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《科锐XLamp®大功率器件最新应用准则和注意点更新》焊点可靠性研究

2013-06-08 06:53
安娜PARKER
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  随着近年来LED光效的不断提升,LED的寿命和可靠性越来越受到业界的重视,它是LED产品最重要的性能之一。LED产品制造中的每一个元件和环节都会对其可靠性和寿命产生影响,其中LED器件与印刷电路板(PCB)之间焊点的可靠性对于确保LED灯具的整体可靠性至关重要。本文阐述如何了使用热冲击测试来分析科锐XLamp®大功率LED器件的焊点可靠性,旨在帮助科锐的用户掌握科锐LED器件的应用和设计的注意事项,提高产品研发效率和质量。

  一、焊点可靠性的影响因素

  LED应用设计中,几个焊点非常重要,如图1所示,三个焊点的可靠性是确保热量从LED结点传递到散热器的关键所在。

《科锐XLamp®大功率器件最新应用准则和注意点更新》焊点可靠性研究

图1 确保热量从LED结点传递到散热器的重要焊点

  1、LED芯片到LED基板的焊点

  这点通常由LED制造商确保其完整和可靠,在设计LED封装时应考虑如下因素。1)LED芯片和LED基板的物理性能;2)材料选择;3)焊点几何形状(焊盘尺寸和形状、焊盘相对于阻焊层的放置位置);4)散装焊料合金的机械性能;5)在焊点/散热盘界面形成的金属间化合物的性质及其结构。

  2、LED基板到PCB焊点和PCB到散热器焊点

  灯具制造商在应用和设计中确保这两个焊点的可靠和完整性。LED基板与PCB之间焊点的完整性是LED产品长期流明维持率和可靠性的主要决定因素之一。焊点可靠性不仅取决于焊料合金,还取决于LED器件和PCB的金属镀层。此外,回流温度曲线对无铅焊点的性能也有着显著影响,因为它会影响焊点的浸润性能和微观结构。焊点损坏或存在缺陷会导致开路失效状况,进而导致灯具电气性能完全失效。

  对于LED器件焊接至PCB的可靠性,要考虑的关键特性是LED器件与PCB材料之间热膨胀系数的差异。工作条件的变化会导致因膨胀系数失配而产生不同的力。这些力可能会被一些机械作用(如LED基板弯曲)放大。对于较大封装尺寸LED在坚硬的PCB上的焊接,距离LED封装中心最远的焊点因膨胀失配而产生的应力最大。

《科锐XLamp®大功率器件最新应用准则和注意点更新》焊点可靠性研究

图2 影响LED焊点可靠性的因素

  综合而言,图2展示了影响LED焊点的各种影响因素,其中部分红色显示的因素为此文中研究重点。本研究利用热冲击来评估所选大功率XLamp® LED器件的焊点可靠性。热冲击测试的升温速率远远高于热循环测试,因此对焊点造成的损坏也严重得多。通过热冲击测试结果可以更深入地了解焊点的可靠性。

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