金錫焊料在功率LED器件上的應用-深圳福英達
金錫焊料在功率LED器件上的應用-深圳福英達
隨著 LED 技術的不斷發展，LED 的光效和亮度也不斷提高，尤其是在固態照明領域，大功率LED的市場需求持續增長。大功率LED器件具有高亮度、高效率、長壽命、環保等優(you) 點，但同時也麵臨(lin) 著散熱、可靠性等方麵的挑戰。為(wei) 了解決(jue) 這些問題，金錫焊料作為(wei) 一種高性能的釺焊材料，以其高強度、高熱導率、無需助焊劑等特點，成為(wei) 了大功率LED器件的封裝和連接的理想選擇。本文將介紹金錫焊料的物理性能，以及它在大功率LED器件上的應用和優(you) 勢。
目前，LED芯片的封裝形式主要有兩(liang) 種：正裝（焊線式） LED 和倒裝芯片（FC）LED。相比於(yu) 焊線式 LED，倒裝芯片 LED 有著更好的散熱性、可靠性和焊接效率。倒裝芯片 LED，特別是大功率倒裝芯片 LED，符合了 LED 封裝向高密度、低成本發展的趨勢。倒裝芯片 LED 的封裝方式是將 LED 芯片的發光麵朝下，直接鍵合到散熱基板上，這樣可以縮短熱傳(chuan) 導路徑，降低熱阻，提高散熱效率。同時，由於(yu) 省去了焊線，也減少了電阻和電感，提高了電性能。此外，倒裝芯片 LED 的封裝結構也更加緊湊和穩定，有利於(yu) 提高 LED 的光學性能和可靠性。
圖1. 焊線式（正裝） LED（右） 和倒裝芯片（FC）LED封裝（左）結構
由於(yu) LED 芯片的發光效率仍然較低，大部分輸入的電能轉化為(wei) 熱能，導致芯片的結溫升高。結溫的升高不僅(jin) 會(hui) 降低 LED 的發光效率和穩定性，還會(hui) 加速 LED 的老化和失效，影響其壽命和可靠性。因此，如何有效地將芯片產(chan) 生的熱量迅速導出，降低結溫，是大功率 LED 封裝設計的關(guan) 鍵。功率LED器件在工作時主要麵臨(lin) 以下兩(liang) 個(ge) 方麵的挑戰：
（1）散熱問題。大功率LED器件在工作時會(hui) 產(chan) 生大量的熱量，如果不能及時有效地散發出去，會(hui) 導致器件的溫度升高，從(cong) 而影響器件的光輸出、光色、穩定性和壽命。因此，大功率LED器件的散熱設計是一個(ge) 關(guan) 鍵的技術問題，需要考慮器件的結構、材料、封裝、連接等多個(ge) 方麵。
（2）可靠性問題。大功率LED器件在工作時會(hui) 承受較大的電流、電壓、溫度、濕度、機械應力等多種因素的影響，這些因素可能導致器件的老化、損壞、失效等現象，降低器件的可靠性。
為(wei) 了解決(jue) 這些挑戰，大功率LED器件的封裝互連技術發揮著重要的作用。芯片與(yu) 焊盤的機械和電氣互連影響著器件的散熱、可靠性。因此，選擇合適的封裝和連接材料和方法，是提高大功率LED器件性能的關(guan) 鍵。
金錫焊料是一種二元金屬間化合物，由80%wt的Au和20%wt的Sn共晶生成，熔點為(wei) 280 ℃，具有以下優(you) 勢：
（1）高熔點。金錫焊料的熔點為(wei) 280℃，比一般的軟釺焊料高，能夠在較高的溫度下保持接頭的強度和穩定性。金錫焊料的熔點也接近於(yu) 一些常用的電子封裝材料，如陶瓷、鎢銅等，這使得金錫焊料能夠與(yu) 這些材料良好地匹配，避免了熱應力和熱疲勞的問題。
（2）高強度。金錫焊料的強度高於(yu) 一般的軟焊料，其室溫下的屈服強度可達47.5MPa，即使在250-260℃的高溫下，其強度仍然可以滿足一些高可靠性電子器件的要求。金錫焊料的高強度使得其能夠承受較大的機械應力和熱衝(chong) 擊，提高了接頭的可靠性和耐久性。
（3）高熱導率。金錫焊料的熱導率為(wei) 57W/m·k，在軟釺焊料中屬於(yu) 較高水平，因此金錫焊料能夠有效地將焊接部位的熱量傳(chuan) 導出去，降低了器件的溫升，改善了器件的散熱性能。尤其對於(yu) 一些大功率LED器件，金錫焊料能夠形成一個(ge) 快速的傳(chuan) 熱通道，減少了熱阻，提高了光效和壽命。
（4）無需助焊劑。金錫焊料由於(yu) 其高金含量，具有良好的抗氧化性能，其表麵的氧化程度較低，因此在焊接過程中無需使用化學助焊劑。
金錫焊料在大功率LED芯片的封裝中主要應用於(yu) 芯片鍵合技術和芯片級封裝技術中，其作用是將芯片與(yu) 基板或引線連接，形成一個(ge) 牢固的接頭，同時將芯片的熱量傳(chuan) 導出去，提高芯片的散熱性能和可靠性。
圖2. Au80Sn20金錫錫膏
深圳福英達擁有專(zhuan) 業(ye) 的錫膏研發和生產(chan) 經驗，其金錫焊膏產(chan) 品具有高抗拉、耐腐蝕、熱蠕變性能優(you) 異、與(yu) 其他貴金屬兼容、導電性優(you) 異、導熱性優(you) 異等等一係列優(you) 勢，歡迎來電谘詢。
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