高功率密度COB封装LED模块的性能及可靠性研究

摘要

随着 LED芯片功率的不断增加和 LED模块尺寸的不断减小，大功率 LED模块在发光过程中的产热量越来越多，如果不及时消散，会严重影响 LED模块的寿命和可靠性，因此，高功率密度LED内部热管理和热机械可靠性方面的电子封装技术至关重要。
　　本文介绍了一种纳米银焊膏粘结的25W高功率密度白光LED模块，首先对其封装材料、互连工艺以及老化测试系统进行介绍和分析，分析了不同环境温度下不同材料粘结的25W高功率密度白光LED模块光色电参数的变化，得出温度对LED模块的可靠性影响巨大，随着环境的升高，管脚温度升高，相对照度降低，当环境温度在200oC以上时，LED模块的光色电性能在短时间内将迅速衰减直至失效。采用纳米银焊膏封装的LED模块在光输出、管脚温度、电压等方面都比导电银胶封装的模块有明显的优势。
　　其次，对25W高功率密度白光LED模块的冷热冲击性能进行了研究。首先考察冷热冲击载荷作用下高功率密度白光 LED模块光电性能随循环圈数的变化关系。同时用多功能推拉力测试仪对冷热冲击进行一定循环周期后的试样进行剪切试验，分析冷热冲击载荷对芯片与基板粘接强度的影响，然后对剪切试验后试样的断面进行微观形貌的研究，进一步用微观手段分析高低温循环对界面失效的影响，另一方面，对于纳米银焊膏和导电银胶粘结的LED模块分别采取了灌封硅胶和未灌封硅胶两种试验手段，以区分冷热冲击老化过程中失效模式的差异。分析25W高功率密度白光LED模块的在经历高低温循环后的可靠性。
　　最后，介绍了一种针对高温条件下流明衰减失效的加速试验方法来实现将实验时间缩短到2000h以内，通过计算加速衰减试验温度下的光通量衰减临界曲线，获得加速试验方法需要的试验时间。此外，我们对25W高功率密度白光LED模块进行了正常工作条件下的室温寿命寿命预测，纳米银焊膏粘接块室温寿命约为4.07×106小时。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 LED简介

1.2 大功率LED封装

1.3 粘结材料

1.4 LED可靠性研究

1.5 本文的研究意义及主要工作

第2章 试样制备及试验设备和方法

2.1 试样材料

2.2 试样及其制备过程

2.3 试验装置与测试系统

第3章 高功率密度LED模块高温老化性能研究

3.1 高功率密度LED模块的高温点亮老化试验

3.2 高温环境高功率LED模块的光衰性能

3.3 高温环境高功率LED模块的管脚温度变化

3.4高温环境高功率LED模块的电压变化

3.5 本章小节

第4章 高功率密度LED模块冷热冲击性能研究

4.1 高功率密度LED模块的热机械可靠性试验

4.2 冷热冲击对LED光色电性能影响

4.3 冷热冲击对LED机械性能影响

4.4 焊线机械性能分析

4.5 本章小结

第5章 白光LED模块光衰加速试验及寿命预测

5.1 LED模块的加速试验分析及可靠性评估

5.2 高功率密度LED模块的寿命预测

5.3 本章小节

第6章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢