复合载荷下COB-LED封装的可靠性研究及寿命预估

发布时间：2020-04-17 13:57

【摘要】：COB-LED作为新型固态冷光源,被广泛地应用于生活中,工作环境复杂如高温、高湿、热冲击、过电流以及振动等,使发生失效的机率增大,影响COB-LED芯片的可靠性;所以探索COB-LED芯片在复杂环境下的失效模式及可靠性是进一步推广COB-LED芯片的关键点之一。因此,本文主要对热-振动以及热-电流两种复杂环境下的COB-LED封装可靠性进行了试验设计和仿真分析。基于有限元理论,用Workbench分析了COB-LED芯片在热-振复合载荷和热-电双应力载荷的热特性及结构特性。通过稳态热力学分析和常温点亮实验的结温对比,验证了三维建模的准确性以及仿真分析的可靠性;通过仿真分析发现了两种载荷下芯片的易失效部位均是封装透镜、线路层和绝缘层,原因是封装透镜、线路层和绝缘层材料的热导率和热膨胀系数与其他封装材料相差很大,使芯片产生的热量不能很好的传导出去,在接触面之间产生热应力,使芯片封装透镜和基板分离、线路层变形、绝缘层表面翘起,发生失效和破坏,进而影响COB-LED芯片的封装可靠性。通过对比,发现热-振动仿真分析的位移变形和应变量明显比热-电流仿真分析的大,为后面的实验设计提供了一定的理论依据。研究了COB-LED芯片在不同温度和振动频率下的光色电参数变化。首先搭建了热-振复合加载实验平台,进行了振动试验和热-振动复合加载试验,并对振动加载及热-振动复合加载实验后芯片的光通量维持率做了对比,发现热-振动复合加载下的光通量维持率比振动加载的光通量维持率小,这与仿真分析的结果相对应,验证了仿真分析的准确性。研究了COB-LED芯片热-电流双应力加速老化测试方法。本文设计了三组不同电流-温度下的双应力老化加速寿命实验,用多元线性回归求艾林寿命模型的参数,用MATLAB软件处理数据,预估了正常工作条件下的使用寿命。艾林模型预测的四个不同应力水平的寿命作为灰色模型的原始数据,构建灰色系统理论离散模型,并预测正常工作条件下的寿命。两种方法对比,灰色预测的寿命精度较高。本文研究了COB-LED芯片在热-振复合载荷下的封装可靠性和电-热双应力的寿命特性,为复杂环境下COB-LED芯片封装可靠性提供了实验依据和理论依据,使COB-LED能量广泛应用于各个领域。
【图文】：

图 1.2 浴盆曲线Fig.1.2 The bathtub curve产品可靠性影响比较大的一两项工作条件进行研究，力加载情况下的可靠性研究称为多应力下产品的可靠

图 2.1 LED 的发光原理图Fig.2.1 LED light schematic 为 COB-LED 芯片的基本结构图，图中所示为芯片的几个主要组成部分固定在基板上，金线将基板上的几个小芯片与线路层连接起来，，绝缘层
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN312.8;TN405

【参考文献】

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本文编号：2630947