封装物料

LED封装材料认知热阻与导热系数定义导热系数λ：是指在稳定传热条件下，设在物体内部垂直于导热方向取两个相距1m，面积为1m²的平行面，而这两个平面的温度相差1℃，则在1s内从一个平面传导到另一平面的热量就规定为该物质的热导率。其单位为：W/（m·K）,导热系数在0.12W/（m·K）以下的材料称为绝热材料。热阻θ：就是热流量在通过物体时，在物体两端形成的温度差。即：θ＝(T2－T1)/P单位是：℃/W。式中：T2是热源温度T1是导热系统端点的温度P是热源的功率（实际测量应用）θ＝L/(λS)式中：λ是导热系数L是材料厚度S是传热面积（理论计算应用）基板1W大功率支架A.PPA高温尼龙，耐温更高，吸湿更少,热稳定,光稳定,热变形温度约在300度，可过回流焊肯定没问题共晶焊制程，基本也能承受共晶焊B.LCP塑胶支架，液晶树脂，可满足温度高的共晶焊，有长期耐黄变性，但无法做到PPA能的白度，初始亮度较差而无法大量推广。C.陶瓷LED支架散热性好，价格较为昂贵，约为PPA支架的10倍支架镀银：提高光反射率失效模式：银层与空气中硫化氢、氧化合物、酸、碱、盐类反应，或经紫外线照射，发黄发黑，并导致密封胶和支架剥离lamp-LED支架支架材质支架一般分为碗杯型、平头型和特殊型,其材质为通常为铁材,根据需要可选择铜材.支架厚度通常为0.5mm,支架外部电镀Ag/Cu/Ni/或Sn等物质.支架电镀支架电镀可分为半镀和全镀,半镀是电镀支架上Bar下约2mm以上区域,全镀为整个支架电镀.半镀可节省支架成本,目前使用的2002系列支架大部分为半镀支架.一般电镀厚度在60″支架的保存支架应有常温下密封保存,当支架表面变色时,要停止使用.lamp-LED支架类型特点:可做两或三晶片LED.可共阴极或共阳极4PIN带杯支架4PIN侧光支架3PIN带杯支架3PIN侧光支架食人鱼支架食人鱼支架为铜制的，面积较大，传导快承受电流70-80mASMD28103528单晶支架3528三晶支架5050支架特点:可做高亮度3晶产品,散热较好.8COB基板铝基板、铜基板、环氧-玻纤布基PCB、陶瓷板…特征：1.散热性金属基板散热性能优越，但铝基板有一层绝缘导热层，导热率很低，严重影响铝基板整体导热能力。2.机械加工性能金属基覆铜板具有高机械强度和韧性，此点大大优于刚性树脂类覆铜板和陶瓷基板。3.热膨胀系数陶瓷板与LED芯片衬底热膨胀系数相近，稳定性优异。基板名称热传导率W/m*K铝基板237铜基板398环氧-玻纤布基PCB0.3陶瓷板24AL铝23Cu铜17.5Al2O3陶瓷5.4LED蓝宝石衬底5.4镜面铝定义：通过轧延、打磨等多种方法处理，使板材表面呈现镜面效果的铝板。镜面铝分类：贴膜镜面铝，国产抛光镜面铝，进口抛光镜面铝，进口氧化镜面铝，以及超镜面铝板。镜面反射率：86%普通镜面和95%超镜面（目前市场上已出现98%的镜面铝）。阳极氧化镜面铝：铝经过阳极氧化处理，可在表面形成较高电绝缘性的氧化铝薄膜，该薄膜的导热系数约为2W/（m·K），高于铝基覆铜板中绝缘层的0.2-0.8W/（m·K），且氧化铝薄膜的厚度远小于绝缘层，所以优势是比较明显的。均温板●是一种内壁具有微结构的真空腔体，当热源传导至蒸发区时，腔体内的工质会在低真空度的环境中，便会产生液相气化的现象，此时工质吸收热能体积迅速膨胀，气相的工质会充满整个腔体内，当遇到比较冷的区域会产生凝结现象，热就通过此方式传导到整个腔内，凝结的液相工质会通过内部的微结构自行回到蒸发区。●导热比铜及银快两倍以上。11陶瓷板陶瓷散热基板材料分类：AL2O3或ALN陶瓷基板陶瓷散热基板工艺分类：▲LTCC又称为低温共烧多层陶瓷基板▲HTCC又称为高温共烧多层陶瓷▲DBC直接接合铜基板▲DPC直接镀铜基板陶瓷散热基板特性比较-热传导率LTCC为降低其烧结温度而添加了30%～50%的玻璃材料，使其热传导率降至2～3W/m▪K左右；HTCC因其普遍共烧温度略低于纯Al2O3基板之烧结温度，而使其因材料密度较低使得热传导系数低Al2O3基板约在16～17W/m▪K之间。DBCDPC略基板名称热传导系数（W/m▪K）氧化铝（AL2O3）20-24氮化铝（ALN)130-200DBC高绝缘性的Al2O3或AlN陶瓷支架的单面或双面覆上铜金属后，经由高温1065~1085℃的环境加热，使铜金属因高温氧化、扩散与Al2O3材质产生(Eutectic)共晶熔体，使铜金与陶瓷支架黏合，形成陶瓷复合金属支架，最后依据线路设计，以蚀刻方式备制线路直接接合铜支架(DBC)DPC技术则是利用直接披覆技术，将Cu沉积于Al2O3支架之上，其制程结合材料与薄膜制程技术，其产品为近年最普遍使用的陶瓷散热支架。直接镀铜支架(DPC)DPC的制程温度仅需250~350℃左右的温度即可完成散热支架的制作，完全避免了高温对于材料所造成的破坏或尺寸变异的现象，也排除了制造成本费用高的问题。DPC则是采用的薄膜制程制作，利用了真空镀膜、黄光微影制程制作线路，使支架上的线路能够更加精确，表面平整度高，再利用电镀/电化学镀沉积方式增加线路的厚度，DPC金属线路厚度可依产品实际需求(金属厚度与线路解析度)而设计。解析度在金属线路深宽比为1:1的原则下约在10~50um之间。因此，DPC杜绝了LTCC/HTCC的烧结收缩比例及厚膜制程的网版张网问题。线路高精准度与高表面平整度的的特性，非常适用于覆晶/共晶接合方式的制程，能够大幅减少LED产品的导线截陎积，进而提升散热的效率。然而其材料控制与制程技术整合能力要求较高，这使得跨入DPC产业并能稳定生产的技术门槛相对较高。15键合线金线：电导率大、耐腐蚀、韧性好，最大优点是抗氧化，常用键合线金银合金线：适用于LED直插和SMD产品封装焊线镀钯铜线：适用于LED直插和集成电路封装焊线铜线：高纯铜,适用于功率器件封装焊线，价格金线10%-30%,电导热导机械性能，焊点可靠性大于金铝线：多半用在功率型组件的封装,线径较粗有5mil~20mil，在分立器件上因为功率的原因也会长期占据市场金线失效模式：1.虚焊脱焊，工艺不当，芯片表面氧化2.和铝的金属间化合物：“紫斑”（AuAl2）和“白斑”（Au2Al），Au和Al两种元素的扩散速率不同，导致界面处形成柯肯德尔孔洞以及裂纹。降低了焊点力学性能和电学性能16铜线失效模式：1.铜容易被氧化，键合工艺不稳定2.硬度、屈服强度等物理参数高于金和铝，键合需要更大的超声能量和键合压力，硅芯片造成损伤铝线失效模式：1.断颈，基板松动不稳，夹具不良2.芯片漏电，线尾过长3.虚焊，脱焊，电极氧化不良4.打线后芯片破损，芯片问题，机台压力设置17金线与铝线的性能对比一：电学性能，导电性。金在20℃时为4.55ohm^-1，而铝的为3.65ohm^-1，金的导电性较高表示相同直径下的线可以输送更多的电流，电阻率则相反，对于电流的迟滞效应较不明显，利于电荷输送。二：热学性能，热传导系数比较。金的热传导系数为317铝的热传导系数为237另外金的受热膨胀系数为14.2，铝的23.1，受热之后铝的膨胀最为明显。三：机械性能TS（TensileStrength,抗张强度），金在每平方公厘可以抗张强最多220N的强度，铝最多200，在打线时，因为打线机会对线材做出拉动looping的动作，如果张强度不够容易造成断线。四：化学属性铝是活泼金属，在干燥空气中铝的表面立即形成厚约50埃的致密氧化膜，使铝不会进一步氧化。金的化学性质稳定，具有很强的抗腐蚀性，在空气中从常温到高温一般均不氧化。18金线与铝线的优势与劣势金线具有电导率大、耐腐蚀、韧性、抗氧化性好等优点，广泛应用于集成电路，相比较其它材质而言金线价格最贵。铝线电导率、耐腐蚀、韧性等与金线相比较差，目前多用于功率型组件上，价格便宜。金属间键合✪铝与金键合后化合物的生成会减弱金属间的键结，原因在于,金(2.54)的电负度和铝(1.61)的电负度的差别比较大,电负度差大反应力越大。✪铝与铜的电负值差异比与金的小，键合性能优于铝与金键合。✪铜与银的电负值接近，结合效果较好。（芯片在选择铝线键合时芯片电极选择铝电极比金电极性能更优）金属电负性金2.54银1.93铜1.9铝1.6119银线优点■性性比金低■打线参数与金线相当■耐电流比金高■适合各种焊线机（手动)■不吸光,增光5~10%■不需保保护气体■干净空气中不氧化■导热最佳,适合高功率银线环境要求■无硫化物■无氯化物■无臭氧,及各种毒化物透镜1.硅胶透镜:耐温高(可过回流焊)，体积较小，直径3-10mm;2.PMMA透镜：光学级PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯，即亚克力)，塑胶类材料，优点：生产效率高(注塑);透光率高(3mm时93%);缺点：耐温差(热变形温度90度，PMMA灯罩须增加光源和灯罩的距离，或降低光源功率);3.PC透镜：光学级尼龙料(PC)聚碳酸酯，塑胶类材料，优点：生产效率高(注塑);耐温高(130度以上);缺点：透光率稍底(87%);4.玻璃透镜光学玻璃材料，具有透光率高(97%)耐温高等特点，缺点：易碎、非球面精度不易实现、生产效率低、成本高等。一次透镜：PC,PMMA,硅胶二次透镜：PMMA,玻璃硬度ShoreA和ShoreD的关系Shore音译称“肖”或“邵”邵尔A3338424549525557邵尔D1011121314151617邵尔A6062646668707273邵尔D1819202122232425邵尔A7576777980818283邵尔D2627282930313233邵尔A8485868788888990邵尔D3435363738394041邵尔A9191929293949495邵尔D4243444546474849邵尔A9596969797979898邵尔D5051525354555657邵尔A98999999100100100100邵尔D5858596061626364邵尔A100100100100100100100100邵尔D6566676869707375胶水硅橡胶按分子链基团的种类分：1.甲基系有机硅胶（大部分，耐侯性更好）2.苯基系有机硅胶（成本高，折射率更好）按硫化条件分：高温固化型LED硅胶（聚硅氧烷，分子量40～80万）室温固化型LED硅胶（分子量3～6万，双组分和单组分包装）胶水作用：1.对芯片进行机械保护，应力释放2.一种光导结构3.折射率介于芯片和空气之间，扩大全反射角，减少光损失主要分硅胶（硅橡胶与硅树脂）、环氧树脂硅树脂按分子链基团的种类分：1.甲基硅树脂2.苯基硅树脂3.甲基苯基硅树脂硅橡胶与硅树脂特性硅橡胶热稳定性好、柔软、封装出来的成品光衰不明显，但折射率较低；而硅树脂硬度稍大、折射率较高、封装出来的成品衰减相对明显。针对大功率LED封装，主推硅橡胶的杰出代表是日本信越，其主要产品有配荧光粉用的KER6000,用的KER2500/KER2600；而硅树脂方面则由美国道康宁领衔，目前主推产品有配荧光粉的OE6550，灌封用的OE6520/OE6450/OE6630/SR-7010。硅橡胶和硅树脂在使用上其实并没有太大的差别，但是硅树脂的抗张强度耐老化方面要比硅橡胶差一些，而在耐硫化以及粘结性能方面又强于硅橡胶，所以硅树脂很少拿来做大面积的SMD及其他产品，比如信越的1018做3528很好，但做5050就容易裂胶。硅树脂大多是高折射类的产品，有些产品达到1.57的折射率，这是硅橡胶难以企及的，特殊产品低折。硅树脂的硬度一般比较高，大多在邵D35（A85)以上，甚至达到邵D70以上，因此很多硅树脂类的产品在过回流焊的时候都会裂胶，这很正常。同时，硅树脂的排泡性能会略逊于硅橡胶，因为硅树脂是交联网状分子结构，而硅橡胶大多是线性结构，这也可以拿来解释硅树脂为何粘结力强于硅橡胶。也是因为这种结构，其内的气泡容易被交联网状分子结构所阻挡，难以排除，这时就要考验添加剂脱泡剂的能力了。现在市面上的很多产品其实都不是纯粹意义上的硅橡胶或者硅树脂，都做了一些分子