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环氧树脂封装的LED分层分析
来源:廣州煌牌自動設備有限公司    日期:2014-01-10    浏览量:

  分层现象

  某大厂生产的功率LED白光元件,通电点亮一段时间后,芯片四周的斜边上会出现比较暗的区域,这些暗色区域还伴有“彩虹”现象。仔细观察发现,塑封体内的LED芯片斜面处存在非常薄的芯片-间隙-胶体界面,也就是常说的分层现象“如图1所示。磨去LED芯片上层的环氧树脂,磨掉金压焊点,直至磨到分层面后,对试样进行喷金处理,用SEM观察,结果如图1d所示。这种间隙的存在一般不会产生LED灯死灯现象,但是会使芯片发出的光在芯片和胶体界面间反复反射,局部光无法出射到空气中,从而形成LED永久性光衰。

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  导致LED分层的因素很多,但是从封装树脂的角度而言,LED芯片以及支架外表与环氧树脂的分层现象主要原因是内部应力和水分的蒸汽压力大于封装树脂与芯片、封装树脂与引线框架支架的粘结力,使相关的界面之间呈现了分层现象,严重时还会导致封装树脂出现裂纹。

  芯片在焊接和长时间点亮时,芯片、支架、树脂和银胶的温度会升高,并且导致资料受热膨胀。LED元件封装时,芯片需经过200250℃回流焊或者波峰焊,瞬间的高温冲击,使得LED元件的温度分布极不均匀,热膨胀系数的不匹配又进一步导致界面上的巨大内应力。热应力一方面可能会直接对芯片与环氧树脂的界面发生破坏,导致分层;另外也可能没有逾越环氧树脂与芯片的粘结力而只是对界面产生了热冲击损伤,内应力在焊接结束后部分在界面上残留下来,当LED灯在各种环境条件下通电老化时,环氧树脂的粘结强度会随时间而渐渐衰减。一旦界面应力值高于资料间的粘结力时,就会在界面之间出现分层现象。

  热胀系数与Tg对分层的影响

  封装常用的环氧树脂型号主要有四种:22608800PT5000和COT001实际检测了三种型号环氧树脂的热膨胀系,其数据列于表环氧树脂的弹性模量相差不大的情况下,环氧树脂热膨胀系数的大小决定了资料之间的内应力的大小。热膨胀系数小的环氧树脂与芯片间的内应力也比较小;反之,热膨胀系数大的环氧树脂与芯片间的内应力也比较大。对于同种性质的环氧树脂,可以将热膨胀系数作为选择环氧树脂的一个标准,优先选择热膨胀系数小的环氧树脂。

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