力的大小。熱膨脹系數小的環氧樹脂與芯片間的內應力也比較小;反之,熱膨脹系數大的環氧樹脂與芯片間的內應力也比較大。對于同種性質的環氧樹脂,可以將熱膨脹系數作為選擇環氧樹脂的一個標準,優先選擇熱膨脹系數小的環氧樹脂。

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