功率LED芯片與熱沉的焊料連接界面及服役效能研究基本信息

中文名 功率LED芯片與熱沉的焊料連接界面及服役效能研究 項目負(fù)責(zé)人 劉葳
項目類別 青年科學(xué)基金項目 依托單位 北京大學(xué)

焊料固晶技術(shù)是半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)界亟待攻克的散熱瓶頸關(guān)鍵技術(shù)，本項目系統(tǒng)研究了制程參數(shù)對界面微觀組織結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系， 獲得焊接界面在多場耦合作用下的界面微觀組織結(jié)構(gòu)和缺陷的演化規(guī)律，研究了界面在外場作用的原子擴散與化合物形成機制，揭示了界面的損傷失效規(guī)律。本項目深入研究了現(xiàn)有的幾種共晶焊接技術(shù)的界面組織結(jié)構(gòu)以及可靠性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合理論給出各種技術(shù)路線的優(yōu)劣，為封裝業(yè)界固晶技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展提供理論基礎(chǔ)。創(chuàng)新采用免清洗flux界面焊接工藝，獲得優(yōu)異的固晶制程，并在產(chǎn)業(yè)界推廣應(yīng)用。提出有效的抗界面失效的新途徑，在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上進一步提高器件的使用可靠性。提出芯片與熱沉異種材質(zhì)界面連接的新技術(shù)路線，提出新的互聯(lián)材料體系，推動功率LED器件封裝技術(shù)的進一步發(fā)展。提出共晶焊技術(shù)和固晶技術(shù)可靠性的評判方法，并與企業(yè)聯(lián)合制定相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

功率LED芯片與熱沉的焊料連接界面及服役效能研究造價信息

市場價 信息價 詢價
材料名稱 規(guī)格/型號 市場價
（除稅）		 工程建議價
（除稅）		 行情 品牌 單位 稅率 供應(yīng)商 報價日期
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光彩柔和面光燈-1 材料:鋁合金燈體+鋼化玻璃,CREE(24顆);光束角可定制;色溫2700K(根據(jù)要求);防護等級IP65;電壓DC24V,6W/0.5米;色容差小于5;具備遠程同步工作監(jiān)測;一年后光通維持率不低于95%; 兩年后光通維持率不低于90%;具備電壓波變自適應(yīng)功能. 查看價格 查看價格

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光彩柔和面光燈-1 材料:鋁合金燈體+鋼化玻璃,CREE(16顆);光束角可定制;色溫2700K(根據(jù)要求);防護等級IP65;電壓DC24V,4W/0.3米;色容差小于5;具備遠程同步工作監(jiān)測;一年后光通維持率不低于95%; 兩年后光通維持率不低于90%;具備電壓波變自適應(yīng)功能. 查看價格 查看價格

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光彩柔和面光燈-4 材料:鋁合金燈體+鋼化玻璃,CREE(30顆);光束角可定制;色溫3000K(根據(jù)要求);防護等級IP65;電壓DC24V,54W/1米;色容差小于5;具備遠程同步工作監(jiān)測;一年后光通維持率不低于95%; 兩年后光通維持率不低于90%;具備電壓波變自適應(yīng)功能. 查看價格 查看價格

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光彩柔和面光燈-4 材料:鋁合金燈體+鋼化玻璃,CREE(10顆);光束角可定制;色溫3000K(根據(jù)要求);防護等級IP65;電壓DC24V,18W/0.3米;色容差小于5;具備遠程同步工作監(jiān)測;一年后光通維持率不低于95%; 兩年后光通維持率不低于90%;具備電壓波變自適應(yīng)功能. 查看價格 查看價格

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光彩柔和面光燈-5 材料:鋁合金燈體+鋼化玻璃,CREE(36顆);光束角可定制;色溫3000K(根據(jù)要求);防護等級IP65;電壓DC24V,72W/1米;色容差小于5;具備遠程同步工作監(jiān)測;一年后光通維持率不低于95%; 兩年后光通維持率不低于90%;具備電壓波變自適應(yīng)功能. 查看價格 查看價格

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材料名稱 規(guī)格/型號 除稅
信息價		 含稅
信息價		 行情 品牌 單位 稅率 地區(qū)/時間
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材料名稱 規(guī)格/需求量 報價數(shù) 最新報價
（元）		 供應(yīng)商 報價地區(qū) 最新報價時間
系統(tǒng)芯片 :(Vcc/Vdd)1.81V - 2V數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器A/D: 16x12b振蕩器類型:內(nèi)部工作溫度:-40°C - 125°C(TA)|20個 1 查看價格 深圳市芯航國際電子有限公司 全國   2022-08-09
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針對半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)界的散熱瓶頸關(guān)鍵技術(shù)問題，以芯片與熱沉的特殊焊料連接界面為研究對象，研究大面積薄層金屬/薄層焊料/薄層金屬的鍵合反應(yīng)及服役效能。本項目擬采用焊劑共晶技術(shù)或真空共晶技術(shù)，研究制程參數(shù)對界面微觀組織結(jié)構(gòu)和性能的影響規(guī)律，分析多層界面耦合反應(yīng)和缺陷形成機制，項目預(yù)期目標(biāo)將揭示焊料薄層界面連接的界面鍵合機制和相應(yīng)鍵合模型。研究界面在力、電和熱單場等多場耦合作用下，多層連接界面的微觀組織結(jié)構(gòu)和空洞的演化規(guī)律，分析多層反應(yīng)耦合作用下界面的損傷規(guī)律和失效行為，建立界面的失效機制模型，提出延緩界面失效的有效途徑。項目的研究成果對于進一步揭示研究金屬薄層與焊料薄層的界面反應(yīng)方面具有重要意義，為電子封裝技術(shù)中高密度、微小尺度材料連接的設(shè)計和生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

功率LED芯片與熱沉的焊料連接界面及服役效能研究常見問題

  • LED柔光技術(shù)與LED芯片低溫焊接哪個保護視力？

    限制LED壽命的除了散熱問題，還有大量電器元件的壽命不高，也拉低了LED的壽命。 采用絕緣散熱塑料，替代鋁合金制作散熱體 韓國于2009年已開發(fā)出名為“EcolGreen”的LED絕緣散熱塑料，在保持...

  • led芯片功率有哪些種類？

    LED芯片大小根據(jù)功率可分為小功率芯片、率芯片和大功率芯片。根據(jù)客戶要求可分為單管級、數(shù)碼級、點陣級以及裝飾照明等類別。至于芯片的具體尺寸大小是根據(jù)不同芯片生產(chǎn)廠家的實際生產(chǎn)水平而定，沒有具體的要求。...

  • LED芯片 封裝

    1. LED的封裝的任務(wù) 是將外引線連接到LED芯片的電極上，同時保護好LED芯片，并且起到提高光取出效率的作用。關(guān)鍵工序有裝架、壓焊、封裝。2. LED封裝形式 LED封裝形式可以說是五花八門，主要...

功率LED芯片與熱沉的焊料連接界面及服役效能研究文獻

幾種常用led芯片的比較3528芯片6530芯片1W大功率 幾種常用led芯片的比較3528芯片6530芯片1W大功率

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評分： 4.7

關(guān)于幾種常用芯片的比較 3528 芯片：單顆 0.06W，單顆流明 7-9LM 3528 技術(shù)穩(wěn)定成熟， 發(fā)熱量極低， 光衰小， 光色一致性好， 并廣泛應(yīng)用于 LED 電腦顯示器， LED 電視機背光照明使用。 3528 芯片因為亮度高，光線柔和，單顆功率低，發(fā)熱量低等特點，完全符合 LED 吸頂燈全 面板光源需求， 全面板光源的應(yīng)用完全彌補了環(huán)形燈管光線不均勻， 中間以及外圍有暗區(qū)的 缺陷，真正實現(xiàn)了無暗區(qū)。 5630/6040 芯片：單顆功率 0.5-0.6W，單顆流明 30-50W 新近出現(xiàn)的封裝模式， 發(fā)光強度及發(fā)熱量介于中功率和大功率之間， 產(chǎn)量低， 光色一致性較 差，主要用于燈泡，射燈，筒燈，天花燈等高密度燈具，光強很強，炫光感強，很刺眼，必 須配獨立的全鋁散熱器，否則在很短時間內(nèi)會出現(xiàn)嚴(yán)重光衰，嚴(yán)重影響燈具壽命。 大功率 1W 芯片：單顆功率為 1W，單顆流明 80-90

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貼片及引腳式LED芯片連接的熱應(yīng)力應(yīng)變對比分析 貼片及引腳式LED芯片連接的熱應(yīng)力應(yīng)變對比分析

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評分： 4.4

高功率LED的高溫是產(chǎn)生應(yīng)力的根源。采用有限元方法對2種LED芯片連接方式進行模擬,獲得2種LED封裝下的溫度分布及應(yīng)變分布。研究表明,貼片式連接的應(yīng)變數(shù)值小于引腳式連接應(yīng)變數(shù)值,同時貼片式連接產(chǎn)生的應(yīng)變釋放空間更大,說明在相同的裝配工藝下貼片式封裝的可靠性更高。

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近年來 LED 上游領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)得到迅速的發(fā)展，市場的激烈競爭使得芯片成本降低，然而較之于傳統(tǒng)照明，成本仍然較高，LED 要取代傳統(tǒng)的照明，成本因素成為一個重要方面，而封裝作為決定 LED 光源價格的重要環(huán)節(jié)，未來超低成本 LED 照明需要使用更少的 LED 燈珠，勢必需要尺寸更大的芯片，因此大電流驅(qū)動下的高性能的大功率 LED 芯片成為 LED 上游的必爭領(lǐng)域。國內(nèi)外的半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的機構(gòu)和科研院所都在致力于此類高端芯片產(chǎn)業(yè)化的研究和探索，雖然由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜、產(chǎn)品良率低、以及成本過高因素的制約，仍有許多優(yōu)異的高端產(chǎn)品和先進的制造技術(shù)被開發(fā)出來，極大地推動了功率型 LED 芯片的產(chǎn)業(yè)化進程。

業(yè)界認(rèn)為 LED 照明技術(shù)公認(rèn)的發(fā)展路線為:發(fā)光效率從 2002 年的25lm/w 提高到 2007 年 75lm/w、2012 年其發(fā)光效率將達到 150lm/w，而在 LED芯片商業(yè)化的 2020 年，其發(fā)光效率將突破 200lm/w;發(fā)光成本從 2002 年的 200美元/千流明下降到 2007 年的 20 美元/千流明、2012 年下降到 5 美元/千流明，到 2020 年將降低到 2 美元/千流明;從 2007 年 LED 照明開始進入白熾燈照明領(lǐng)域，到 2012 年進入熒光燈市場，在 2020 年普及取代白熾燈和熒光燈。

全球 LED 市場的規(guī)模年均增長率超過 20%;高亮度 LED 市場的成長更加迅速，1995-2005 年的年均增長率達到 46%，2008 年的市場規(guī)模達到 51 億美元，占 LED 市場的比例由 2001 年的40%增長到 2008 年的 80%以上，保守預(yù)估 2012 年的市場規(guī)?？赏竭_ 114 億美元。市場需求拉動了生產(chǎn)環(huán)節(jié)的發(fā)展，也有其他行業(yè)的大型企業(yè)轉(zhuǎn)戰(zhàn)這一市場。世界不少 500強的巨頭公司都已進軍 LED 藍海市場。LED 半導(dǎo)體照明作為新型的綠色能源，無論是節(jié)能效益還是經(jīng)濟效益都是非常顯著的，因此各國政府都在大力地推進 LED 照明普及。

作為新興的產(chǎn)業(yè)，LED 半導(dǎo)體照明仍處在不斷進步的過程中。 業(yè)界認(rèn)為 LED 芯片發(fā)光效率的發(fā)展路線為:從 2002 年的 25lm/w 提高到 2007 年75lm/w、2012 年發(fā)光效率將普遍達到 150lm/w，而在 2020 年商業(yè)化的 LED 芯片的發(fā)光效率將突破 200lm/w。從 2007 年 LED 照明開始發(fā)展進入白熾燈照明領(lǐng)域，直到 2012年進入熒光燈照明市場，而將在 2020 年普及取代如今的白熾燈和熒光燈。

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隨著 LED 技術(shù)的快速發(fā)展以及 LED 光效的逐步提高，LED 的應(yīng)用將越來越廣泛。隨著全球性能源短缺問題的日益嚴(yán)重，人們越來越關(guān)注 LED 在照明市場的發(fā)展前景，LED 將是取代白熾燈、鎢絲燈和熒光燈的潛力光源。

LED 照明市場發(fā)展空間廣闊。LED 照明燈具應(yīng)用已經(jīng)從過去室外景觀照明 LED 發(fā)展向室內(nèi)照明應(yīng)用。據(jù)分析未來五年內(nèi) LED 室內(nèi)照明的發(fā)展將有指數(shù)型增長趨勢。2011年其產(chǎn)值高達數(shù)百億美元。尤其是 2009 年歐盟率先實施禁用白熾燈計劃，以及節(jié)能議題備受關(guān)注，造就了 LED 室內(nèi)照明巨大的市場機遇和樂觀的前景。

芯片技術(shù)提升和價格走低是促進 LED 照明應(yīng)用成本下降的關(guān)鍵。隨著 LED芯片技術(shù)的提升，LED 發(fā)光效率提高后，單顆 LED 芯片所需的成本不斷下降。同時，上游投資帶動的大規(guī)模產(chǎn)能釋放，引發(fā)較強的市場競爭也將帶動芯片價格下降，這有效推動 LED 照明產(chǎn)品成本的下降。2011 年，芯片從之前的供不應(yīng)求快速轉(zhuǎn)換為供過于求，芯片價格快速下降。例如，小功率的 7.5mil×7.5mil 藍光芯片和大功率的 45mil×45mil 藍光芯片 2011 年一年內(nèi)價格分別下降了 55.9%和 55.0%。

無論是面向重點照明和整體照明的高功率 LED 芯片，還是用于裝飾照明和一些簡單的輔助照明的低功率 LED 芯片，技術(shù)升級的關(guān)鍵都關(guān)乎如何開發(fā)出更高效、更穩(wěn)定的 LED 芯片。在短短數(shù)年內(nèi)，借助于包括新型芯片結(jié)構(gòu)和多量子阱結(jié)構(gòu)的新型外延機構(gòu)設(shè)計在內(nèi)的一系列技術(shù)改進，LED 的發(fā)光效率實現(xiàn)了巨大突破，這些技術(shù)突破都將為LED 半導(dǎo)體照明的普及鋪平道路。

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焊點失效是半導(dǎo)體器件失效的主要原因之一，而焊點的顯微組織在很大程度上決定了焊點的性能。因此，研究焊料與基材在焊接及隨后服役過程中的界面反應(yīng)對于焊料成分設(shè)計、焊接工藝設(shè)計、焊接界面顯微組織的預(yù)測與控制以及半導(dǎo)體器件壽命的預(yù)測均具有十分的重要意義。本工作通過實驗研究不同成分Sn基合金與金屬Cu和Ni在不同溫度經(jīng)不同時間擴散后的界面反應(yīng)產(chǎn)物的演化（包括反應(yīng)產(chǎn)物類型、反應(yīng)層厚度的變化），進而研究不同溫度下合金系的相平衡和界面反應(yīng)動力學(xué)，以國際上通用的相圖熱力學(xué)計算方法CALPHAD優(yōu)化合金體系中各相的熱力學(xué)性質(zhì)，建立相關(guān)體系的熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫；提出界面處中間相的形成判據(jù)；然后以擴散動力學(xué)模型模擬焊料與基板間界面反應(yīng)的動力學(xué)通道及界面組織演化規(guī)律，并建立相關(guān)體系的動力學(xué)數(shù)據(jù)庫；最終建立模擬焊點在焊接和隨后熱處理及元件服役過程中的組織演變的理論框架，為設(shè)計性能優(yōu)良的焊點結(jié)構(gòu)提供理論指導(dǎo)。

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