LED金線來料檢驗(yàn)失效分析

金線對(duì)LED產(chǎn)品來說可謂是極為重要的物料，在LED光源中起到將芯片電極和支架導(dǎo)線連接的作用。作為一個(gè)LED燈珠的重要原材料，必須具備以下幾個(gè)重要的特性：（1）99.99%以上純度；（2）選擇正確的尺寸；（3）表面清潔無污染無損傷；（4）具有規(guī)定的拉斷負(fù)荷和延伸率。這些性能將嚴(yán)重影響LED光源的可靠性，所以對(duì)金線的評(píng)估工作也尤為重要。為此，金鑒檢測(cè)根據(jù)LED產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)推出金線來料檢驗(yàn)的業(yè)務(wù)，協(xié)助LED企業(yè)鑒定金線質(zhì)量，選擇品質(zhì)可靠的金線。

金鑒LED金線檢測(cè)項(xiàng)目：

1. ?化學(xué)成分檢驗(yàn)

方法一：EDS成分檢測(cè)

鑒定來料種類：金線、銀線、金包銀合金線、銅線、鋁線。

金線具有電導(dǎo)率大、導(dǎo)熱性好、耐腐蝕、韌性好、化學(xué)穩(wěn)定性極好等優(yōu)點(diǎn)，但金線的價(jià)格昂貴，導(dǎo)致封裝成本過高。在元素周期表中，過渡組金屬元素中金、銀、銅和鋁四種金屬元素具有較高的導(dǎo)電性能。很多LED廠商試圖開發(fā)諸如銅合金、金包銀合金線、銀合金線材來代替昂貴的金線。雖然這些替代方案在某些特性上優(yōu)于金線，但是在化學(xué)穩(wěn)定性方面卻差很多，比如銀線和金包銀合金線容易受到硫/氯/溴化腐蝕，銅線容易氧化。在類似于吸水透氣海綿的封裝硅膠來說，這些替代方案使鍵合絲易受到化學(xué)腐蝕，光源的可靠性降低，使用時(shí)間長了，LED燈珠容易斷線死燈。

方法二：ICP純度檢測(cè)

鑒定金線純度等級(jí)，確定添加的合金元素。

LED鍵合金線是由金純度為99.99%以上的材質(zhì)拉絲而成，其中包含了微量的Ag/Cu/Si/Ca/Mg等微量元素。通過設(shè)計(jì)合理的合金組分，使金絲具有拉力和鍵合強(qiáng)度足夠高、成球性好、振動(dòng)斷裂率低的優(yōu)點(diǎn)。鍵合金絲大部分應(yīng)為純度99.99%以上的高純合金絲，微量元素總量保持在0.01%以下，以保持金的特性。

2. ?直徑偏差

1克金，可以拉制出長度26.37m、直徑50μm（2 mil）的金線，也可以拉制長度105.49m、直徑25μm（1 mil）的金線。如果打金線長度都是固定的，如果來料金線的直徑為原來的一半，那么對(duì)打的金線所測(cè)電阻為正常的四分之一。

金鑒檢測(cè)指出，對(duì)于供應(yīng)商來說，金線直徑越細(xì)，成本越低，在售價(jià)不變的情況下，利潤越高。而對(duì)于使用金線的LED客戶來說，采購直徑上偷工減料的金線，會(huì)存在金線電阻升高，熔斷電流降低的風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)大大降低LED光源的壽命。1.0 mil的金線壽命，必然比1.2 mil的金線要短，但是封裝廠的簡單檢測(cè)是測(cè)試不出來，在此金鑒可以提供金線直徑的來料檢測(cè)。

3. ?表面質(zhì)量檢驗(yàn)

（1）絲材表面應(yīng)無超過線徑5%的刻痕、凹坑、劃傷、裂紋、凸起、打折和其他降低器件使用壽命的缺陷。金線在拉制過程，絲材表面出現(xiàn)的表面缺陷，會(huì)導(dǎo)致電流密度加大，使損傷部位易被燒毀，同時(shí)抗機(jī)械應(yīng)力的能力降低，造成內(nèi)引線損傷處斷裂。

（2）金線表面應(yīng)無油污、銹蝕、塵埃及其他粘附物，這些會(huì)降低金線與LED芯片之間、金線與支架之間的鍵合強(qiáng)度。

4. ?力學(xué)性能檢測(cè)（拉斷負(fù)荷和延伸率）

能承受樹脂封裝時(shí)所產(chǎn)生的沖擊的良好金線必須具有規(guī)定的拉斷負(fù)荷和延伸率。同時(shí)，金線的破斷力和延伸率對(duì)引線鍵合的質(zhì)量起關(guān)鍵作用，具有高的破斷率和延伸率的鍵合絲更利于鍵合。太軟的金絲會(huì)導(dǎo)致以下不良：（1）拱絲下垂；（2）球形不穩(wěn)定；（3）球頸部容易收縮；（4）金線易斷裂。太硬的金絲會(huì)導(dǎo)致以下不良：（1）將芯片電極或外延打出坑洞；（2）金球頸部斷裂；（3）形成合金困難；（4）拱絲弧線控制困難。

案例分析：

某封裝廠出貨的燈珠出現(xiàn)大量死燈現(xiàn)象，委托金鑒檢測(cè)分析失效原因。金鑒發(fā)現(xiàn)死燈燈珠金線直徑為27.0±1.0μm，與客戶反饋的金線規(guī)格30μm不一致，同時(shí)，金線有刮傷的痕跡，金線大電流熔斷。不合格的金線來料是導(dǎo)致此次事故的主因，因此金鑒檢測(cè)建議廠家加強(qiáng)引線鍵合的制程管控和金線的來料檢驗(yàn)。

鍵合線是金線，直徑約為27.0±1.0μm，與客戶反饋的金線規(guī)格30μm不一致。金線直徑過小會(huì)存在金線電阻升高，熔斷電流降低的風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)大大降低LED光源的壽命。

不良樣品開封后，掃描電鏡下觀察金線斷口呈球形，金線電流熔斷，同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)熔斷處附近的金線有刮傷的痕跡，金線的損傷使引線損傷部位截面積變小，將導(dǎo)致：電流密度加大，使損傷部位易被燒毀；抗機(jī)械應(yīng)力的能力降低，會(huì)造成內(nèi)引線損傷處斷裂。

附1：金線的生產(chǎn)工藝流程

1. ?精煉工序:

工藝一：化學(xué)濕式精練

工序原理

用王水（鹽酸和硝酸3:1比率混合）溶解黃金；

使用化學(xué)藥品，清除雜質(zhì)，只選擇黃金，提高純度；

把99%以下黃金精練為99.9%以上。

工序二：電解提純

工序原理

加特定電壓，把黃金分解為（+）離子；

分解為正離子的黃金，通過電力移動(dòng)到富極板（-）；

最終精煉的黃金純度達(dá)到99.997%以上的純度。

2. ?溶解/鑄造工程

工程原理

高頻率熔爐中，采用高頻率法，溶解精致黃金；

熔解時(shí)添加目的元素制造合金，決定鍵合線類型；

關(guān)鍵技術(shù)為組成均勻的合金；

合金后連續(xù)拉伸鑄造10mm左右的棒。

3. ?拉絲工序

工序原理

金線通過一定大小凹槽的dies,按階段縮小金線直徑；

生產(chǎn)25um鍵合線時(shí)，大約使用100多個(gè)dies；

減少直徑時(shí)，核心技術(shù)為均勻加工寄防止斷線。

4. ?熱處理工序

工序原理

通過連續(xù)熱處理，軟化因拉絲而變硬的鍵合線；

通過加熱，調(diào)整鍵合線的載荷與延伸率；

核心技術(shù)為調(diào)整鍵合線載荷。

5. ?卷線工序

工序原理

根據(jù)顧客要求規(guī)格，再卷線熱處理后的鍵合線；

線軸規(guī)格、卷線方向及所有作業(yè)條件遵守顧客標(biāo)準(zhǔn)；

核心技術(shù)為開發(fā)移動(dòng)時(shí)防止線層松垮和使用時(shí)靈活解線的程序。

附2：金線長度和直徑對(duì)應(yīng)的電流關(guān)系表

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