采用纳米银焊膏低温烧结封装c某b大功率某某模块的可靠性分析

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1、第一章文献综述第一章文献综述1.1LED概述1.1.1LED的发光原理LED（LightEmittingDiode，半导体发光二极管）的芯片由掺有杂质的半导体组成。如图1-1所示，一部分是P型半导体，另一部分则是N型半导体，它们共同组成了P-N结。图1-1LED发光原理图与普通二极管相同，电子容易从N区（阳极）流到P区（阴极），当电子从N区流到P区时，发光二极管的电阻趋近于零，但是当电流反向时，发光二极管的电阻趋近于无穷大，即发生断路。在P区，空穴占主体地位，而在N区，电子占主体地位。由于空穴带正

2、电，电子带负电，当P-N结两端加上电压时（N区连接阴极，P区连接阳极），半导体材料便会受到激发，N区处于激发态的电子进入P区并与P区的空穴复合，并且由高能量状态向低能量状态跃迁，以光子的形式向外释放能量。这被称为电致发光，也是LED的基本发光原理。LED所发出的光一般为单色光，如红色、黄色、绿色或蓝色，其波长范围是一个狭窄的光谱带，取决于构成P-N结的半导体成分和LED的封装设计[1]。1万方数据第一章文献综述1.1.2LED的封装技术LED被开发后，经过四十多年的发展，人们研发了多种封装方法，不

3、同的封装形式有不同的特点和应用。现在常见的LED封装形式有图1-2的引脚式封装、图1-3的表面组装（贴片）式封装和图1-4的板上芯片直装式封装等。LED引脚式封装出现较早，这种LED在顶部包封上环氧树脂，以引线架作为其引脚，可直接被焊接到电路板上，这极大地方便了LED的装配工作，因此这种封装形式的LED可以很快被人们接受和使用。但引脚式封装的LED散热能力较差，芯片发光时所产生的热量只能通过引脚导出至电路板上进行散热，封装热阻较大（一般高于100K/W），寿命较短。因此引脚式封装形式一般用于电流较

4、小（20-30mA），功率较低（小于0.1W）的LED电子封装，主要用于仪表显示或指示，大规模集成时也可作为显示屏。图1-2引脚式封装形式表面贴片封装（SMT）式封装在设计上去除了引脚，是一种可以直接将电子封装好的器件贴、焊到PCB（PrintedCircuitBoard）表面指定位置上的一种电子封装技术，具体而言，就是用特定的工具或设备将芯片引脚对准预先涂覆了粘接剂或焊膏的焊盘图形上，然后直接贴装到未钻安装孔的PCB表面上，经过波峰焊或再流焊后，使器件和电路之间建立可靠的机械和电气连接。这种封装

5、技术利用大尺寸的热沉增强LED的散热能力，因此其散热能力相比于引脚式封装更佳[2]。由于引脚占了LED整体的一部分重量，因此SMT封装的LED重量得到减轻，同时其体积也得到压缩。此外，由于其表面贴装工艺，SMT封装LED的散色角大，发光更加均匀，可靠性高、高频特性好、易于实现自动化，是电子行业比较流行的一种电子封装技术和工艺。2万方数据第一章文献综述图1-3SMT封装形式而相比于前两种封装形式，COB是板上芯片直装（ChipOnBoard）的英文缩写，具体结构图如图1-4所示，基板上刻有多道凹槽，

6、裸露的LED芯片通过粘接剂或焊膏将单个或多个LED芯片直接贴装在基板上，用金线和粘接层将芯片的电极和基板的正负极相连，从而对芯片进行电气连接，之后再用密封剂将芯片以及电气键合部位密封起来[3]。COB封装技术不仅能减少支架的制造工艺及其成本，而且还可通过基板直接散热[4]，减少热阻，更适合大功率多芯片阵列的LED电子封装。同SMT相比，不仅大大提高了电子封装功率密度，而且降低了电子封装热阻（一般为6-12W/m·K）。图1-4COB封装形式1.2LED的散热途径一般而言，LED芯片（Die）通过粘

7、接材料及打金线的方式与芯片基板（SubstrateofLEDDie）相连接，而后再将其固定于系统的电路板上（SystemCircuitBoard）。因此，LED可能的散热途径为通过荧光粉、透镜直接往空气中散热，或经由LED基板至系统电路板再到大气环境，主要包括1、LED内部散热；2、基板的散热；3、基板端的散热。对于LED器件本身的内部散热，由于P-N结产生的热量有80%通过衬底、粘接材料和热沉传出至外界，所以内部散热3万方数据第一章文献综述的改进就涉及到芯片衬底、粘接材料、热沉等的选材以及工艺制

8、作以及封装结构的设计。LED内部散热完成后，必须要通过基板，热量才能传递到外部环境中，所以提高基板的热导率对于整个LED系统有效散热具有至关重要的作用。同时基板还需要完成对LED系统的电气连接和物理支撑的作用，所以对基板的设计要同时考虑电气和导热性能。最后，若基板直接传给空气的话，传热性能会很差，因此一般通过增加热沉、采用微热管及通过在散热器上安装微泵装置等方法来改善LED的散热问题。1.3LED封装中的粘接材料LED芯片的封装，在COB封装技术中包括LED芯片与基板之间的粘接和L