LED成品的可靠性测试及焊接注意事项

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：实际上可用任何常见焊接金属将芯片焊接于母板。但焊接过程较为复杂且合金是刚性材料，不能缓冲热机械应力。所以所有LED成品均要根据其特定的应用场合经受技术指标、可靠性和加速老化的测试。

撇开芯片的自身老化不谈，LED要经受一系列热机械和环境应力，导致器件的寿命缩短。这些应力在将LED安装于母板上或系统中时就已经出现了，另一些应力在LED剩余寿命内始终存在。这些应力可被分类并具有不同的起因（不全面）：

1）电：静电放电、高电流偏置；

2）热：温度缓慢变化或热冲击；

3）机械：冲击、振动等；

4）环境：溶剂、湿度等；

5）光：紫外线等。

这些应力可单独或共同造成器件损坏。

5.5.4.1 集成时的应力

如本章前面所讨论，器件可安装于母板上，而不论母板是金属的还是基于聚合物的，随后集成于某一系统中。与任何电子器件一样，最常用的安装工艺是粘合和焊接。实际上可用任何常见焊接金属将芯片焊接于母板。最常用的无铅合金是锡银或锡银铜基合金，熔点约为220℃。焊接法通常在焊接时使用脱氧熔剂并包含清洁过程，都有可能损坏透镜或封装材料。对于粘合法，银基粘合剂使用得最为广泛。粘合法的优点是在中等大小的温度（100～150℃甚至环境温度）下进行，减小了热失配应力；此外，所采用的胶或软膏为软材料，可在一定程度上更容易地缓冲热扩张失配应力。让我们回顾一下前面的内容，即从热的角度来说，焊接法比粘合法更受到偏爱。

5.5.4.2 工作应力

这些应力显然与应用有关，所以不存在照度标准。例如，汽车工业的限制要严格于背光应用。最常用的测试条件为：

1）热循环：-20/+85℃或-20/+125℃（1000次循环）；

2）干空气温度存储：85℃或100℃（1000h）；

3）湿空气存储：85℃/85%相对湿度；

4）偏置电流老化：在某一温度和湿度下。

从封装的角度而言，重要的一点是记住用于焊接的金属合金是化学稳定的并具有良好的导热性和温度强度。但焊接过程较为复杂且合金是刚性材料，不能缓冲热机械应力。另一方面，粘合剂为聚合物材料，热和化学稳定性不佳（尤其对湿度敏感），但粘合过程更简单并可在低温下完成；最后，它们是软材料，可缓解热机械应力。除了电接触，设计LED时最常犯的错误还有：

1）聚合物的潮湿会造成聚合物和金属/无机材料间的热扩张失配，导致交界面出现裂缝和分层；

2）组成材料（金属、聚合物和陶瓷）间的温度和CTE失配也会导致裂缝和分层的出现。

所以所有LED成品均要根据其特定的应用场合经受技术指标、可靠性和加速老化的测试。必须注意的是大多数故障是热激活的。

LED成品的可靠性测试及焊接注意事项

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