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led灯珠的封装可靠性受哪些因素影响 发布时间:2019-12-30    来源:本站原创    阅读量:663

  led器件占led显示屏成本约40%~70%,led显示屏成本的大幅下降得益于led器件的成本降低。led封装质量的好坏对led显示屏的质量影响较大。封装可靠性的关键包括芯片材料的选择、封装材料的选择及工艺管控。随着led显示屏逐渐向着高端市场渗透,对led显示屏器件的品质要求也越来越高。

  led显示屏器件封装所用的主要材料组成包括支架、芯片、固晶胶、键合线和封装胶等。smd(surface mounted devices)指表面贴装型封装结构led,主要有pcb板结构的led(chipled)和plcc结构的led(top led)。

  本文主要介绍top led,下文中所提及的smd led均指的是top led。下面从封装材料方面来介绍目前国内的一些基本发展现状。


  1、led支架

  (1)支架的作用。plcc(plastic leaded chip carrier)支架是smd led器件的载体,对led的可靠性、出光等性能起到关键作用。

  (2)支架的生产工艺。plcc支架生产工艺主要包括金属料带冲切、电镀、ppa(聚邻苯二酰胺)注塑、折弯、五面立体喷墨等工序。其中,电镀、金属基板、塑胶材料等占据了支架的主要成本。

  (3)支架的结构改进设计。plcc支架由于ppa和金属结合是物理结合,在过高温回流炉后缝隙会变大,从而导致水汽很容易沿着金属通道进入器件内部从而影响可靠性。

  为提高产品可靠性以满足高端市场需求的高品质的led显示器件,部分封装成厂改进了支架的结构设计,如某光电股份有限公司采用先进的防水结构设计、折弯拉伸等方法来延长支架的水汽进入路径,同时在支架内部增加防水槽、防水台阶、放水孔等多重防水的措施。

  该设计不仅节省了封装成本,还提高了产品可靠性,目前已经大范围应用于户外led显示屏产品中。通过sam(scanning acoustic microscope)测试折弯结构设计的led支架封装后和正常支架的气密性,结果可以发现采用折弯结构设计的产品气密性更好。

  芯片led芯片是led器件的核心,其可靠性决定了led器件乃至led显示屏的寿命、发光性能等。led芯片的成本占led器件总成本也是很大的。随着成本的降低,led芯片尺寸切割越来越小,同时也带来了一系列的可靠性问题。

  随着尺寸的缩小,p电极和n电极的pad也随之缩小,电极pad的缩小直接影响焊线质量,容易在封装过程和使用过程中导致金球脱离甚至电极自身脱离。

  同时,两个pad间的距离a也会缩小,这样会使得电极处电流密度的过度增大,电流在电极处局部聚集,而分布不均匀的电流严重影响了芯片的性能,使得芯片出现局部温度过高、亮度不均匀、容易漏电、掉电极、甚至发光效率低等问题,最终导致led显示屏可靠性降低。

  键合线键合线是led封装的关键材料之一,它的功能是实现芯片与引脚的电连接,起着芯片与外界的电流导入和导出的作用。led器件封装常用键合线包括金线、铜线、镀钯铜线以及合金线等。


  (1)金线。金线应用广泛,工艺成熟,但价格昂贵,导致led的封装成本过高。

  (2)铜线。铜线代替金丝具有廉价、散热效果好,焊线过程中金属间化合物生长数度慢等优点。缺点是铜存在易氧化、硬度高及应变强度高等。尤其在键合铜烧球工艺的加热环境下,铜表面极易氧化,形成的氧化膜降低了铜线的键合性能,这对实际生产过程中的工艺控制提出更高的要求。

  (3)镀钯铜线。为了防止铜线氧化,镀钯键合铜丝逐渐受到封装界的关注。镀钯键合铜丝具有机械强度高、硬度适中、焊接成球性好等优点非常适用于高密度、多引脚集成电路封装。

  胶水目前,led显示屏器件封装的胶水主要包括环氧树脂和有机硅两类:

  (1)环氧树脂。环氧树脂易老化、易受湿、耐热性能差,且短波光照和高温下容易变色,在胶质状态时有一定的毒性,热应力与led不十分匹配,会影响led的可靠性及寿命。所以通常会对环氧树脂进行攻性。

  (2)有机硅。有机硅相比环氧树脂具有较高的性价比、优良的绝缘性、介电性和密着性。但缺点是气密性较差,易吸潮。所以很少被使用在led显示屏器件的封装应用中。

  另外,高品质led显示屏对显示效果也提出特别的要求。有些封装厂采用添加剂的方式来改善胶水的应力,同时达到哑光雾面的效果。



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