環(huán)境條件及封裝工藝對大功率LED模塊的可靠性與一致性的影響研究.pdf

1、基于大功率發(fā)光二極管(LED)的半導(dǎo)體照明被譽(yù)為是新一代的綠色照明,廣泛應(yīng)用于景觀照明、路燈、背光燈、汽車大燈等領(lǐng)域,具有很大的市場潛力。但是,大功率LED產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用中面臨著許多可靠性的問題,阻礙了其發(fā)展;生產(chǎn)中LED封裝產(chǎn)品光學(xué)品質(zhì)存在較大的波動性,限制了其生產(chǎn)效率。本文探討了環(huán)境中溫度、濕氣兩個重要因素對LED模塊可靠性的影響及其失效模式,研究了封裝工藝中為大家所忽略的金線鍵合工藝對產(chǎn)品光學(xué)品質(zhì)一致性的影響,以指導(dǎo)LED封裝設(shè)計(jì)、

2、優(yōu)化工藝,提高產(chǎn)品可靠性及一致性。
　　開展不同溫度、濕度條件下,大功率LED封裝模塊的存儲實(shí)驗(yàn)、工作壽命實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)濕氣侵入PC透鏡,硅膠等封裝材料,封裝界面發(fā)生脫層,熒光粉膠變黑老化,硅膠出現(xiàn)裂紋,封裝熱阻增大等缺陷,最終導(dǎo)致LED產(chǎn)品流明效率下降。封裝透鏡對LED模塊的可靠性有著不同影響,ASP透鏡封裝的LED樣品比傳統(tǒng)半球形透鏡封裝的樣品具有更高的可靠性。LED模塊失效主要由封裝模塊內(nèi)部發(fā)生的缺陷造成。
　　基于L

3、ED模塊在85℃/85％相對濕度條件中的工作老化實(shí)驗(yàn),建立熱、濕氣擴(kuò)散與綜合應(yīng)力數(shù)值仿真模型,分析了模塊內(nèi)部的熱應(yīng)力、吸濕應(yīng)力、蒸汽壓力。PC透鏡層相對濕度超過90％只需5個小時,其與硅膠的界面粘度強(qiáng)度將因濕氣的存在而大大下降;在綜合應(yīng)力下,PC透鏡、模塑料容易發(fā)生位移變形,這些都將導(dǎo)致封裝模塊內(nèi)脫層缺陷的發(fā)生、材料的老化、光學(xué)路徑的改變,最終導(dǎo)致LED光學(xué)性能下降。
　　通過光學(xué)仿真,研究脫層對大功率LED模塊出光效率的影響。脫

4、層發(fā)生在PC透鏡與硅膠之間的界面產(chǎn)生的影響較小,但若芯片表面完全發(fā)生脫層則造成超過50％的光衰;脫層對采用水平芯片與垂直芯片封裝的LED模塊的影響機(jī)制不同。
　　研究了封裝中不同粗糙度表面的LED芯片與熒光粉膠層界面的應(yīng)力、應(yīng)變情況。LED封裝模塊工作時,該界面上最大應(yīng)力、應(yīng)變隨芯片表面粗糙度增加而增大;此外,粗糙度越大,水分、雜質(zhì)污染物越容易積留在芯片表面,這都將導(dǎo)致LED模塊在熱濕環(huán)境中工作時該界面容易發(fā)生脫層。
　　通