【LED知識】LED金線來料檢驗深度剖析

    金線對LED產(chǎn)品來說可謂是極為重要的物料，在LED光源中起到將芯片電極和支架導(dǎo)線連接的作用。作為一個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)選擇正確的尺寸;(3)表面清潔無污染無損傷;(4)具有規(guī)定的拉斷負荷和延伸率。這些性能將嚴重影響LED光源的可靠性，所以對金線的評估工作也尤為重要。

    1. 化學(xué)成分檢驗

    方法一：EDS成分檢測

    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，導(dǎo)致封裝成本過高。在元素周期表中，過渡組金屬元素中金、銀、銅和鋁四種金屬元素具有較高的導(dǎo)電性能。很多LED廠商試圖開發(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。雖然這些替代方案在某些特性上優(yōu)于金線，但是在化學(xué)穩(wěn)定性方面卻差很多，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硅膠來說，這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，使用時間長了，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，確定添加的合金元素。

    LED鍵合金線是由金純度為99.99%以上的材質(zhì)拉絲而成，其中包含了微量的Ag/Cu/Si/Ca/Mg等微量元素。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。如果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。

    對于供應(yīng)商來說，金線直徑越細，成本越低，在售價不變的情況下，利潤越高。而對于使用金線的LED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. 表面質(zhì)量檢驗

    (1)絲材表面應(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。

    (2)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芯片之間、金線與支架之間的鍵合強度。

    4. 力學(xué)性能檢測(拉斷負荷和延伸率)

    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)致以下不良：(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)致以下不良：(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。

    案例分析：

    某封裝廠出貨的燈珠出現(xiàn)大量死燈現(xiàn)象，分析失效原因。鑒發(fā)現(xiàn)死燈燈珠金線直徑為27.0±1.0μm，與客戶反饋的金線規(guī)格30μm不一致，同時，金線有刮傷的痕跡，金線大電流熔斷。不合格的金線來料是導(dǎo)致此次事故的主因。

    鍵合線是金線，直徑約為27.0±1.0μm，與客戶反饋的金線規(guī)格30μm不一致。金線直徑過小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光源的壽命。

    不良樣品開封后，掃描電鏡下觀察金線斷口呈球形，金線電流熔斷，同時我們發(fā)現(xiàn)熔斷處附近的金線有刮傷的痕跡，金線的損傷使引線損傷部位截面積變小，將導(dǎo)致：電流密度加大，使損傷部位易被燒毀;抗機械應(yīng)力的能力降低，會造成內(nèi)引線損傷處斷裂。

    附1：金線的生產(chǎn)工藝流程

    金線的生產(chǎn)工藝流程圖

    1. 精煉工序:

    工藝一：化學(xué)濕式精練

    工序原理

    用王水(鹽酸和硝酸3:1比率混合)溶解黃金;

    使用化學(xué)藥品，清除雜質(zhì)，只選擇黃金，提高純度;

    把99%以下黃金精練為99.9%以上。

    工序二：電解提純

    工序原理

    加特定電壓，把黃金分解為(+)離子;

    分解為正離子的黃金，通過電力移動到富極板(-);

    最終精煉的黃金純度達到99.997%以上的純度。

    2. 溶解/鑄造工程

    工程原理

    高頻率熔爐中，采用高頻率法，溶解精致黃金;

    熔解時添加目的元素制造合金，決定鍵合線類型;

    關(guān)鍵技術(shù)為組成均勻的合金;

    合金后連續(xù)拉伸鑄造10mm左右的棒。

    3. 拉絲工序

    工序原理

    金線通過一定大小凹槽的dies,按階段縮小金線直徑;

    生產(chǎn)25um鍵合線時，大約使用100多個dies;

    減少直徑時，核心技術(shù)為均勻加工寄防止斷線。

    4. 熱處理工序

    工序原理

    通過連續(xù)熱處理，軟化因拉絲而變硬的鍵合線;

    通過加熱，調(diào)整鍵合線的載荷與延伸率;

    核心技術(shù)為調(diào)整鍵合線載荷。

    5. 卷線工序

    工序原理

    根據(jù)顧客要求規(guī)格，再卷線熱處理后的鍵合線;

    線軸規(guī)格、卷線方向及所有作業(yè)條件遵守顧客標準;

    核心技術(shù)為開發(fā)移動時防止線層松垮和使用時靈活解線的程序。

責(zé)編：小瀞