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深圳市福英达工业技术有限公司/一站式锡膏解决方案供应商无铅锡膏焊接空洞对倒装LED的影响

空洞是无铅锡膏焊接时普遍发生的问题。无铅锡膏颗粒之间的空隙会造成空洞。此外由于金属元素扩散速度不一致，在金属间化合物层中通常会留下空位，空位在不断聚集后会形成空洞。空洞的出现使得导电性能和热性能受到影响。并且焊点在热老化后会出现明显的空洞生长并带来失效的风险。那么如何量化空洞对焊点性能的影响呢？

SAC无铅锡膏的熔点温度217℃左右，因此被认为是更适合倒装LED的连接材料。Liuetal.(2014)使用SAC305无铅锡膏完成DA3547LED的封装。Liu等人分析了锡膏体积是如何影响LED芯片封装空洞的形成，以及解释了空洞率对热性能和机械性能的影响。

1.

无铅锡膏体积对空洞的影响通过X射线观察，表明无铅锡膏体积的适当增加显著降低了锡膏层中的空洞率。在通过计算后得出LED芯片样品a和b的空洞率分别为46%和3%(图1)。无铅锡膏量不足会导致颗粒之间空隙较多，在焊接后容易聚集成空洞。因而适当提高锡量对减少空洞率有一定作用。

图1.锡膏层X射线图：(a)20μm厚的锡膏层;(b)30μm厚的锡膏层。

2.

空洞对LED封装的影响LED封装的剪切强度与空洞率有着直接关系。大量的空洞会造成有效焊接面积的减少，并增加内部应力。有效面积减少意味着应力会更加集中，使得机械强度大大削弱并增加断裂的风险。当空洞率为46%的时候，LED芯片剪切强度只有3%空洞率芯片的一半左右。大空洞率还会增加LED芯片的温度。Liu等人还发现对于大空洞率的LED芯片温度为40.5°C。而小空洞率LED芯片的工作温度只有36.9°C。可以发现空洞率增加也对芯片的散热功能有负面影响。原因是因为空洞率大会导致热量过于集中，焊料无法有效将热量散发出去，因而导致高温。

图2.不同空洞率LED芯片封装的热阻。

Liu等人通过计算热阻发现当LED芯片封装的空洞率过大的时候，各层热阻普遍偏大。只有在PI层和TIM层测量出小空洞芯片热阻明显大于大空洞芯片。总体而言小空洞率芯片热性能要更加优秀。

深圳市福英达能够生产SAC305无铅锡膏，能够用于LED的封装。焊后空洞率能控制在10%以内，机械强度优秀，导电导热性能突出，适用于中温封装场景。欢迎进入官网咨询。

参考文献Liu,Y.,Leung,S.Y.Y.,Zhao,J.,Wong,C.K.Y.,Yuan,C.A.,Zhang,G.Q.,Sun,F.L.&Luo,L.L.(2014).

“ThermalandmechanicaleffectsofvoidswithinflipchipsolderinginLEDpackage

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