低温烧结纳米银焊膏连接大功率LED封装的可靠性研究

摘要

大功率LED作为一种新型的电致发光固体光源，具有安全可靠性强、耗电量少、发光效率高、稳定性好、响应时间短、颜色可变化、有利于环保等优点。由于其种种优越性，在最近的几十年中得到了飞跃式的发展。白光LED作为替代白炽灯、荧光灯的第三代光源已经进入了实用阶段。但是，随着LED芯片的不断集成化、小型化，芯片内部的热流密度不断升高，这对于封装来说，提出了更高的散热要求。本文采用一种新型的连接材料--纳米银焊膏连接大功率LED芯片，以期利用其高的热导率来提高LED的散热效率，使其获得更好的光电性能。
　　 对低温烧结纳米银焊膏连接的大功率LED模块进行了粘接可靠性的探索。首先，通过载荷控制下的剪切疲劳试验，初步获得了纳米银焊膏作为粘接接头的剪切疲劳特性以及疲劳.寿命判据。同时，通过温度循环和高温高湿环境老化试验来模仿实际工况，在不同的老化时间后考察纳米银焊膏连接接头的剪切强度和断面的微观形貌(孔隙率)，研究纳米银焊膏粘接的大功率LED模块的热机械可靠性。
　　 本文还对纳米银焊膏，Sn3Ag0.5Cu焊料和导电银胶三种不同连接材料连接的大功率LED模块进行温度循环和高温高湿老化试验。在不同的老化时间后对不同连接材料连接的LED模块的光电性能进行观测，通过对比可以看出，纳米银焊膏烧结接头具有更好的散热性能，使用其连接的LED模块的光电性能最好且最稳定。