大功率LED器件机械失效研究

发布时间：2017-06-12 16:14

  本文关键词：大功率LED器件机械失效研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：大功率发光二极管(Light Emitting Diodes,LED)具有高光效、节能等优异特性,为未来照明发展趋势。然而在组装与实际应用过程,LED承受机械载荷会发生失效,阻碍进一步拓宽LED应用范围。本文基于大功率LED的封装工艺,研究LED在不同机械压力载荷中的失效模式,分析LED失效机制,并优化结构参数以提高其机械强度。同时通过有限元分析方法深入探究LED在受压过程薄弱部分譬如金线的变形过程。主要内容包括:(1)结合现阶段常见三种金线焊接模式,通过实验分析大功率LED在不同形式载荷下的失效模式,并确定机械强度最优的金线焊接模式。基于金线焊接过程受力分析,探索焊线过程金线残余应力情况,得知第一、第二焊点具有较大残余应力存在,且第一焊点焊接过程晶格较大,其在剪切应力作用下强度较大,而第二焊点处发生加工硬化韧性变差。(2)确定封装结构参数对大功率LED受压机械强度的影响。分析金线焊接工艺参数对第一焊点焊接质量的影响,研究不同焊接金线高度的LED在压力载荷下的失效力,探究封装透镜的结构参数包括透镜半径与透镜高度对LED受压机械强度的影响。采取多种检测方法确定LED机械失效模式,分析其失效机制,同时也探究透镜结构参数变化对LED光强分布的影响。(3)采取有限元分析方法探究封装结构参数,包括金线跨度、金线高度、透镜半径与透镜高度,对LED受压过程中机械可靠性影响。分析金线与封装透镜在LED在受压过程的变形机制,重点关注封装结构薄弱构件焊接金线的应力分布情况,并结合LED受压时金线形变机制提出优化方案。
【关键词】：大功率LED 机械强度 失效模式 有限元分析
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN312.8
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-23
• 1.1 课题研究背景9
• 1.2 大功率LED封装结构9-12
• 1.3 大功率LED失效研究12-21
• 1.3.1 芯片失效12-14
• 1.3.2 焊接层失效14-15
• 1.3.3 基板失效15-16
• 1.3.4 荧光粉失效16-17
• 1.3.5 透镜失效17-19
• 1.3.6 焊线失效19-21
• 1.4 本文研究内容21-23
• 1.4.1 课题来源21
• 1.4.2 研究目标21-22
• 1.4.3 研究内容22-23
• 第二章 机械外载荷下大功率LED失效研究23-37
• 2.1 引言23
• 2.2 LED受压载荷实验23-28
• 2.2.1 实验对象24-26
• 2.2.2 实验平台搭建26-28
• 2.3 LED受压强度研究28-32
• 2.4 LED开路失效研究32-35
• 2.5 本章小结35-37
• 第三章 大功率LED受压封装结构强度研究37-62
• 3.1 引言37
• 3.2 LED器件金线可靠性分析37-45
• 3.2.1 金线焊接力学分析37-43
• 3.2.2 金线断裂理论分析43-45
• 3.3 第一焊点焊接工艺参数优化45-50
• 3.4 金线焊接高度对大功率LED机械强度影响50-53
• 3.5 封装透镜结构对大功率LED机械强度影响53-61
• 3.5.1 不同封装透镜结构参数大功率LED制备53-56
• 3.5.2 透镜半径对大功率LED机械强度影响56-59
• 3.5.3 透镜高度对大功率LED机械强度影响59-61
• 3.6 本章小结61-62
• 第四章 大功率LED受压数值分析62-77
• 4.1 引言62
• 4.2 数值分析前处理62-66
• 4.2.1 封装材料物理属性63-64
• 4.2.2 网格划分与边界条件设定64-66
• 4.3 不同焊接金线结构LED受压过程分析66-71
• 4.3.1 不同焊线跨度LED受压过程分析66-69
• 4.3.2 不同焊线高度LED受压过程分析69-71
• 4.4 不同封装透镜LED受压过程分析71-76
• 4.4.1 不同透镜半径LED受压过程分析72-74
• 4.4.2 不同透镜高度LED受压过程分析74-76
• 4.5 本章小结76-77
• 结论与展望77-79
• 参考文献79-86
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果86-88
• 致谢88-89
• 答辩委员会对论文的评定意见89

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