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如何鑒別LED燈珠是否為純金線

發(fā)布時間：

2024-02-28 10:35

封裝LED燈珠時使用的金線純度含金量在99.99%以上，用這種材質(zhì)的金再經(jīng)拉絲工序生產(chǎn)而成，這種金里面除了含有99.99%的金元素外，還含有1%以下的其它微量元素。LED燈珠封裝核心之一的部件是金線，金線是連接發(fā)光晶片與焊接點的橋梁，對LED燈珠的使用壽命起著決定性的因素。那么究竟如何鑒別金線的純度呢？

LED燈珠金線

鑒別LED金線可以用ICP純度檢測法、力學(xué)性能檢測法、EDS成分檢測法來判定LED金線的純度

 

使用ICP純度檢測法可以鑒定金線純度等級，確定添加的合金元素。

 

1、看LED燈珠金線的外觀，首先看金線表面應(yīng)無超過線徑5%的刻痕、凹坑、劃傷、裂紋、凸起、打折和其他降低器件使用壽命的缺陷。金線在拉制過程，絲材表面出現(xiàn)的表面缺陷，會導(dǎo)致電流密度加大，使損傷部位易被燒毀，同時抗機械應(yīng)力的能力降低，造成內(nèi)引線損傷處斷裂。其次看金線表面應(yīng)無油污、銹蝕、塵埃及其他粘附物，這些會降低金線與LED燈珠芯片之間、金線與支架之間的鍵合強度。

 

2、LED燈珠專用金線與不合格金線之間是有直徑偏差的，1克金，可以拉制出長度26.37m、直徑50μm（2 mil）的金線，也可以拉制長度105.49m、直徑25μm（1 mil）的金線。打金線長度都是固定的，如果來料金線的直徑為原來的一半，那么對打的金線所測電阻為正常的四分之一。而這對于金線供應(yīng)商來說金線直徑越細，成本越低，在售價不變的情況下，利潤就會越高。

 

而對于使用金線的LED燈珠客戶來說，采購直徑上偷工減料的金線，會存在金線電阻升高，熔斷電流降低的風(fēng)險，會大大降低LED燈珠光源的壽命。1.0mil的金線壽命，必然比1.2mil的金線要短，但是封裝廠的簡單檢測是測試不出來，必須用精密儀器才能檢測出金線的直徑。

 

3、LED燈珠專用金線是由金純度為99.99%以上的材質(zhì)拉絲而成，通過設(shè)計合理的合金組分，使金絲具有拉力和鍵合強度足夠高、成球性好、振動斷裂率低的優(yōu)點。鍵合金絲大部分應(yīng)為純度99.99%以上的高純合金絲，微量元素（Ag/Cu/Si/Ca/Mg等微量元素）總量保持在0.01以下，以保持金的特性。

 

使用力學(xué)性能檢測，即對金線進行拉斷負荷加載和延伸率的檢測

 

能承受樹脂封裝時所產(chǎn)生的沖擊的良好金線必須具有規(guī)定的拉斷負荷和延伸率。同時，金線的破斷力和延伸率對引線鍵合的質(zhì)量起關(guān)鍵作用，具有高的破斷率和延伸率的鍵合絲更利于鍵合。

 

太軟的金絲會導(dǎo)致：①拱絲下垂；②球形不穩(wěn)定；③球頸部容易收縮；④金線易斷裂。

 

太硬的金絲會導(dǎo)致：①將芯片電極或外延打出坑洞；②金球頸部斷裂；③形成合金困難；④拱絲弧線控制困難。

 

使用化學(xué)成分檢驗——EDS成分檢測法

 

鑒定來料種類：金線、銀線、金包銀合金線、銅線、鋁線。金線具有電導(dǎo)率大、導(dǎo)熱性好、耐腐蝕、韌性好、化學(xué)穩(wěn)定性極好等優(yōu)點，但金線的價格昂貴，封裝成本也過高。

LED燈珠,拉絲工序

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2023.11.15

LED燈珠變色？這6個原因值得注意

LED 即為發(fā)光二極管，是一種將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體固體發(fā)光器件，其核心是 PN 結(jié)，它除了具有一般 PN 結(jié)的正向?qū)?、反向截止和擊穿特性外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性 。其結(jié)構(gòu)主要包含以下幾個部分：引線、支架、封裝膠、鍵合絲、LED 芯片、固晶膠和熒光粉。LED 燈珠變色失效與其材料、結(jié)構(gòu)、封裝工藝和使用條件密切相關(guān)，以下將通過具體的案例來對其變色原因進行分析。 ????封裝膠原因 ?1??封裝膠中殘留外來異物? 失效燈珠的外觀呈現(xiàn)局部變色發(fā)黑，如圖 2 所 示。揭開封裝膠，發(fā)現(xiàn)有一個黑色異物夾雜在封裝膠內(nèi)，用掃描電鏡及能譜儀 （SEM&EDS） 對異物進行成分分析，確認其主成分為鋁（Al）、碳（C）、氧 （O）元素， 還含有少量的雜質(zhì)元素，測試結(jié)果如圖 3 所示。結(jié)合用戶反饋的失效背景可知，該異物是在封裝過程中引入的。 ?2??封裝膠受化學(xué)物質(zhì)侵蝕發(fā)生膠體變色? 失效品為玻璃光管燈，內(nèi)部的 LED 燈帶使用單組份室溫固化硅橡膠粘結(jié)固定在玻璃管上，固膠部位燈帶上的 LED 燈珠出現(xiàn)發(fā)黃變暗現(xiàn)象。失效燈珠封裝膠的材質(zhì)為硅橡膠，使用 SEM&EDS 測試封裝膠的元素成分，發(fā)現(xiàn)其比正常燈珠封裝膠成分多檢出了硫（S）元素。 通常硫磺、有機二硫化物和多硫化物等含硫物質(zhì)可以作為硫化劑，使橡膠發(fā)生硫化交聯(lián)反應(yīng)，從而使橡膠的結(jié)構(gòu)改變，呈現(xiàn)出顏色發(fā)黃變暗、熱分解溫度升高的現(xiàn)象。通過 TGA 測試燈珠封裝膠體的熱分解溫度可知，失效燈珠封裝膠在失重 2%、5%、10%、15%和 20%時的溫度均比同批次良品封裝膠相同失重量的溫度高出 25 ℃以上，封裝膠熱分解曲線如圖 5 所示，證實了封裝膠因發(fā)生硫化交聯(lián)導(dǎo)致其熱分解溫度升高的現(xiàn)象。使用 ICPOES 進一步對起固定作用的單組份固化硅橡膠進行化學(xué)成分分析，檢出其中含有約 400ppm 的硫（S）元素。 由此可知，LED 燈珠發(fā)黃變暗的原因為玻璃燈管內(nèi)粘結(jié)固定用的單組份室溫固化硅橡膠在固化過程中揮發(fā)出的含硫（S）的氣體侵入到了 LED 封裝膠中，使封裝膠發(fā)生了進一步的硫化交聯(lián)反應(yīng)， 而再次硫化交聯(lián)導(dǎo)致封裝膠體變黃變暗。后續(xù)用戶改用未使用單組份固化硅橡膠的塑料燈管則未出現(xiàn)燈珠變色的現(xiàn)象。因此，LED 生產(chǎn)方在產(chǎn)品設(shè)計選材和制造時應(yīng)考慮產(chǎn)品各部件所用不同材料相互間的匹配性，避免因材料的不兼容而導(dǎo)致后續(xù)出現(xiàn)可靠性問題。 ????熒光粉沉降 燈珠裝配成 LED 燈具后在倉庫儲存時，發(fā)生了色溫漂移失效，失效 LED 燈珠的封裝膠由橙色變?yōu)闇\黃色，對其進行 I-V 特性測試，發(fā)現(xiàn)燈珠可以正常點亮，且 I-V 曲線正常，只是出光亮度發(fā)生改變。取一些失效燈珠，以機械開封方式取出封裝膠，發(fā)現(xiàn)支架表面均殘留有透明顆粒物，使用 SEM&EDS 測試顆粒物成分，結(jié)果顯示其含有高含量的鍶（Sr）元素，如圖 6 所示；而封裝膠與支架接觸面也檢出了高含量的鍶（Sr）元素和鋇（Ba）元素。 與之相比，良品燈珠開封后，支架表面較干凈，表面主成分為銀（Ag）和少量的碳（C）元素，未檢出鍶（Sr）元素， 且在其封裝膠與支架的接觸面上也未檢出鍶（Sr）和鋇（Ba）元素。通過測試失效品和良品燈珠封裝膠的截面成分得知，二者所用的熒光粉的成分相 同，均為釔鋁石榴石（主要成分為氧 （O） 、鋁（Al）和釔（Y））與硅酸鍶鋇（主要成分為碳（C）、氧（O）、 硅（Si）、鍶（Sr）、鋇（Ba）和鈣（Ca））混合熒光粉。 因此，LED 燈珠的失效原因為所使用的硅酸鹽熒光粉沉降到了封裝膠底部及支架表層，致使因光折射規(guī)律不一致而發(fā)生色散現(xiàn)象，導(dǎo)致色溫漂移，同時發(fā)生燈珠變色現(xiàn)象。 ????支架原因 ?1??異物污染支架? 失效燈珠一側(cè)變色，揭開封裝膠后可以看到變色部位的支架的表面覆蓋了一層異物，對異物進行元素成分測試，顯示其主成分為錫 （Sn） 、鉛（Pb）元素，測得的結(jié)果如圖 8 所示。揭開燈珠變色部位外圍的白色塑膠，在與白色塑膠接觸的支架 表面也檢出了錫 （Sn）、 鉛 （Pb） 成分。由于異物覆蓋部位的支架與燈珠一側(cè)的引腳相連，而引腳采用錫鉛焊接。 顯而易見，如果燈珠在進行表面貼裝時，引腳沾附了多余的錫膏，則在焊接時，熔化的焊料會沿著引腳爬升至與之相連的支架表面，形成覆蓋層。因此，此案例中 LED 燈珠失效的原因是LED燈珠在進行組裝焊接時，引腳焊接部位的焊料進入了支架表面，形成了覆蓋物，從而導(dǎo)致了燈珠變色。 ?2??支架腐蝕? 失效 LED 燈珠的中間部位變色發(fā)黑，開封后將其放在光學(xué)顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)整個支架的表面明顯地變黑，使用 SEM&EDS 測試發(fā)黑支架的成 分，結(jié)果顯示，除了正常的材質(zhì)成分外，發(fā)黑支架中還具有較高含量的腐蝕性硫 （S）元素，而支架表面鍍銀層局部也呈現(xiàn)出疏松的腐蝕形貌，如圖 9 所示。通常 LED 燈珠在生產(chǎn)過程中，由于材料自身不純或工藝過程污染等原因引入硫（S）、氯 （Cl）等腐蝕性元素時，在一定條件下（如高溫、水汽殘留等），其金屬支架極易發(fā)生腐蝕，導(dǎo)致燈珠出現(xiàn)變色、漏電等失效現(xiàn)象。 ?3??支架鍍層質(zhì)量差? LED 燈珠點亮老化后出現(xiàn)變色發(fā)黑現(xiàn)象，且失效率高達30%。去掉燈珠表面的封裝膠后，發(fā)現(xiàn)支架表層銀鍍層失去原有的光亮，呈現(xiàn)灰色。使用SEM 觀察支架表層微觀形貌，發(fā)現(xiàn)與未裝配的半成品支架相比，LED 失效燈珠的支架表面銀層疏松且有較多的孔洞。 將半成品支架和失效 LED 制作成切片， 觀察其截面鍍層質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)支架鍍層結(jié)構(gòu)為銅鍍鎳再鍍銀，與半成品相比，失效品支架的鎳鍍層變薄，表層銀層變得疏松，且鎳銀鍍層界限變得模糊， 樣品的支架截面形貌如圖 10 所示。使用 AES 測試失效 LED 支架淺表層成分，發(fā)現(xiàn)其中會有鎳（Ni）元素， 測試結(jié)果如圖 11b 所示，很顯然，鎳鍍層擴散至了銀層表面。 由此得出，LED 燈珠變色的原因為所用的支架鍍層不良， 老化后銀層疏松產(chǎn)生孔洞、鎳層經(jīng)過銀層孔洞擴散到銀層表面，導(dǎo)致銀層發(fā)黑，燈珠變色。 在眾多的 LED 變色失效案例中，因支架變色或腐蝕導(dǎo)致的失效所占的比例是最高的。因 此，LED 或支架生產(chǎn)方應(yīng)采取一些措施來預(yù)防產(chǎn)品失效。例如：選擇質(zhì)量良好的、耐蝕的支架基材；采取適宜的電鍍工藝條件，保證形成晶粒細膩、結(jié)構(gòu)致密的鍍層，鍍層厚度均勻并達到防護要求；對于表層鍍層為銀的支架，選取有效的銀保護工藝，提高銀支架的防變色能力；在 LED 生產(chǎn)裝配的過程中，則應(yīng)防止外來的污染或腐蝕性物質(zhì)的引入，確保LED 封裝嚴密，以降低因環(huán)境中的水汽和氧氣等的侵入而引發(fā)各種腐蝕的可能性。 以上分析了因封裝膠、熒光粉和支架構(gòu)件異常導(dǎo)致 LED 燈珠變色失效的原因和機理，希望能為業(yè)界提供參考和指引，使 LED 生產(chǎn)方在選材及制造過程中采取有效的措施來預(yù)防這些失效現(xiàn)象的發(fā)生，進一步地提高 LED 成品的可靠性。

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2023.11.15

LED燈珠的焊接方法

貼片LED燈珠的焊接方法有多種，下面是其中一種常用的方法，供參考。首先用電烙鐵在燈珠的正、負極焊盤上燙上一些焊錫（焊錫千萬不能多，否則，用熱風(fēng)槍一加熱，正、負極的焊盤就會連在一起），然后用熱風(fēng)槍同時加熱正、負極焊盤，待錫熔化后，用鑷子將燈珠的正負極放在對應(yīng)的焊盤上即可。 　　 該操作要快、要準(zhǔn)，否則，熱風(fēng)槍會把LED的塑封熔化而損壞。 　　 在沒有熱風(fēng)槍的情況下，按LED燈珠的結(jié)構(gòu)和所用基板的不同也可用不同的焊接方法。貼片LED燈珠引腳有采用半塑封的，即燈珠兩邊外露一小部分引腳，如常用的5730、7020、4014等；也有采用全塑封的，即燈珠的正負極全部在芯片的底部，如3030等。對半塑封的燈珠如7020的焊接也比較容易，同樣在焊接前要先在焊盤上燙一點錫（燈珠的引腳不要燙錫），兩邊用鑷子把燈珠的正負極對應(yīng)放在焊盤上，用手指或小改錐壓住燈珠，最后用電烙鐵迅速對外露的電極進行加熱，同時手指適當(dāng)加力往下壓（加熱時，烙鐵不能來回搓動，手指的壓力也不要過大，否則會損壞燈珠）。 　　 　　對于全塑封的燈珠（如3030），若燈條基板為普通的電路板，則先用刀片把燈珠焊盤周圍的漆刮干凈，露出銅線，然后在焊盤上燙少許錫，先焊焊盤大的電極，接著把電烙鐵放在新刮出的銅線上加熱（不能放到焊盤上），待焊盤上的錫熔化后，用鑷子把燈珠的對應(yīng)極放在焊盤上略加壓即可，最后焊焊盤小的電極。必須先焊焊盤大的電極是因為所需的加熱時間長，若后焊此電極，燈珠易過熱而損壞。 　　 　　若燈條基板為鋁基板，就不能用上述方法了，因為用鋁基板的線路都設(shè)計得很細。在焊接這類燈條的燈珠時，可利用熱傳導(dǎo)來焊接燈珠，對燈珠正負極焊盤的背面鋁板同時加熱，待焊盤上的錫熔化后，把燈珠放在焊盤上略加壓即可。加熱器可從淘寶上購買，也可用大功率電烙鐵（不小于100W的）來代替。 　　 　　用電烙鐵焊接燈珠時，電烙鐵的外殼必須很好地接地，最好也戴上防靜電手環(huán)，以防感應(yīng)電和靜電損壞LED燈珠。另外，烙鐵頭要磨成馬蹄形的，以增大接觸面積，縮短焊接時間。

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