LED固晶锡膏流变、印刷及焊接性能研究

发布时间：2020-07-09 23:37

【摘要】：大功率LED作为第四代电光源,因其低功耗、高光效、安全环保、寿命长等优点成为照明业界的新宠。但是随着大功率LED的快速应用,芯片散热问题成为制约照明行业发展的主要瓶颈之一。从LED封装结构来看,固晶材料的选择及固晶质量对大功率LED的散热有着重要影响。传统的固晶材料-银胶由于对可见光有一定的吸收作用并且热导率较低已经不能满足大功率LED的性能要求。在此背景下,市场上出现了一种固晶锡膏,能够有效解决大功率LED的散热问题。但是这种材料在应用于细间距焊接时会产生桥连、芯片漂移和空洞等问题。针对以上问题,本文从助焊剂的三大组分触变剂、活性剂和溶剂出发,以Sn3.0Ag0.5Cu金属粉末搭配不同助焊剂制备的固晶锡膏为研究对象,通过印刷测试、老化测试和焊接测试评估了不同助焊剂成分对锡膏印刷性能、抗坍塌性能和焊接性能的影响。并且借助流变学测试方法,包括粘度测试、触变性测试、滞后环测试和震荡应力测试,探究了不同流变学参数对锡膏流变性能的影响。最后,本文进行了自制锡膏与商用锡膏的性能对比。通过选取不同种类的触变剂、溶剂和活性剂,采用印刷实验、老化实验和焊接实验测试固晶锡膏的性能。结果表明,与蓖麻油类触变剂相比,采用聚酰胺蜡类触变剂(Plus)制备的固晶锡膏的粘度更大,采用蓖麻油类触变剂(advitrol00)制备的固晶锡膏抗坍塌性能和焊接性能更好。采用己二醇溶剂制备的固晶锡膏的粘度较大,以醇醚类溶剂(二乙二醇辛醚)制备的固晶锡膏抗坍塌性能和焊接性能比较优异。采用固态有机酸制备的固晶锡膏的粘度比较大,而采用液态有机酸制备的固晶锡膏抗坍塌性能和焊接性能更好。对含有不同组分的固晶锡膏进行流变测试,结果表明:触变剂相较于溶剂和活性剂,对锡膏的粘度、粘弹性和耗损系数的影响最为明显。对于触变剂,聚酰胺蜡类触变剂plus比蓖麻油衍生物类触变剂相对于锡膏具有更高的增稠性、弹性特性和较低的耗损系数。而含有蓖麻油类触变剂advitrol100的锡膏具有适宜的粘度和较高的触变恢复指数。对于溶剂,含有二乙二醇己醚或二乙二醇辛醚的锡膏具有更高的触变恢复指数和良好的流动性。对于活性剂,采用IPU-22作为活性剂,锡膏具有较高的触变恢复指数和较低的耗损系数。平行实验表明,自制锡膏与商用锡膏都具有良好的印刷性能和剪切强度,但是自制锡膏具有更好的抗坍塌性能,并且能够满足焊盘间距在0.08mm以上的焊接要求。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM923.34
【图文】：

倒装结构,芯片,模组,倒装芯片

衬底也会吸收有源区的光线。综合分析，这两方面因素影响了 LED 器件的发散热性能。鉴于此，LED 倒装芯片应运而生。倒装芯片产生的热量不必经由底，而是由粘结层直接传至基板，而芯片发光层上方由于蓝宝石导热率低，分热量积累在蓝宝石中。由此，LED 倒装芯片实现了热（向下导出）和光的上射出），同时蓝宝石的表面温度较低，可以延长荧光粉的老化周期，大大D 的可靠性和寿命[1, 17]。目前，依托于 LED 倒装芯片的发展，“芯片级”模组COB 模组产品）成为功率型 LED 器件的一个重要发展方向[18]。各芯片和基盘通过锡膏实现电气及机械互联，解决了传统模组集成依靠金线进行串并联这种模组产品不会因金线虚焊或接触不良而产生死灯、闪烁、光衰大等问题度提升产品良品率，极大地降低了整个封装流程的生产成本。此外，LED 照格控制集成模组中各芯片间的参数差异，有效保证芯片模组化产品长期使用，同时芯片模组可以作为单元，进行串并联拼接，形成更大功率的模组。然模组产品而言，LED 倒装芯片与基板之间的粘结层因热导率最低成为了影响散热的关键因素。选择一款热导率较高的粘结材料可以有效解决功率型 LED热问题，显著提升 LED 的发光强度。

固体变形,液体流动,一般性

第 1 章绪论软的，对于弱的外界施加于物质瞬间的或微弱的刺激，都能做化），如牙膏、沥青、油墨、黏土、涂料、血液和黏土等等[62]流变学的范畴讲，固体和液体没有实质性的差别，不同之处在自身所产生的响应快慢不同。如果对物质施加一定的应力，物间足够短（瞬时），那么认为物质在既定的实验条件下是固体；的应力，物质的应变响应在可观测的时间范围内完全松弛，那物质是液体。对于“软物质”而言，它可以理解为固体和液体的体和弹性固体两者在外力作用下产生的综合应变对时间响应的力后的变形过程是一个随时间变化的过程，发生黏性损耗，卸个延迟过程，发生弹性恢复。对于这类材料，仅用牛顿定律和确的描述其复杂的力学响应规律，需要发展新的方法、理论来

示意图,模型,示意图,牛顿粘度

图 1.3 平行板模型示意图Fig. 1.3 Schematic diagram of parallel plate model for shear testing= dF/dA （1= dv/dh （1= dγ/dt （1-其中，流体分子层之间内摩擦力的大小可以用剪切应力与剪切速率的比值即粘表示。粘度作为流体最重要的参数，用来表征流体性质相关的阻力因子[64]。流体度越大，表明流体分子层间的内摩擦力越大；反之，流体的粘度越小，表明分子的内摩擦力越小。粘度分为零剪切粘度、表观粘度和微分粘度，见图 1.4 1.4 可以看出，在低剪切速率下，非牛顿流体也可以表现出牛顿性，因此由τ- 关线的初始斜率可得到牛顿粘度，也称零剪切粘度，即零剪切粘度等于剪切速率零时的表观粘度。其中，表观粘度 = / ，表示某一点的剪切应力与该处剪切的比值。由于非牛顿流体包括可逆的弹性部分和不可逆的粘性部分，使总变形量。而牛顿粘度针对不可逆的粘性部分，所以非牛顿流体的表观粘度比牛顿粘度值

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