【LED知识】LED金线来料检验深度剖析

    金线对LED产品来说可谓是极为重要的物料，在LED光源中起到将芯片电极和支架导线连接的作用。作为一个LED灯珠的重要原材料，必须具备以下几个重要的特性：(1)99.99%以上纯度;(2)选择正确的尺寸;(3)表面清洁无污染无损伤;(4)具有规定的拉断负荷和延伸率。这些性能将严重影响LED光源的可靠性，所以对金线的评估工作也尤为重要。

    1. 化学成分检验

    方法一：EDS成分检测

    鉴定来料种类：金线、银线、金包银合金线、铜线、铝线。

    金线具有电导率大、导热性好、耐腐蚀、韧性好、化学稳定性极好等优点，但金线的价格昂贵，导致封装成本过高。在元素周期表中，过渡组金属元素中金、银、铜和铝四种金属元素具有较高的导电性能。很多LED厂商试图开发诸如铜合金、金包银合金线、银合金线材来代替昂贵的金线。虽然这些替代方案在某些特性上优于金线，但是在化学稳定性方面却差很多，比如银线和金包银合金线容易受到硫/氯/溴化腐蚀，铜线容易氧化。在类似于吸水透气海绵的封装硅胶来说，这些替代方案使键合丝易受到化学腐蚀，光源的可靠性降低，使用时间长了，LED灯珠容易断线死灯。

    方法二：ICP纯度检测

    鉴定金线纯度等级，确定添加的合金元素。

    LED键合金线是由金纯度为99.99%以上的材质拉丝而成，其中包含了微量的Ag/Cu/Si/Ca/Mg等微量元素。通过设计合理的合金组分，使金丝具有拉力和键合强度足够高、成球性好、振动断裂率低的优点。键合金丝大部分应为纯度99.99%以上的高纯合金丝，微量元素总量保持在0.01%以下，以保持金的特性。

    2. 直径偏差

    1克金，可以拉制出长度26.37m、直径50μm(2 mil)的金线，也可以拉制长度105.49m、直径25μm(1 mil)的金线。如果打金线长度都是固定的，如果来料金线的直径为原来的一半，那么对打的金线所测电阻为正常的四分之一。

    对于供应商来说，金线直径越细，成本越低，在售价不变的情况下，利润越高。而对于使用金线的LED客户来说，采购直径上偷工减料的金线，会存在金线电阻升高，熔断电流降低的风险，会大大降低LED光源的寿命。1.0 mil的金线寿命，必然比1.2 mil的金线要短。

    3. 表面质量检验

    (1)丝材表面应无超过线径5%的刻痕、凹坑、划伤、裂纹、凸起、打折和其他降低器件使用寿命的缺陷。金线在拉制过程，丝材表面出现的表面缺陷，会导致电流密度加大，使损伤部位易被烧毁，同时抗机械应力的能力降低，造成内引线损伤处断裂。

    (2)金线表面应无油污、锈蚀、尘埃及其他粘附物，这些会降低金线与LED芯片之间、金线与支架之间的键合强度。

    4. 力学性能检测(拉断负荷和延伸率)

    能承受树脂封装时所产生的冲击的良好金线必须具有规定的拉断负荷和延伸率。同时，金线的破断力和延伸率对引线键合的质量起关键作用，具有高的破断率和延伸率的键合丝更利于键合。太软的金丝会导致以下不良：(1)拱丝下垂;(2)球形不稳定;(3)球颈部容易收缩;(4)金线易断裂。太硬的金丝会导致以下不良：(1)将芯片电极或外延打出坑洞;(2)金球颈部断裂;(3)形成合金困难;(4)拱丝弧线控制困难。

    案例分析：

    某封装厂出货的灯珠出现大量死灯现象，分析失效原因。鉴发现死灯灯珠金线直径为27.0±1.0μm，与客户反馈的金线规格30μm不一致，同时，金线有刮伤的痕迹，金线大电流熔断。不合格的金线来料是导致此次事故的主因。

    键合线是金线，直径约为27.0±1.0μm，与客户反馈的金线规格30μm不一致。金线直径过小会存在金线电阻升高，熔断电流降低的风险，会大大降低LED光源的寿命。

    不良样品开封后，扫描电镜下观察金线断口呈球形，金线电流熔断，同时我们发现熔断处附近的金线有刮伤的痕迹，金线的损伤使引线损伤部位截面积变小，将导致：电流密度加大，使损伤部位易被烧毁;抗机械应力的能力降低，会造成内引线损伤处断裂。

    附1：金线的生产工艺流程

    金线的生产工艺流程图

    1. 精炼工序:

    工艺一：化学湿式精练

    工序原理

    用王水(盐酸和硝酸3:1比率混合)溶解黄金;

    使用化学药品，清除杂质，只选择黄金，提高纯度;

    把99%以下黄金精练为99.9%以上。

    工序二：电解提纯

    工序原理

    加特定电压，把黄金分解为(+)离子;

    分解为正离子的黄金，通过电力移动到富极板(-);

    最终精炼的黄金纯度达到99.997%以上的纯度。

    2. 溶解/铸造工程

    工程原理

    高频率熔炉中，采用高频率法，溶解精致黄金;

    熔解时添加目的元素制造合金，决定键合线类型;

    关键技术为组成均匀的合金;

    合金后连续拉伸铸造10mm左右的棒。

    3. 拉丝工序

    工序原理

    金线通过一定大小凹槽的dies,按阶段缩小金线直径;

    生产25um键合线时，大约使用100多个dies;

    减少直径时，核心技术为均匀加工寄防止断线。

    4. 热处理工序

    工序原理

    通过连续热处理，软化因拉丝而变硬的键合线;

    通过加热，调整键合线的载荷与延伸率;

    核心技术为调整键合线载荷。

    5. 卷线工序

    工序原理

    根据顾客要求规格，再卷线热处理后的键合线;

    线轴规格、卷线方向及所有作业条件遵守顾客标准;

    核心技术为开发移动时防止线层松垮和使用时灵活解线的程序。

责编：小瀞