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文档简介
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金锡焊料在功率LED器件上的应用随着LED技术的不断发展,LED的光效和亮度也不断提高,尤其是在固态照明领域,大功率LED的市场需求持续增长。大功率LED器件具有高亮度、高效率、长寿命、环保等优点,但同时也面临着散热、可靠性等方面的挑战。为了解决这些问题,金锡焊料作为一种高性能的钎焊材料,以其高强度、高热导率、无需助焊剂等特点,成为了大功率LED器件的封装和连接的理想选择。本文将介绍金锡焊料的物理性能,以及它在大功率LED器件上的应用和优势。LED芯片封装形式目前,LED芯片的封装形式主要有两种:正装(焊线式)LED和倒装芯片(FC)LED。相比于焊线式LED,倒装芯片LED有着更好的散热性、可靠性和焊接效率。倒装芯片LED,特别是大功率倒装芯片LED,符合了LED封装向高密度、低成本发展的趋势。倒装芯片LED的封装方式是将LED芯片的发光面朝下,直接键合到散热基板上,这样可以缩短热传导路径,降低热阻,提高散热效率。同时,由于省去了焊线,也减少了电阻和电感,提高了电性能。此外,倒装芯片LED的封装结构也更加紧凑和稳定,有利于提高LED的光学性能和可靠性。图1.焊线式(正装)LED(右)和倒装芯片(FC)LED封装(左)结构大功率LED器件面临的主要挑战由于LED芯片的发光效率仍然较低,大部分输入的电能转化为热能,导致芯片的结温升高。结温的升高不仅会降低LED的发光效率和稳定性,还会加速LED的老化和失效,影响其寿命和可靠性。因此,如何有效地将芯片产生的热量迅速导出,降低结温,是大功率LED封装设计的关键。功率LED器件在工作时主要面临以下两个方面的挑战:(1)散热问题。大功率LED器件在工作时会产生大量的热量,如果不能及时有效地散发出去,会导致器件的温度升高,从而影响器件的光输出、光色、稳定性和寿命。因此,大功率LED器件的散热设计是一个关键的技术问题,需要考虑器件的结构、材料、封装、连接等多个方面。(2)可靠性问题。大功率LED器件在工作时会承受较大的电流、电压、温度、湿度、机械应力等多种因素的影响,这些因素可能导致器件的老化、损坏、失效等现象,降低器件的可靠性。为了解决这些挑战,大功率LED器件的封装互连技术发挥着重要的作用。芯片与焊盘的机械和电气互连影响着器件的散热、可靠性。因此,选择合适的封装和连接材料和方法,是提高大功率LED器件性能的关键。金锡焊料金锡焊料是一种二元金属间化合物,由80%wt的Au和20%wt的Sn共晶生成,熔点为280℃,具有以下优势:(1)高熔点。金锡焊料的熔点为280℃,比一般的软钎焊料高,能够在较高的温度下保持接头的强度和稳定性。金锡焊料的熔点也接近于一些常用的电子封装材料,如陶瓷、钨铜等,这使得金锡焊料能够与这些材料良好地匹配,避免了热应力和热疲劳的问题。(2)高强度。金锡焊料的强度高于一般的软焊料,其室温下的屈服强度可达47.5MPa,即使在250-260℃的高温下,其强度仍然可以满足一些高可靠性电子器件的要求。金锡焊料的高强度使得其能够承受较大的机械应力和热冲击,提高了接头的可靠性和耐久性。(3)高热导率。金锡焊料的热导率为57W/m·k,在软钎焊料中属于较高水平,因此金锡焊料能够有效地将焊接部位的热量传导出去,降低了器件的温升,改善了器件的散热性能。尤其对于一些大功率LED器件,金锡焊料能够形成一个快速的传热通道,减少了热阻,提高了光效和寿命。(4)无需助焊剂。金锡焊料由于其高金含量,具有良好的抗氧化性能,其表面的氧化程度较低,因此在焊接过程中无需使用化学助焊剂。金锡焊料在大功率LED芯片的封装中主要应用于芯片键合技术和芯片级封装技术中,其作用是将芯片与基板或引线连接,形成一个牢固的接头,同时将芯片的热量传导出去,提高芯片的散热性能和可靠性。
图2.Au80Sn20金锡锡膏
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