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      LED燈珠材料-導電銀膠結構介紹

      發布日期: 泛科科技

        導電銀膠是由銀粉填充入基體樹脂形成的具有導熱、導電及粘結性能的復合材料?;w樹脂固化后作為導電膠的分子骨架,決定了導電銀膠的力學性能和粘接性能。 銀粉在基體樹脂中形成連結網絡從而導電、導熱,但同時也會受到基體樹脂的影響。因此,各組分材料的選擇和添加量的確定對導電銀膠的性能影響重大。

      led燈珠材料與導電銀膠結構介紹

        導電銀膠物理、化學特性和固晶工藝都對銀膠的粘接、散熱效果發揮著重要的作用,銀膠的性能優劣直接影響LED光源的可靠性能。

        檢測內容:

        1. 銀粉粒徑大小、形態、填充量

        銀粉的粒徑、形態以及填充量會影響銀膠的熱導率、電導率和粘接強度。好的導電銀膠固化后環氧樹脂少,銀粉顆粒緊密接觸,能夠形成良好的導電、導熱通路。

        粒徑大小會影響到導電銀膠的電阻率,使用粒徑大的銀粉制備的導電膠,單位體積內形成的導電通路較少,這樣會降低導電性,而粒徑小的銀粉制成的導電膠,單位體積內形成的導電通路比較多,導電膠的導電性也會比較好。因此,從導電性方面考慮選擇片狀銀粉應該最適合。

        粒子形態基于導電原理的一般選用原則為:粒子相互之間能形成更大的接觸面積。銀粒子的形態主要有:球狀、磷片狀、枝葉狀、桿狀等四種類型。為使粒子 間得到更大的接觸面積,銀粒子形態選用的優先次序為:枝葉狀,磷片狀,桿狀,球狀。其中磷片狀和桿狀較為接近。此外,磷片狀和枝葉狀有時統稱為片狀。由各 類形態可以看出,接觸面積最大測試片狀粒子。片狀銀粉因為在形成導電通道時是線接觸或者面接觸,更有利于電子傳輸,從而能夠提高銀粉的利用效率,節約銀 粉、降低生產成本。因此片狀、粒徑小的銀粉導熱、導電性能好于圓狀、粒徑大者。

        銀粉填充量大,導電銀膠固化后體積電阻率低,熱傳導性高,但同時粘接強度下降,因此銀粉的填充量影響到膠體的電阻率、熱傳導性和粘結強度。

        2. 固晶后是否存在分層、銀粉分布不均的現象

        銀粉顆粒以懸浮狀態分散在漿料體系中,銀粉和基體之間由于受到密度差 、電荷 、凝聚力 、作用力和分散體系的結構等諸多因素的影響,常出現銀粉沉降分層現象,如果沉降過快會使產品在掛漿時產生流掛 ,涂層厚薄不均勻 ,乃至影響到涂膜的物化性能,分層也會影響器件的散熱、粘接強度和導電性能 。

        3. 體積電阻率、粘接強度

        體積電阻率是銀膠材料每單位體積對電流的阻抗,用來表征電流在銀膠中流通的難易程度。通常體積電阻率越低,銀膠導電性能越好。

        粘接強度是銀膠單位粘結面上承受的粘結力,粘接強度主要包括膠層的內聚強度和膠層與被粘面間的粘接強度。其大小與膠黏劑的組成、黏料的結構與性質、被粘物的性能與表面狀況及使用時的操作方式等因素有關。粘接強度是評價各種膠粘劑質量的重要指標之一。將導電膠應用于微電子封裝,不僅要提供良好的導電連接,而且需要具有良好的力學性能。

        4. 玻璃化轉變溫度

        環氧樹脂在某一溫度下,表現出類似玻璃既硬又易碎的特性,便稱此材料處于玻璃狀態,而該臨界溫度(范圍)則是此一材料的玻璃轉移點或玻璃轉移溫度,符號Tg。超過這個轉化溫度之后,固態的膠體會變脆,比較容易裂解。LED芯片在工作過程中將產生大量的熱量,而固晶層是散發熱量的重要通路,因此固晶層中的環氧樹脂膠必須具有良好的耐熱性,確保芯片工作過程中固晶底膠不會因為高溫而變脆開裂失效。

       

        案例分析(一):

        某公司的LED燈珠可靠性出現問題,通不過LM-80認證,通過對不良燈珠作解剖分析,發現固晶膠出現嚴重的分層現象,即樹脂沉在下面,銀粉浮在上面,與基板接觸的不是銀粉,而是樹脂,這樣會增加燈珠的熱阻,降低產品的可靠性。我們建議該公司加強對膠水的來料檢驗,規范膠水的使用工藝。

        

      導電銀膠結構介紹
      掃描電鏡圖片顯示銀膠分層

       

        

        案例分析(二):

        某客戶燈珠出現死燈現象,對燈珠解剖分析發現導電銀膠存在分層現象,部分銀粉沉入到底部,形成致密的一層。銀微粒含量過高,被連結樹脂所裹覆的幾率低,固化成膜后銀導體的粘接力下降,出現開裂現象,電性不再提高,電阻值增大,進一步影響芯片散熱,如此惡性循環后,最終導致固晶層與支架之間完全剝離,導電通路被斷開,并造成燈珠死燈失效。我們建議客戶加強銀膠的來料檢驗,規范銀膠的使用工藝。

        

      導電銀膠結構介紹
      對燈珠解剖分析發現導電銀膠存在開裂分層現象

       

        

        案例分析(三):

        某客戶的燈珠出先Vf過高的現象,對導電銀膠做來料檢驗,發現銀膠的體積電阻率過高是此次失效的原因。

        附:導電膠通過向基體樹脂中加入具有導電性的粒子,從而使其具有導電性及粘接性。因此,導電膠一般由高分子樹脂、稀釋劑、固化劑、促進劑、導電填料以及其它的添加劑等組成。如表所示。

        

      導電銀膠結構介紹
      導電膠的組成圖
        導電銀膠的基體是環氧樹脂類材料,熱膨脹系數比芯片和支架都大很多,在燈珠的 冷熱沖擊使用環境中,會因為熱的問題產生應力,溫度變化劇烈的環境中效應將更為加劇,膠體本身有拉伸斷裂強度和延展率,當拉力超過時,那么膠體就裂開了。 固晶膠的在界面處剝離,散熱急劇變差,芯片產生的熱不能導出,結溫迅速升高,大大加速了光衰的進程。因此為了避免銀膠開裂的現象,對導電銀膠的熱膨脹系數 的來料檢驗尤為重要。
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