金线是LED灯珠封装过程中较核心的部件之一,是连接发光晶片与焊接点的桥梁,对LED灯珠的使用寿命也起着决定性的因素。但由于金线的成本较高,价格昂贵,所以就会有一些厂商费尽心思去研发一些能代替LED金线的合金材料来冲当昂贵的LED金线。为了不让广大LED封装链的企业再次上当受骗,那么究竟如何鉴别金线的纯度呢?
封装LED灯珠时使用的金线纯度含金量在99.99%以上,用这种材质的金再经拉丝工序生产而成,这种金里面除了含有99.99%的金元素外,还含有1%以下的其它微量元素,比如Ag/Cu/Si/Ca/Mg等。焊接时有时也会用到银线,银线是由纯度为99.99%以上的银元素加1%以下的它微量元素组成。
在LED封装过程中使用的正是这种纯度高的金线(或者银线),但由于其成本高、价格贵,有的商家为了降低成本,现在研制出了许多铜合金金线、银合金金线、金包银合金金线等合金材料来代替昂贵的金线。
在鉴别LED金线时通常情况下都会用以下几种行之有效的方法来判定LED金线的纯度:用ICP纯度检测法、力学性能检测法、EDS成分检测法。
使用ICP纯度检测法可以鉴定金线纯度等级,确定添加的合金元素。
1、LED专用金线是由金纯度为99.99%以上的材质拉丝而成,通过设计合理的合金组分,使金丝具有拉力和键合强度足够高、成球性好、振动断裂率低的优点。键合金丝大部分应为纯度99.99%以上的高纯合金丝,微量元素(Ag/Cu/Si/Ca/Mg等微量元素)总量保持在0.01以下,以保持金的特性。
2、LED专用金线与不合格金线之间是有直径偏差的,1克金,可以拉制出长度26.37m、直径50μm(2 mil)的金线,也可以拉制长度105.49m、直径25μm(1 mil)的金线。如果打金线长度都是固定的,如果来料金线的直径为原来的一半,那么对打的金线所测电阻为正常的四分之一。而这对于金线供应商来说金线直径越细,成本越低,在售价不变的情况下,利润就会越高。
而对于使用金线的LED客户来说,采购直径上偷工减料的金线,会存在金线电阻升高,熔断电流降低的风险,会大大降低LED光源的寿命。1.0 mil的金线寿命,必然比1.2 mil的金线要短,但是封装厂的简单检测是测试不出来,必须用精密仪器才能检测出金线的直径。
3、在检查LED金线的外观时,首要关注的是金线表面。优质的金线应确保表面无刻痕、凹坑、划伤、裂纹、凸起、打折等缺陷,这些缺陷的大小不得超过线径的5%,因为它们可能显著降低器件的使用寿命。在拉制过程中,金线表面出现的任何缺陷都可能导致电流密度异常增加,从而使得受损部位容易被烧毁,并且降低其抗机械应力的能力,最终导致内引线在损伤处断裂。
此外,金线表面必须保持清洁,不应有油污、锈蚀、尘埃及其他粘附物。这些污染物会降低金线与LED芯片之间以及金线与支架之间的键合强度,从而影响LED的整体性能和可靠性。
使用力学性能检测,即对金线进行拉断负荷加载和延伸率的检测
优质的金线在承受树脂封装时产生的冲击时,必须满足特定的拉断负荷和延伸率要求。此外,金线的破断力和延伸率对于引线键合的质量至关重要,具有更高破断力和延伸率的键合丝能够更有效地进行键合操作。
太软的金丝会导致以下不良:
①拱丝下垂;
②球形不稳定;
③球颈部容易收缩;
④金线易断裂。
太硬的金丝会导致以下不良:
①将芯片电极或外延打出坑洞;
②金球颈部断裂;
③形成合金困难;
④拱丝弧线控制困难。
使用化学成分检验—EDS成分检测法
鉴定来料种类:金线、银线、金包银合金线、铜线、铝线。金线具有电导率大、导热性好、耐腐蚀、韧性好、化学稳定性极好等优点深受广大封装厂家的喜爱,但金线的价格昂贵,导致封装成本过高。在元素周期表中,过渡组金属元素中金、银、铜和铝四种金属元素具有较高的导电性能。很多LED厂商试图开发诸如铜合金、金包银合金线、银合金线材来代替昂贵的金线。 FIB切割金包银合金线 虽然这些替代方案在某些特性上优于金线,但是在化学稳定性方面却差很多,比如银线和金包银合金线容易受到硫/氯/溴化腐蚀,铜线容易氧化。在类似于吸水透气海绵的封装硅胶来说,这些替代方案使键合丝易受到化学腐蚀,光源的可靠性降低,使用时间长了,LED灯珠容易断线死灯。
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