SMTLED封装用固晶胶的失效分析

0前言

SMTLED(表面贴装发光二极管)是一种新型的 表面贴装式半导体发光器件，广泛用于手机、笔记本电脑、大型广告显示屏、家电及汽车仪表盘等背光显示、指示等，近年来得到了快速的发展[1]。自2006年 7月起全面实施RoHS(关于在电子电气设备中限制 使用某些有害物质指令)以来，在LED(发光二极管)封装中采用无铅高温回流焊技术的背景下[2]，由于SMT的半包封装结构和所用材料耐高温性能的局限性，导致SMT在无铅高温回流焊后出现电性不良增加、可靠性下降等现象，并且已成为目前LED在无铅高温回流焊技术背景下急需突破的一大难题。本文作者通过多年的生产实践，对SMT电性不良的客户投诉资料进行详细的失效分析和验证后认为：大多数电性不良都与导电胶的材质和操作使用不当有关;导电胶在SMT封装中的作用是非常重要的，也是目前工艺条件下直接导致SMT可靠性下降的一个关键因素。因此，选用合适的导电胶材质，改善导电胶的操作使用步骤，是目前提升SMT可靠性的有效方法和途径。

1 导电胶在SMT封装中的失效现象

1.1 电性不良的客户投诉资料统计分析

2005年～2007年，某公司SMT电性不良客户投 诉资料统计(年产量基本相同)，如表1所示。

由表1可知：2005年生产的SMT，其可靠性可基本满足有铅焊接工艺的需求;2006年电性不良客户投诉次数猛增至3倍左右;2007年电性不良客户投诉次数约为2005年的2倍。究其原因主要是 2006年7月起欧盟推行了RoHS，SMTLED的客户 都在此期限前实施了无铅回流焊技术，回流焊的最高温度从220℃(有铅)上升至260℃(无铅);死灯、压亮等电性不良客户投诉次数大量增加，表明SMT可靠性不能满足无铅工艺的需求，必须对原有工艺进行改进，同时还必须考虑到提高原有物料的耐高温性能。

1.2电性不良的溶胶试验分析

通过对3年客户投诉资料进行统计分析以及对 不良品进一步分析后发现：表1所示的四种不良电性现象，除脱胶外其它三种都与导电银胶的材质选用和操作使用有关，即从生产实践中验证了导电银胶在SMT封装中的重要性，也是目前工艺条件下直接导致SMT可靠性下降的一个主要因素。

(1)死灯主要是由于固晶操作不当造成碎晶或导电胶过多，使Ir(前向电流)过高而短路，从而发生不良现象。 (2)压亮主要是由于芯片和印刷线路板(PCB)粘接(导电胶)失效、焊线虚焊造成开路所致。

(3)色差主要是由于操作、环境等因素造成导电胶轻微失效，从而出现分层、不均和空洞等现象;或点胶过厚、过多造成导电胶分层，从而发生Vf(反向电压)升高、热阻增大等电性漂移等不良现象。

(4)脱胶主要是由于环氧树脂(EP)胶粘剂的粘接力不够，或压模操作时喷洒离模剂过多所致。2006年下半年进行耐高温胶饼的试验，2007年全面采用新型耐高温EP胶饼，改进离模剂的喷洒方法，则脱胶不良现象得到有效改善。

　　1.3导电胶粘接失效机理探讨

1.3.1 工艺缺陷

在导电胶粘接过程中会出现润湿不良、粘接界 面存在气泡、粘接界面太薄以及粘接未对准等工艺缺陷。此类工艺缺陷将直接导致裂缝的形成，继而裂缝扩大并最终造成粘接失效。

具体实例：

①自动机点胶对位不正，造成导电胶相连，从而发生PCB正负极短路(见图1);

②点胶工艺施工过程中，导电胶过多，致使导电胶高度超过1/3芯片高，从而发生导电胶爬胶与电极短路等现象(见图2);

③点胶正常，固晶严重偏移，造成芯片底部导电胶不均，从而发生开路现象;

④固晶时吸嘴压力选择不当造成浮晶，芯片底部银胶过厚，致使热阻增大而引起 Vf升高。