LED封裝中的金線關鍵參數監控

金線對(duì)LED産品來說(shuō)可謂是極爲重要的物料，在LED光源中起(qǐ)到將(jiāng)芯片電極和支架導線連接的作用。作爲一個LED燈珠的重要原材料，必須具備以下幾個重要的特性：(1)99.99%以上純度;(2)選擇正确的尺寸;(3)表面(miàn)清潔無污染無損傷;(4)具有規定的拉斷負荷和延伸率。這(zhè)些性能(néng)將(jiāng)嚴重影響LED光源的可靠性，所以對(duì)金線的評估工作也尤爲重要。

1. 化學(xué)成(chéng)分檢驗

方法一：EDS成(chéng)分檢測

鑒定來料種(zhǒng)類：金線、銀線、金包銀合金線、銅線、鋁線。

金線具有電導率大、導熱性好(hǎo)、耐腐蝕、韌性好(hǎo)、化學(xué)穩定性極好(hǎo)等優點，但金線的價格昂貴，導緻封裝成(chéng)本過(guò)高。在元素周期表中，過(guò)渡組金屬元素中金、銀、銅和鋁四種(zhǒng)金屬元素具有較高的導電性能(néng)。很多LED廠商試圖開(kāi)發(fā)諸如銅合金、金包銀合金線、銀合金線材來代替昂貴的金線。雖然這(zhè)些替代方案在某些特性上優于金線，但是在化學(xué)穩定性方面(miàn)卻差很多，比如銀線和金包銀合金線容易受到硫/氯/溴化腐蝕，銅線容易氧化。在類似于吸水透氣海綿的封裝矽膠來說(shuō)，這(zhè)些替代方案使鍵合絲易受到化學(xué)腐蝕，光源的可靠性降低，使用時(shí)間長(cháng)了，LED燈珠容易斷線死燈。

方法二：ICP純度檢測

鑒定金線純度等級，确定添加的合金元素。

LED鍵合金線是由金純度爲99.99%以上的材質拉絲而成(chéng)，其中包含了微量的Ag/Cu/Si/Ca/Mg等微量元素。通過(guò)設計合理的合金組分，使金絲具有拉力和鍵合強度足夠高、成(chéng)球性好(hǎo)、振動斷裂率低的優點。鍵合金絲大部分應爲純度99.99%以上的高純合金絲，微量元素總量保持在0.01%以下，以保持金的特性。

2. 直徑偏差

1克金，可以拉制出長(cháng)度26.37m、直徑50μm(2 mil)的金線，也可以拉制長(cháng)度105.49m、直徑25μm(1 mil)的金線。如果打金線長(cháng)度都(dōu)是固定的，如果來料金線的直徑爲原來的一半，那麼(me)對(duì)打的金線所測電阻爲正常的四分之一。

對(duì)于供應商來說(shuō)，金線直徑越細，成(chéng)本越低，在售價不變的情況下，利潤越高。而對(duì)于使用金線的LED客戶來說(shuō)，采購直徑上偷工減料的金線，會(huì)存在金線電阻升高，熔斷電流降低的風險，會(huì)大大降低LED光源的壽命。1.0 mil的金線壽命，必然比1.2 mil的金線要短。

3. 表面(miàn)質量檢驗

(1)絲材表面(miàn)應無超過(guò)線徑5%的刻痕、凹坑、劃傷、裂紋、凸起(qǐ)、打折和其他降低器件使用壽命的缺陷。金線在拉制過(guò)程，絲材表面(miàn)出現的表面(miàn)缺陷，會(huì)導緻電流密度加大，使損傷部位易被(bèi)燒毀，同時(shí)抗機械應力的能(néng)力降低，造成(chéng)内引線損傷處斷裂。

(2)金線表面(miàn)應無油污、鏽蝕、塵埃及其他粘附物，這(zhè)些會(huì)降低金線與LED芯片之間、金線與支架之間的鍵合強度。

4. 力學(xué)性能(néng)檢測(拉斷負荷和延伸率)

能(néng)承受樹脂封裝時(shí)所産生的沖擊的良好(hǎo)金線必須具有規定的拉斷負荷和延伸率。同時(shí)，金線的破斷力和延伸率對(duì)引線鍵合的質量起(qǐ)關鍵作用，具有高的破斷率和延伸率的鍵合絲更利于鍵合。太軟的金絲會(huì)導緻以下不良：

(1)拱絲下垂;

(2)球形不穩定;

(3)球頸部容易收縮;

(4)金線易斷裂。

太硬的金絲會(huì)導緻以下不良：

(1)將(jiāng)芯片電極或外延打出坑洞;

(2)金球頸部斷裂;

(3)形成(chéng)合金困難;

(4)拱絲弧線控制困難。

5. 案例分析：

某封裝廠出貨的燈珠出現大量死燈現象，分析失效原因。鑒發(fā)現死燈燈珠金線直徑爲27.0±1.0μm，與客戶反饋的金線規格30μm不一緻，同時(shí)，金線有刮傷的痕迹，金線大電流熔斷。不合格的金線來料是導緻此次事(shì)故的主因，金線直徑過(guò)小會(huì)存在金線電阻升高，熔斷電流降低的風險，會(huì)大大降低LED光源的壽命。

不良樣(yàng)品開(kāi)封後(hòu)，掃描電鏡下觀察金線斷口呈球形，金線電流熔斷，同時(shí)我們發(fā)現熔斷處附近的金線有刮傷的痕迹，金線的損傷使引線損傷部位截面(miàn)積變小，將(jiāng)導緻：電流密度加大，使損傷部位易被(bèi)燒毀;抗機械應力的能(néng)力降低，會(huì)造成(chéng)内引線損傷處斷裂。

轉載自：半導體封裝工程師之家