金鉴检测
金鉴检测

服务项目

联系我们

广东金鉴实验室科技有限公司

联系人员:邱工:18816786100

                  张工:13928762392 

                  林工:18138729186 

                  邵工:18811843699

邮政编码 :511340

微信订阅号:ledqalab

服务热线:400-006-6368

投诉建议:020-32199187

传真号码:020-26225379

电子邮箱:sales@gmatg.com

寄样地址:广州市增城区永宁街香山大道2号金鉴实验室

您当前的位置:首页 > 服务项目 > LED解决方案 > 金锡共晶焊工艺分析服务项目

金锡共晶焊工艺分析发布时间:2017-10-25 10:20:02


共晶焊料必须正确使用,才能获得良好的效果。影响焊接质量的主要因素有:共晶焊料成分,焊器件和焊料的表面质量(如氧化物、沾污、平整度等),工艺因素(点胶及印刷、炉温电线、最高温度、气体成分、工夹具等)。助焊剂、金锡的熔点在共晶温度附近成分是非常敏感的,当金的重量比大于80%时,随着金的增加,熔点为急剧提高。而被焊件往往都有镀金层,在焊接过程中镀金层的金会浸入焊料。在过厚的镀金层、过长的焊接时间下,都会使浸析入焊料的金增加,而使熔点上升。所以上述各类焊接参数都需优化。


选择合适的金属化层是共晶焊接的关键之一。一般的要符合如下的要求:合适的焊接界面、扩散阻挡层、保护层。


合适的焊接界面是使电子元器件焊接到陶瓷基板上的必备界面,因为大部分的金属材料不可以直接互联到共价材料上;而对于金属基板是不需要焊接界面。扩散阻挡层必须既要和焊接层互联良好,而且和锡(内在)不反应或足够的厚以阻止再流和后面焊接形成的金属化合物的扩散。保护层是兼容纯金材料和金锡焊料的必备材料,可以保护表面在再流焊接前的氧化。


要点:

1.需先手工磨样, 在氩离子抛光

2.观察焊料结构,以便缓释应力

3.观察焊料有没有融化,以便优化焊接工艺


案例
LED外延材料与封装材料之间热膨胀系数的差异可能会导致LED封装界面的开裂,从而导致导热减弱甚至发光失效。XXX封装公司,采用两次金镍锡共晶键合工艺,第一次是芯片反射层与硅基板之间金镍锡共晶,第二次是硅基板与支架金镍锡共晶。其共晶结构较为复杂,主要起到缓冲和减少热适配的作用。


金鉴通过对晶片与基板连接处的元素进行分析,可以推测为金镍锡焊料。通过共晶制程将晶片与基板连接。共晶质量好,无空洞现象。




Si基板共晶层存在大量空洞。大量空洞的产生会使固晶结合强度与热传导性降低,同时也会造成应力分布不均匀。另外,空洞是造成欧姆接触不良的主要原因,空洞会引起电流密集效应,在它附近有可能形成不可逆的,破坏性的热电击穿,即二次击穿,给LED器件的可靠性带来极大隐患。同时,共晶层高低不平,这可能是由粗糙的基板造成的。过于粗糙的镀铜表面会影响共晶材料的流动性和共晶质量。


金鉴建议XXX封装公司优化共晶工艺,增加硅基板共晶的厚度以消除空洞。 



采用如此复杂的共晶结构,主要目的是减少铜与硅基板的热适配,提高灯珠的可靠性。



常见缺陷原因:

1. 在共晶生产工艺中。即使基板表面稍有氧化,也可以采用氮氢气体来清除氧化物。在氧化物清除之后,金锡共晶就可以升温熔化继而开始焊接过程。注意通常要在235 度以上,用氮氢混合气体来清除氧化物才十分有效。但如果采用低熔点焊料(例如低于219度、248度),在此温度氮氢混合气体还未能起作用,基板表面的氧化物将存在于焊接处,这是造成一些焊接质量低下及空洞率过多的主要原因之一。


2.当使用金锡焊料焊接镀金层时,焊接温度必须超过280摄氏度,因为只有达到这个焊接问题,镀层里的金元素才可以扩散或融入到焊料中。这样可以产生两个优点:在这个温度下第二次再流不会损坏到焊料;更高的温度也可以产生更大的抗蠕变性。然而,焊接后中间的焊料很难再次起到焊接作用,因为即使两个焊接界面可以分开,残留下焊接时形成的金属间化合物都会阻止再流。而且,焊接中的“凝固” 现象也会使浸湿不充分导致焊接不完全而使强度下降。


3.即使是生成物、再流焊温度以及时间等相似时,扩散速度也会不同。因为阻隔物材料颗粒的减少会增加本身材料的扩散速度,就会导致阻隔层材料损速度的增加。焊接各个阶段产生残余应力不仅增加扩散率,而且会产生新的增加甚至开裂。

版权所有@ 2012-2018 金鉴实验室 Gold Medal Analytical & Testing Group 保留所有权利 粤ICP备13003428号   粤公网安备 44011802000217号

寄样地址:广东金鉴实验室科技有限公司,广州市增城区永宁街香山大道2号金鉴实验室,邱工:18816786100  张工:13928762392   林工:18138729186  邵工:18811843699

邮政编码:511340,邮箱:sales@gmatg.com,LED品质实验室微信订阅号:ledqalab