在LED封裝領(lǐng)域，焊線工藝是確保器件性能與可靠性的核心環(huán)節(jié)。而瓷嘴，作為焊線工藝中一個看似微小卻極為關(guān)鍵的部件，其對引線鍵合品質(zhì)的影響不容忽視。

大量失效分析案例證明，LED封裝器件的死燈失效絕大多數(shù)來自于引線連接的電氣回路斷開所造成，這與不良的引線鍵合或由于引線鍵合引入的隱患有著莫大的關(guān)系。

誠然，在焊線工藝?yán)?，質(zhì)量上乘的相關(guān)材料、性能穩(wěn)定的設(shè)備、合理的程序參數(shù)以及技術(shù)員熟練的操作，是保證生產(chǎn)出高品質(zhì)的焊線半成品的主要因素，但同時，我們不得不關(guān)注另外一個對引線鍵合品質(zhì)有著重要影響的角色：瓷嘴。瓷嘴雖小，可謂五臟俱全，它有著非常精細(xì)的結(jié)構(gòu)，各個結(jié)構(gòu)又有著嚴(yán)密的參數(shù)，它與程序參數(shù)一起對于植球、切線后的形貌、焊接質(zhì)量起著決定性的作用。

目前，市場上可選用的瓷嘴品類繁多，質(zhì)量層次不齊，并有不同的規(guī)格可供不同的應(yīng)用場合的需求。因此，對于封裝廠家來說，如何選用一款規(guī)格合適的瓷嘴，對于提高焊線質(zhì)量和提高燈珠整體可靠性有著非常重要的作用。另外瓷嘴長期使用后會有磨損，若繼續(xù)使用，必將帶來連接強(qiáng)度下降、線弧刮傷等方面的隱患，因此，封裝廠必須結(jié)合實(shí)際情況對瓷嘴壽命做科學(xué)的評估，制定合理的瓷嘴壽限。

在目前的LED封裝焊線工藝中，主流的焊線技術(shù)采用的是熱壓超聲鍵合技術(shù)。所謂熱壓超聲鍵合，是指將引線末端采用電子打火棒打火燒結(jié)成金屬球，再利用瓷嘴經(jīng)由超聲波振蕩能量在一定的焊接壓力下，讓焊球與焊墊產(chǎn)生相對的摩擦運(yùn)動，并借由快速摩擦產(chǎn)生的能量使焊球發(fā)生塑性變形，并與焊墊達(dá)到離子程度的熔接。由于瓷嘴對于焊接過程中植球和切線的塑型、線弧成形以及鍵合強(qiáng)度起著至關(guān)重要的作用，因此其選用是否合適及使用壽命管控是否恰當(dāng)，將對LED封裝成品質(zhì)量和可靠性起著決定性的影響。例如，CD（倒角直徑）、ICA（內(nèi)倒角角度）對植球后塑型有重要影響。

又例如，OR（外弧半徑）、FA（面角）大小對切線后魚尾長度、契面是否平緩均有影響。針對LED封裝領(lǐng)域，金鑒實(shí)驗室提供包括瓷嘴檢測等一站式服務(wù)，涵蓋各個環(huán)節(jié)，滿足客戶多元化的需求。

OR、FA大小對切線后魚尾的影響

檢測項目

檢測項目一：瓷嘴甄選

新品或新工藝導(dǎo)入時，焊線工藝中要選用一款合符規(guī)格的新瓷嘴來匹配鍵合絲，這對于焊接出質(zhì)量上乘的焊線半成品至關(guān)重要。

傳統(tǒng)的做法是根據(jù)經(jīng)驗值或進(jìn)行打樣驗證來甄選（一般選擇標(biāo)準(zhǔn)H=1.2~1.5WD）。但是，誠如上述，實(shí)際上瓷嘴頭部有著極其復(fù)雜精密的參數(shù)和結(jié)構(gòu)，他們都對于植球和切線的塑型、成形以及鍵合強(qiáng)度起著決定性的影響，這種傳統(tǒng)的甄選方法，不僅太過粗糙，而且對焊接出的半成品無法評估，更無法保證其質(zhì)量，若選擇不合適，輕則造成焊接設(shè)備斷線頻繁，降低效率，耽誤工時；重則引入連接隱患，引線連接強(qiáng)度低，成品測試或使用時，冷熱沖擊后出現(xiàn)死燈等異常，造成嚴(yán)重?fù)p失。

檢測項目二：瓷嘴磨損分析及壽命制定

瓷嘴長期使用后會有磨損，嘴尖結(jié)構(gòu)也隨之被破壞，若繼續(xù)使用，焊接出的引線必將帶來連接強(qiáng)度下降、線弧刮傷等方面的風(fēng)險和隱患，因此，必須結(jié)合實(shí)際情況制定嚴(yán)格的使用壽限，壽命點(diǎn)數(shù)到后，應(yīng)該及時更換新的瓷嘴。

在LED封裝廠，對于壽命的管控亦大多采用經(jīng)驗值，或采用實(shí)驗驗證結(jié)合推拉力測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計出結(jié)果，然后在機(jī)臺上設(shè)置壽命點(diǎn)數(shù)，瓷嘴到壽限后，機(jī)臺自動報警提示更換。但是，由于所使用材料材質(zhì)存在差異，以這種經(jīng)驗值或統(tǒng)計結(jié)果制定的瓷嘴壽命非常不精確，壽命制定過長，磨損嚴(yán)重后將帶來焊接隱患，壽命制定過短，又造成極大的成本浪費(fèi)。

案例分析

一、瓷嘴甄選

市場上有品類繁多的瓷嘴型號可供選擇，其品質(zhì)好壞（如耐磨損性能等）將對引線焊接工藝產(chǎn)生直接影響。如上圖所示，某客戶通過檢測后的綜合對比選用的某款型號的瓷嘴，其采用Al2O3 （紅寶石）材質(zhì)，工作面進(jìn)行粗化處理，有利于改善焊點(diǎn)鍵合強(qiáng)度。

二、瓷嘴對植球的影響

瓷嘴選擇是否合適，對植球后的球形貌和鍵合質(zhì)量至關(guān)重要。若金線線徑與瓷嘴孔徑未恰當(dāng)匹配，會導(dǎo)致植球后線頸部損傷或缺陷，進(jìn)而影響接強(qiáng)度。在冷熱沖擊測試或?qū)嶋H使用中，這些缺陷可能導(dǎo)致B點(diǎn)疲勞失效，最終造成電氣連接回路虛接觸甚至開路，引發(fā)燈珠閃爍或死燈。某封裝廠生產(chǎn)的LED燈珠在老化階段出現(xiàn)大量死燈現(xiàn)象，經(jīng)金鑒檢測分析，發(fā)現(xiàn)是由于瓷嘴選用不當(dāng)導(dǎo)致焊線后縮徑現(xiàn)象嚴(yán)重，最終通過合理的評估和建議解決了問題。

瓷嘴選擇是否合適，對于植球后球形貌、鍵合質(zhì)量等有著重要影響。金線之線徑與瓷嘴之孔徑未恰當(dāng)匹配，會造成植球后線頸部損傷或缺陷，并對該處接強(qiáng)度造成惡劣影響，在冷熱沖擊的測試或使用環(huán)境下，導(dǎo)致B點(diǎn)疲勞失效，并最終導(dǎo)致電氣連接回路出現(xiàn)虛接觸甚至開路，造成燈珠閃爍或死燈不良。

三、瓷嘴對切線形成魚尾質(zhì)量的影響

瓷嘴選擇是否合適還對切線形成魚尾的質(zhì)量也有著至關(guān)重要的影響。某封裝廠LED產(chǎn)品老化后出現(xiàn)大量死燈現(xiàn)象，委托金鑒進(jìn)行分析。我們將樣品開封后對二焊點(diǎn)觀察，發(fā)現(xiàn)二焊點(diǎn)存在引線連接隱患：魚尾壓合面積小，D點(diǎn)有裂紋。對焊點(diǎn)側(cè)面觀察，發(fā)現(xiàn)魚尾契面陡峭，長度短小。綜合判定，我們認(rèn)為出現(xiàn)這種現(xiàn)象極有可能為所使用瓷嘴規(guī)格不恰當(dāng)（如瓷嘴outside radius過大）或瓷嘴壽命管控不當(dāng)?shù)仍蛟斐啥更c(diǎn)切線后魚尾契面角度大，過渡不平滑，并導(dǎo)致魚尾壓合面積小，D點(diǎn)連接強(qiáng)度低。因此，我們建議客戶對所使用瓷嘴作進(jìn)一步檢測和評估。

四、瓷嘴磨損對金線和焊點(diǎn)的影響

金鑒實(shí)驗室通過大量的失效案例發(fā)現(xiàn)，瓷嘴磨損嚴(yán)重后，內(nèi)倒角結(jié)構(gòu)被破壞，還會造成金線表面機(jī)械刮傷，嚴(yán)重時將對引線連接可靠性造成威脅：金線被刮傷后，引線損傷部位截面積變小、電流密度加大，使損傷部位易被燒毀熔斷；同時，金線被刮傷后，還會造成損傷處抗機(jī)械應(yīng)力的能力降低，極易造成引線損傷處斷裂失效。另外，瓷嘴磨損嚴(yán)重后也會對線弧成型造成影響。

五、瓷嘴磨損對金線和焊點(diǎn)的影響

引線鍵合主要起到電氣連接的作用，而引線中的一、二焊點(diǎn)是引線連接中經(jīng)常出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)，因此，其連接強(qiáng)度必須保證。瓷嘴選擇是否合適、壽命管控是否恰當(dāng)對于焊點(diǎn)焊接質(zhì)量的好壞有著重要的影響，如圖所示。

總結(jié)

瓷嘴在LED封裝的焊線工藝中起著至關(guān)重要的作用。封裝廠家必須重視瓷嘴的選用與管控，通過科學(xué)的檢測與評估手段，精準(zhǔn)選擇合適的瓷嘴并合理制定其壽命，從而有效提升焊線質(zhì)量，確保LED產(chǎn)品的可靠性和高品質(zhì)。