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焊线时瓷嘴对LED死灯故障的影响

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时间: 2020-04-06 15:44 浏览量: 11

大量失效分析案例证明,LED灯板封装器件的LED死灯失效绝大多数来自于引线连接的电气回路断开所造成,这与不良的引线键合或由于引线键合引入的隐患有着莫大的关系。诚然,在焊线工艺里,质量上乘的相关材料、性能稳定的设备、合理的程序参数以及技术员熟练的操作,是保证生产出高品质的焊线半成品的主要因素,但同时,我们不得不关注另外一个对引线键合品质有着重要影响的角色:瓷嘴。瓷嘴虽小,可谓五脏俱全,它有着非常精细的结构,各个结构又有着严密的参数,它与程序参数一起对于植球、切线后的形貌、焊接质量起着决定性的作用。目前,市场上可选用的瓷嘴品类繁多,质量层次不齐,并有不同的规格可供不同的应用场合的需求。因此,对于封装厂家来说,如何选用一款规格合适的瓷嘴,对于提高焊线质量和提高灯珠整体可靠性有着非常重要的作用。另外瓷嘴长期使用后会有磨损,若继续使用,必将带来连接强度下降、线弧刮伤等方面的隐患,因此,封装厂必须结合实际情况对瓷嘴寿命做科学的评估,制定合理的瓷嘴寿限。

焊线时瓷嘴对LED死灯故障的影响


对于LED灯板材料分析的实验室,采用高端微区分析设备和手段,可对瓷嘴微观结构进行观察和测量,结合用该瓷嘴焊线后半成品引线键合质量的分析和评价,可以对瓷嘴选用是否合适、瓷嘴寿限评估等项目给出极具价值的参考意见,帮助客户提升引线键合质量,生产出高可靠性、高品质的LED灯板产品。


焊线时瓷嘴对LED死灯故障的影响

在目前的LED灯珠封装焊线工艺中,主流的焊线技术采用的是热压超声键合技术。所谓热压超声键合,是指将引线末端采用电子打火棒打火烧结成金属球,再利用瓷嘴经由超声波振荡能量在一定的焊接压力下,让焊球与焊垫产生相对的摩擦运动,并借由快速摩擦产生的能量使焊球发生塑性变形,并与焊垫达到离子程度的熔接。由于瓷嘴对于焊接过程中植球和切线的塑型、线弧成形以及键合强度起着至关重要的作用,因此其选用是否合适及使用寿命管控是否恰当,将对LED灯珠封装成品质量和可靠性起着决定性的影响。

例如,CD(倒角直径)、ICA(内倒角角度)对植球后塑型有重要影响。

焊线时瓷嘴对LED死灯故障的影响

又例如,OR(外弧半径)、FA(面角)大小对切线后鱼尾长度、契面是否平缓均有影响。

焊线时瓷嘴对LED死灯故障的影响


服务客户

封装厂、设备厂


检测项目

检测项目一:瓷嘴甄选

新品或新工艺导入时,LED灯珠焊线工艺中要选用一款合符规格的新瓷嘴来匹配键合丝,这对于焊接出质量上乘的焊线半成品至关重要。传统的做法是根据经验或打样验证来甄选(一般选择标准H=1.2~1.5WD)。但是,诚如上述,实际上瓷嘴头部有着极其复杂精密的参数和结构,他们都对于植球和切线的塑型、成形以及键合强度起着决定性的影响,这种传统的甄选方法,不仅太过粗糙,而且对焊接出的半成品无法评估,更无法保证其质量,若选择不合适,轻则造成焊接设备断线频繁,降低效率,耽误工时;重则引入连接隐患,引线连接强度低,成品测试或使用时,冷热冲击后出现LED死灯等异常,造成严重损失。金鉴检测采用微区分析设备和手段,可对瓷嘴精细参数和结构(瓷嘴的参数检测包括:L、 H  、CD、IC、ICA、T、OR、FA、IBT、OT ),以及焊接半成品进行微观观察和分析,并对焊接质量作出综合评估,协助客户选择参数合适的瓷嘴以焊接出高质量的焊线半成品。

检测项目二:瓷嘴磨损分析及寿命制定

LED瓷嘴长期使用后会有磨损,嘴尖结构也随之被破坏,若继续使用,焊接出的引线必将带来连接强度下降、线弧刮伤等方面的风险和隐患,因此,必须结合实际情况制定严格的使用寿限,寿命点数到后,应该及时更换新的瓷嘴。在LED封装厂,对于寿命的管控亦大多采用经验值,或采用实验验证结合推拉力测试数据统计出结果,然后在机台上设置寿命点数,瓷嘴到寿限后,机台自动报警提示更换。但是,由于所使用材料材质存在差异,以这种经验值或统计结果制定的瓷嘴寿命非常不精确,寿命制定过长,磨损严重后将带来焊接隐患,寿命制定过短,又造成极大的成本浪费。金鉴检测采用微区分析设备和手段,可对瓷嘴磨损情况、焊接半成品等进行观察和分析,协助客户制定准确合适的瓷嘴使用寿限。


案例分析

一:瓷嘴甄选

市场上有品类繁多的瓷嘴型号可供选择,其品质好坏(如耐磨损性能等)将对引线焊接工艺产生直接影响。金鉴检测可以对瓷嘴工作面区域检测和分析,还可以对瓷嘴焊接一定点数后工作面区域磨损情况进行观察和评估,为客户甄选一款适合的瓷嘴给出合理的参考意见。如图所示,某客户通过检测后的综合对比选用的某款型号的瓷嘴,其采用Al2O3(红宝石)材质,工作面进行粗化处理,有利于改善焊点键合强度。

焊线时瓷嘴对LED死灯故障的影响

二:瓷嘴对植球的影响

瓷嘴选择是否合适,对于植球后球形貌、键合质量等有着重要影响。金线之线径与瓷嘴之孔径未恰当匹配,会造成植球后线颈部损伤或缺陷,并对该处接强度造成恶劣影响,在冷热冲击的测试或使用环境下,导致B点疲劳失效,并最终导致电气连接回路出现虚接触甚至开路,造成灯珠闪烁或LED死灯不良。

某封装厂生产的LED灯珠在老化阶段出现大量的LED死灯现象,委托金鉴检测进行分析。不良样品开封后发现均为B点断开,对同批次的良品灯珠开封后也发现引线在线颈部普遍存在缺陷,表现为线颈部形貌异常或损伤,后对所使用瓷嘴送测,发现确实是由于瓷嘴选用不当导致焊线后缩径现象严重,金鉴检测在测试后给出合理的评估和建议,帮助客户解决了问题。

焊线时瓷嘴对LED死灯故障的影响

焊线时瓷嘴对LED死灯故障的影响

焊线时瓷嘴对LED死灯故障的影响

三:瓷嘴对切线形成鱼尾的质量的影响

瓷嘴选择是否合适还对切线形成鱼尾的质量也有着至关重要的影响。某封装厂LED产品老化后出现大量LED死灯现象,委托金鉴进行分析。我们将样品开封后对二焊点观察,发现二焊点存在引线连接隐患:鱼尾压合面积小,D点有裂纹。对焊点侧面观察,发现鱼尾契面陡峭,长度短小。综合判定,我们认为出现这种现象极有可能为所使用瓷嘴规格不恰当(如瓷嘴outside radius过大)或瓷嘴寿命管控不当等原因造成二焊点切线后鱼尾契面角度大,过渡不平滑,并导致鱼尾压合面积小,D点连接强度低。因此,我们建议客户对所使用瓷嘴作进一步检测和评估。

焊线时瓷嘴对LED死灯故障的影响

四:瓷嘴对金线的影响

金鉴检测通过大量的失效案例发现,瓷嘴磨损严重后,内倒角结构被破坏,还会造成金线表面机械刮伤,严重时将对连接强度造成威胁。并且,瓷嘴磨损严重后还会对线弧成型造成影响。

焊线时瓷嘴对LED死灯故障的影响

五:瓷嘴对焊点的影响

引线键合主要起到电气连接的作用,而引线中的一、二焊点是引线连接中经常出现问题的环节,因此,其连接强度必须保证。瓷嘴选择是否合适、寿命管控是否恰当对于焊点焊接质量的好坏有着重要的影响,如图所示,某封装厂经过金鉴检测的瓷嘴项目检测后,选择合适的瓷嘴匹配恰当的参数焊接出的一、二焊点球形形貌漂亮、鱼尾契面过渡光滑,无制程引入缺陷,因此,引线连接可靠性较高。

焊线时瓷嘴对LED死灯故障的影响

本公司生产的灯板主要是应用于高要求的植物灯和摄影补光灯行业。

LED灯灯板采用贴片式和直插式高显指LED发光灯珠,包括高显指SMD2835LED、5050GRB、5050RGBWW、高显指直插式DIP5mmLED,可以根据客户要求专业定制各种LED灯发光电路板,应用于影视和直播行业、植物照明,作为影棚调光照明和氛围补光作用。

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