倒裝LED焊點在不同表面處理的失效模式-深圳市福英達
倒裝LED焊點在不同表面處理的失效模式-深圳市福英達
LED已經是隨處可見且生活中不可或缺的設備，不論是照明和顯示屏都離不開使用LED。隨著對LED產品的要求提高， LED芯片趨向于高功率，高密度和低成本的發展方向。實現高密度芯片布局離不開倒裝技術，這是因為倒裝技術無需使用引線，節約了大量空間。影響倒裝LED芯片焊接質量不可忽視的因素就是表面處理。本文簡單帶大家了解表面處理對倒裝LED失效模式的影響。
芯片在焊接需要使用到錫膏。在加熱時，錫膏會與表面處理發生界面反應。不可忽視的是帶有Au層LED芯片上會對錫膏層和表面處理的界面反應造成影響并導致焊點剪切強度變化。為了進一步了解其中原因，Liu等人將帶有Au二極管的倒裝LED通過SAC305錫膏焊接在ENIG和OSP表面處理上并測試焊點剪切力。
圖1. LED封裝結構。
焊點微觀結構
ENIG表面處理：二極管ENIG層上的Au層和Ni層在加熱時會溶解到錫膏層中，并在二極管和焊料的界面處變成金屬間化合物(Au，Ni)Sn4 IMC。除此之外，Au和Ni會逐漸擴散到焊料和ENIG層界面處并形成枝狀Ni3Sn4 和(Au，Ni)Sn4 IMC。在85℃老化600小時后，Ni3Sn4不會明顯生長，這是因為AuSn4的存在抑制了界面IMC擴散。
圖2. ENIG表面處理的焊點微觀結構。
OSP表面處理：二極管Au層在回流時會擴散到焊點和OSP界面處，因此IMC種類涵蓋了(Au，Cu)Sn4，(Cu，Au)6Sn5和Ag3Sn。當焊點在85℃下經歷600小時的老化后，一些劣質的Cu3Sn會在(Cu，Au)6Sn5和Cu的界面處生成。
圖3. OSP表面處理的焊點微觀結構。
剪切力結果
ENIG表面處理上的焊點具備著比OSP表面處理焊點更高的剪切力。從圖4可以看到，老化開始前ENIG上焊點的平均剪切力約為3.8N，比老化前的OSP焊點的剪切力高上許多。隨著老化進程的推進，兩種表面處理上的焊點剪切力都明顯下降，這歸因于IMC晶粒的粗化和生長。老化過程中不斷粗化和生長的IMC使得焊點脆性增強，使焊料層成為陰極焊點中最薄弱的部分。當焊點受到剪切作用作用時，裂紋通常在焊料層中形成并使其發生脆性斷裂。
圖4. 老化過程中焊點的剪切力變化。
高強度錫膏
深圳市福英達致力于為客戶提供高可靠性錫膏焊料。福英達低溫FL170/180/200系列，中溫SAC305，高溫SnSb10等錫膏有著優秀的機械強度和抗跌落能力，能夠適用于多種封裝領域，例如微光電顯示，航空航天，汽車電子等。歡迎客戶與我們聯系了解更多信息。
參考文獻
Liu, Y., Sun, F.L., Zhang, H., Xin, T., A. Yuan, C. & Zhang, G.Q. (2015). Interfacial reaction and failure mode analysis of the solder joints for flip-chip LED on ENIG and Cu-OSP surface finishes. Microelectronics Reliability, vol. 55 (8), pp.1234-1240.
返回列表
