倒装LED器件共晶焊接制备及性能研究

发布时间：2020-03-28 22:04

【摘要】：LED(Light Emitting Diode)是21世纪最具有发展前景的一种冷光源,因其节能、环保、可靠性高和设计灵活等优点在照明领域得到广泛开发和应用。倒装LED芯片在光、电、热性能上都具有优良的性能,在倒装LED芯片封装为器件的过程中,使用无铅焊料进行共晶焊接十分重要,不同的共晶焊接制备方式可能会对器件的性能产生一定的影响。本课题以倒装LED灯丝为例,首先探究了银线间填充胶对倒装LED灯丝性能的影响,结果表明,银线间填充胶的使用增大了芯片所能承受的平均推拉力,使倒装LED芯片能更好的散热,降低了倒装LED灯丝的温度;对灯丝稳态下的色温无不良影响;在实际生产中也有效防止了由于锡膏黏连造成的芯片短路,因此可以作为改良工艺用于共晶焊接制备器件的过程中。其次探究了两种焊接方式对倒装柔性LED灯丝性能的影响,结果表明两者的剪切力均符合标准,但真空炉焊接的剪切力要大些;稳态下真空焊接的电压更集中,光通量更高;两者老化前后电压变化率相差不大;两者的光通量维持率都在标准范围内但真空炉焊接的维持率更高。在实际应用中对焊接方式的选择起到了指导作用:对灯丝有更高的要求可采用真空炉焊接,更注重生产效率且对灯丝性能要求不高,可以采用直接焊接。最后探究了直接焊接工艺中焊接温度对倒装LED芯片性能的影响,结果表明当焊接温度为220℃时,芯片上的Au充分扩散到了焊料层里并初步与焊料中的Sn反应,基板上的Cu还没开始向焊料扩散,芯片的平均推拉力小于200gf,是从Au层完整断裂;当焊接温度为260℃时,基板上的Cu开始向焊料扩散并在下层与焊料反应,Sn含量比较均匀,芯片的平均推拉力增大,断裂是从焊料内部发生;当焊接温度为320℃时,基板上的Cu开始均匀的扩散到了焊料各处并与Sn发生反应,焊料中的Ag已经完全熔化,由于过高的焊接温度,导致焊料层形成了大量不均匀的空洞,导致芯片平均推拉力有所减小,芯片的平均推拉力增大;焊接温度为320℃时,锡膏中的助焊剂受热快速蒸发,导致IMC层厚度不均匀且有大的空洞出现,对芯片推拉力产生的负面影响要大于元素之间相互熔合对推拉力的正面影响,从而导致芯片平均推拉力有所减小,焊料先从空洞处较多的地方断裂。
【图文】：

LED的P-N结

图 1.2 LED 的发光原理Fig.1.2 Luminescence principle of LED点一小块很小的晶片，且是用环氧树脂封装的，所 的内在特征决定了它是目前最理想的光源，可用。与白炽灯、荧光灯等光源相比，LED 具有节能长、结构牢靠、安全性高、光色多、快速响应、应用 照明具有以下特点。能转换为光能，这种发光不存在像白炽灯那样先升高而发光的现象，故称这种光为冷光源。LED 耗一般是 2~3.6V，工作电流是 0.02~0.03A，耗电不发出的光能相当于同样条件下 35~150W 的白炽灯
【学位授予单位】：上海应用技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN312.8;TN405

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本文编号：2604975