大功率LED引线键合可靠性分析

摘要

Light Emitting diode(LED，发光二极管)作为第四代光源，因为其寿命长，光电转化效率高，工作稳定，体积小，发热少等优点，在室内与室外照明中有着非常广泛的应用。与此同时，器件较高的可靠性造成了可靠性检测的困难。现在对LED器件一般采取的检测方式是热循环和热冲击加速实验，实验成本高、耗时长、实时性差。 本文首先针对LED器件中的球形引线键合过程进行了仿真分析，包括第一点引线键合的工艺过程仿真，金线和铜线键合的对比分析。随后采用显式动力学分析软件LS-DYNA对引线的过程进行了分析，探究了劈刀的不同走线路径对最终焊接引线形貌的影响。 在进行探索性的功率循环实验后，对失效灯珠进行了解封（溶解掉硅胶材料），在键合金线的颈部发现了多处断裂，该现象较为普遍的发生在了样品中。而硅胶材料拥有很大的热膨胀系数，其材料性能对引线的应力有较大影响。于是对掺杂荧光粉颗粒的硅胶材料性能进行了实验与仿真，探究荧光粉含量对硅胶材料的力学和热学性能的影响，为后期整个LED模型的热—结构耦合仿真提供参考。 最后，通过对LED样品的功率循环实验和仿真，在金线颈部发现了应力集中区，提取最大应力点的应变幅，利用Coffin-manson法，对实验样品的实验寿命进行了预测，误差控制在10%以内。同时考虑阿伦纽兹模型和电压加速模型，尝试性地提出了一种考虑温度和电流的加速因子提取方法。该检测方法成本低，精度可控，对该行业可靠性检测提供了新的思路和方法。

目录

5.9毕业论文_潘永军（红头）

摘 要

Abstract

目 录

1 绪 论

1.1 课题来源

1.2 封装可靠性概述

1.3 国内外研究现状

1.4 有限元法分析基本原理

1.5 论文主要研究内容

2 LED芯片引线键合仿真

2.1 引言

2.2 第一点引线键合模型分析

2.3 引线过程对键合质量的影响

2.4 小结

3 LED封装用硅胶材料性能研究

3.1 引言

3.2 硅胶热导率计算

3.3 硅胶力学性能仿真与实验

3.4 材料扭转分析

3.5 小结

4 LED快速寿命测试方法研究

4.1 引言

4.2 LED器件仿真模型

4.3 温度场、结构场分析

4.4 加速因子提取及寿命预测

4.5 小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间研究成果