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，在焊線工藝里，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，它有著非常精細的結(jié)構(gòu)，各個結(jié)構(gòu)又有著嚴密的參數(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，必將帶來連接強度下降、線弧刮傷等方面的隱患，因此，封裝廠必須結(jié)合實際情況對瓷嘴壽命做科學的，制定合理的瓷嘴壽限。

金鑒實驗室作為國內(nèi)一家專注于LED材料分析的實驗室，采用微區(qū)分析設(shè)備和手段，可對瓷嘴微觀結(jié)構(gòu)進行觀察和測量，結(jié)合該瓷嘴焊線后半成品引線鍵合質(zhì)量的分析和評價，可以對瓷嘴選用是否合適、瓷嘴壽限等項目給出極具價值的參考意見，幫助客戶提升引線鍵合質(zhì)量，生產(chǎn)出高可靠性、高品質(zhì)的LED產(chǎn)品。

LED焊線瓷嘴嘴尖結(jié)構(gòu)及參數(shù)

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，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。

CD、ICA對植球后塑型的影響

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。

OR、FA大小對切線后魚尾的影響

服務(wù)客戶：封裝廠，設(shè)備廠

金鑒實驗室項目：

檢測項目一：瓷嘴甄選

新品或新工藝導入時，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)驗值或進行打樣驗證來甄選（一般選擇標準H=1.2~1.5WD）。但是，誠如上述，實際上瓷嘴頭部有著極其復雜精密的參數(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，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，造成嚴重損失。金鑒實驗室采用微區(qū)分析設(shè)備和手段，可對瓷嘴精細參數(shù)和結(jié)構(gòu)（瓷嘴的參數(shù)檢測包括：L、 H 、CD、IC、ICA、T、OR、FA、IBT、OT ），以及焊接半成品進行微觀觀察和分析，并對焊接質(zhì)量作出綜合，協(xié)助客戶選擇參數(shù)合適的瓷嘴以焊接出高質(zhì)量的焊線半成品。

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度下降、線弧刮傷等方面的風險和隱患，因此，必須結(jié)合實際情況制定嚴格的使用壽限，壽命點數(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，然后在機臺上設(shè)置壽命點數(shù)，瓷嘴到壽限后，機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，壽命制定過長，磨損嚴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。金鑒實驗室采用微區(qū)分析設(shè)備和手段，可對瓷嘴磨損情況、焊接半成品等進行觀察和分析，協(xié)助客戶制定準確合適的瓷嘴使用壽限。

案例分析：

一。瓷嘴甄選

LED焊線瓷嘴形貌圖及元素

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。金鑒實驗室可以對瓷嘴工作面區(qū)域檢測和分析，還可以對瓷嘴焊接一定點數(shù)后工作面區(qū)域磨損情況進行觀察和，為客戶甄選一款適合的瓷嘴給出合理的參考意見。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)，工作面進行粗化處理，有利于改善焊點鍵合強度。

二。瓷嘴對植球的影響

線頸部位形貌缺陷效果圖

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匹配，會造成植球后線頸部損傷或缺陷，并對該處接強度造成惡劣影響，在冷熱沖擊的測試或使用環(huán)境下，導致B點疲勞失效，并最終導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。

某封裝廠生產(chǎn)的LED燈珠在老化階段出現(xiàn)大量的死燈現(xiàn)象，委托金鑒實驗室進行分析。不良樣品開封后發(fā)現(xiàn)均為B點斷開，對同批次的良品燈珠開封后也發(fā)現(xiàn)引線在線頸部普遍存在缺陷，表現(xiàn)為線頸部形貌異?；驌p傷，后對所使用瓷嘴送測，發(fā)現(xiàn)確實是由于瓷嘴選用不當導致焊線后縮徑現(xiàn)象嚴重，金鑒實驗室在測試后給出合理的和建議，幫助客戶解決了問題。

三。瓷嘴對切線形成魚尾的質(zhì)量的影響

LED焊線瓷嘴對切線形成魚尾的影響

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，委托金鑒進行分析。我們將樣品開封后對二焊點觀察，發(fā)現(xiàn)二焊點存在引線連接隱患：魚尾壓合面積小，D點有裂紋。對焊點側(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（如瓷嘴outside radius過大）或瓷嘴壽命管控不當?shù)仍蛟斐啥更c切線后魚尾契面角度大，過渡不平滑，并導致魚尾壓合面積小，D點連接強度低。因此，我們建議客戶對所使用瓷嘴作進一步檢測和。

四。瓷嘴對金線的影響

LED焊線瓷嘴造成的表面機械刮傷

LED焊線瓷嘴造成的表面機械刮傷

金鑒實驗室通過大量的失效案例發(fā)現(xiàn)，瓷嘴磨損嚴重后，內(nèi)倒角結(jié)構(gòu)被破壞，還會造成金線表面機械刮傷，嚴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，瓷嘴磨損嚴重后也會對線弧成型造成影響。

五。瓷嘴對焊點的影響

的焊點形貌

引線鍵合主要起到電氣連接的作用，而引線中的一、二焊點是引線連接中經(jīng)常出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)，因此，其連接強度必須保證。瓷嘴選擇是否合適、壽命管控是否恰當對于焊點焊接質(zhì)量的好壞有著重要的影響，如圖所示，某封裝廠經(jīng)過金鑒實驗室的瓷嘴項目檢測后，選擇合適的瓷嘴匹配恰當?shù)膮?shù)焊接出的一、二焊點球形形貌漂亮、魚尾契面過渡光滑，無制程引入缺陷，因此，引線連接可靠性較高。

責任編輯：tzh