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导电银胶来料检验发布时间:2016-03-01 09:16:01


导电银胶是由银粉填充入基体树脂形成的具有导热、导电及粘结性能的复合材料。基体树脂固化后作为导电胶的分子骨架,决定了导电银胶的力学性能和粘接性能。银粉在基体树脂中形成连结网络从而导电、导热,但同时也会受到基体树脂的影响。因此,各组分材料的选择和添加量的确定对导电银胶的性能影响重大。


导电银胶物理、化学特性和固晶工艺都对银胶的粘接、散热效果发挥着重要的作用,银胶的性能优劣直接影响LED光源的可靠性能。为此金鉴实验室推出LED导电银胶来料检验的业务,帮助LED封装和灯具厂加强品质管控因而提高LED可靠性能。


服务客户:LED封装厂、灯具厂


检测内容:


1. 银粉粒大小、形态、填充量

银粉的粒径、形态以及填充量会影响银胶的热导率、电导率和粘接强度。好的导电银胶固化后环氧树脂少,银粉颗粒紧密接触,能够形成良好的导电、导热通路。


粒径大小会影响到导电银胶的电阻率,使用粒径大的银粉制备的导电胶,单位体积内形成的导电通路较少,这样会降低导电性,而粒径小的银粉制成的导电胶,单位体积内形成的导电通路比较多,导电胶的导电性也会比较好。因此,从导电性方面考虑选择片状银粉应该最适合。


粒子形态基于导电原理的一般选用原则为:粒子相互之间能形成更大的接触面积。银粒子的形态主要有:球状、磷片状、枝叶状、杆状等四种类型。为使粒子间得到更大的接触面积,银粒子形态选用的优先次序为:枝叶状,磷片状,杆状,球状。其中磷片状和杆状较为接近。此外,磷片状和枝叶状有时统称为片状。由各类形态可以看出,接触面积最大测试片状粒子。片状银粉因为在形成导电通道时是线接触或者面接触,更有利于电子传输,从而能够提高银粉的利用效率,节约银粉、降低生产成本。因此片状、粒径小的银粉导热、导电性能好于圆状、粒径大者。


银粉填充量大,导电银胶固化后体积电阻率低,热传导性高,但同时粘接强度下降,因此银粉的填充量影响到胶体的电阻率、热传导性和粘结强度。


2. 固晶后是否存在分层、银粉分布不均的现象

银粉颗粒以悬浮状态分散在浆料体系中,银粉和基体之间由于受到密度差 、电荷 、凝聚力 、作用力和分散体系的结构等诸多因素的影响,常出现银粉沉降分层现象,如果沉降过快会使产品在挂浆时产生流挂 ,涂层厚薄不均匀 ,乃至影响到涂膜的物化性能,分层也会影响器件的散热、粘接强度和导电性能 。


3. 体积电阻率、粘接强度

体积电阻率是银胶材料每单位体积对电流的阻抗,用来表征电流在银胶中流通的难易程度。通常体积电阻率越低,银胶导电性能越好。


粘接强度是银胶单位粘结面上承受的粘结力,粘接强度主要包括胶层的内聚强度和胶层与被粘面间的粘接强度。其大小与胶黏剂的组成、黏料的结构与性质、被粘物的性能与表面状况及使用时的操作方式等因素有关。粘接强度是评价各种胶粘剂质量的重要指标之一。将导电胶应用于微电子封装,不仅要提供良好的导电连接,而且需要具有良好的力学性能。


4. 玻璃化转变温度

环氧树脂在某一温度下,表现出类似玻璃既硬又易碎的特性,便称此材料处于玻璃状态,而该临界温度(范围)则是此一材料的玻璃转移点或玻璃转移温度,符号Tg。超过这个转化温度之后,固态的胶体会变脆,比较容易裂解。LED芯片在工作过程中将产生大量的热量,而固晶层是散发热量的重要通路,因此固晶层中的环氧树脂胶必须具有良好的耐热性,确保芯片工作过程中固晶底胶不会因为高温而变脆开裂失效。

 

5. 热膨胀系数

导电银胶的基体是环氧树脂类材料,热膨胀系数比芯片和支架都大很多,在灯珠的冷热冲击使用环境中,会因为热的问题产生应力,温度变化剧烈的环境中效应将更为加剧,胶体本身有拉伸断裂强度和延展率,当拉力超过时,那么胶体就裂开了。固晶胶的在界面处剥离,散热急剧变差,芯片产生的热不能导出,结温迅速升高,大大加速了光衰的进程。因此为了避免银胶开裂的现象,对导电银胶的热膨胀系数的来料检验尤为重要。


案例分析(一):

某公司的LED灯珠可靠性出现问题,通不过LM-80认证,委托金鉴查找失效原因。金鉴通过对不良灯珠作解剖分析,发现固晶胶出现严重的分层现象,即树脂沉在下面,银粉浮在上面,与基板接触的不是银粉,而是树脂,这样会增加灯珠的热阻,降低产品的可靠性。我们建议该公司加强对胶水的来料检验,规范胶水的使用工艺。


LED导电银胶分层-金鉴检测 

扫描电镜图片显示银胶分层


案例分析(二):

某客户灯珠出现死灯现象,委托金鉴分析原因。金鉴对灯珠解剖分析发现导电银胶存在分层现象,部分银粉沉入到底部,形成致密的一层。银微粒含量过高,被连结树脂所裹覆的几率低,固化成膜后银导体的粘接力下降,出现开裂现象,电性不再提高,电阻值增大,进一步影响芯片散热,如此恶性循环后,最终导致固晶层与支架之间完全剥离,导电通路被断开,并造成灯珠死灯失效。我们建议客户加强银胶的来料检验,规范银胶的使用工艺。


led导电银胶开裂-金鉴检测

       金鉴对灯珠解剖分析发现导电银胶存在开裂分层现象


案例分析(三)
某客户的灯珠出先Vf过高的现象,委托金鉴查找失效原因。金鉴对导电银胶做来料检验,发现银胶的体积电阻率过高是此次失效的原因。


附:导电胶通过向基体树脂中加入具有导电性的粒子,从而使其具有导电性及粘接性。因此,导电胶一般由高分子树脂、稀释剂、固化剂、促进剂、导电填料以及其它的添加剂等组成。如表所示。

导电银胶配方-金鉴检测




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