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LED灯珠封装金线、银线、铜线、合金线优缺点及单金线、双金线区别

金线、银线、合金线、铜线这些线指的是连接LED芯片(又称晶片)和外部引脚之间电器连接的导线,一旦此导线出问题,整个LED就报废了,可见这根导线的重要性。那么问题来了,金线、银线、铜线、合金线有何区别呢?
LED灯珠封装结构
金线、银线、铜线、合金线的优缺点
LED金线、银线、铜线、合金线
金线:不用多做介绍,性能稳定,价格高,在高端封装领域永远的高大上,LED的主要功能是发亮,变色等,金一般用于防氧化保证接触稳定。金线(其实就是芯片电极)的数量跟芯片的尺寸关系不大,24mil的同样也有双电极跟单电极的。金线多少主要还是跟芯片的工艺和特性有关,一般单电极芯片都是垂直结构,底部能直接通电所以少了一个电极,直接把电极做到了衬底上,这种一般以红黄芯片居多。而双线大多是水平结构,正负两极做在一个平面上,底部衬底绝缘,这种一般以蓝绿芯片居多。
 
合金线(又称银合金线):合金线是led行业内出现的替代传统金线的产品。近年来黄金价格不断攀高,用于Led封装用的金丝价格也不断增长,于此同时,Led产品价格却不断下降,因此,廉价的替代品--合金线,便应时而出 。合金线的成分主要为单晶银,一般含量为90%-99%。在金线的基础上掺杂大量银以及保持IMC稳定的钯及其他成分为各种微量元素。
1、价格便宜,比金线价格低,比铜线价格高,
3、在与镀银支架焊接时,可焊性比较好;
3、在老式焊线设备上应用不成熟或要加装氮气保护才能使用。
4、有一定的氧化性。这是与铜线的同样的缺点,都要用到保护气体,但是好像只用到氮气就可以。
 
银线:银线比铜线好储放(铜线须密封,且储存期短,银线不需密封, 储存期可达6~12个月)
1、硬度较软,机台参数调整不是很大;
2、目前价格比金线低,比铜线高。
3、打线时不用气体保护;
4、银线拉力没有金线那么强,光衰的时间却是银比金好,因为银不吸光。
 
铜线:包括单晶铜线及镀钯铜线
1、铜线价格低廉,引线键合中使用的各种规格的铜丝,其成本只有金丝的1/3-1/10,在降低成本方面具有巨大应用潜力。
2、铜线相对金引线的高刚度使得其更适合细小引线键合。
3、铜线容易被氧化,键合工艺不稳定,
4、铜线的硬度、屈服强度等物理参数高于金和铝。

金线与用合金线的区别
1) 铜线氧化,造成金球变形,影响产品合格率。
2) 第一焊点铝层损坏,对于<1um的铝层厚度尤其严重;
3)第二焊点缺陷, 主要是由于铜线不易与支架结合,造成的月牙裂开或者损伤,导致二焊焊接不良,客户使用过程中存在可靠性风险;
4)对于很多支架, 第二焊点的功率,USG(超声波)摩擦和压力等参数需要要优化,优良率不容易做高;
5)做失效分析时拆封比较困难;
6)设备MTBA(小时产出率)会比金线工艺下降,影响产能;
7)操作人员和技术员的培训周期比较长,对员工的技能素质要求相对金线焊接要高,刚开始肯定对产能有影响;
8)易发生物料混淆,如果生产同时有金线和铜线工艺,生产控制一定要注意存储寿命和区分物料清单,打错了或者氧化了线只能报废,经常出现miss operation警告,不良风险增大;
9)耗材成本增加,打铜线的劈刀寿命相比金线通常会降低一半甚至更多。同时增加了生产控制复杂程度和瓷嘴消耗的成本;
10)相比金线焊接,除了打火杆(EFO)外,多了forming gas(合成气体) 保护气输送管,二者位置必须对准。这个直接影响良率。保护气体流量精确控制,用多了成本增加,用少了缺陷率高;
11)铝溅出(Al Splash). 通常容易出现在用厚铝层的wafer。不容易鉴定影响,不过要注意不能造成电路短路. 容易压坏PAD或者一焊滑球。造成测试低良或者客户抱怨;
12)打完线后出现氧化,没有标准判断风险,容易造成接触不良,增加不良率;
13)需要重新优化Wire Pull,ball shear 测试的标准和SPC控制线,现阶段的金线使用标准可能并不能完全适用于铜线工艺;
14)对于第一焊点Pad底层结构会有一些限制,像Low-K die electric, 带过层孔的,以及底层有电路的,都需要仔细评估风险,现有的wafer bonding Pad design rule对于铜线工艺要做深入优化。但是如今使用铜线的封装厂,似乎不足以影响芯片的研发;
15)来自客户的阻力,铜线工艺对于一些对可靠性要求较高的客户还是比较难于接受,更甚者失去客户信任;
16)铜线工艺对于使用非绿色塑封胶(含有卤族元素)可能存在可靠性问题
17) pad 上如果有氟或者其他杂质也会降低铜线的可靠性。
18)对于像Die to Die bonding 和 Reverse bonding 的评估还不完全。
 
LED封装厂家根据不同的产品会选择不同的导线,不过反过来说,就算真的全使用了金线,如果焊接质量不过关,更有甚者led芯片用劣质的,这种金线有什么实际意义呢?
 
单金线、双金线(又称四金线)
单金线LED灯珠  双金线LED灯珠区别
单金线、双金线(四金线)的区别是在封装LED时候里面导线的数量多少而已,在LED灯珠里面,会看到里面焊有金线,有两条金线的(一边一条)是单金线,有四条的(一边两条)是双金线。不管单线还是双线,都是一边正极一边负极。如:双金线说明芯片有四个电极,晶片尺寸大,热阻低。现在市面上一般2根的是0.5瓦和0.75W的灯珠(又称不足瓦灯珠),4根的是1W 2W 3W 5W等大功率光源。2颗直接做到1W的灯珠其散热量大,热散不好肯定会影响寿命。其实只有LED制造商知道哪些产品使用了什么材料引线,普通人肉眼很难分辨,甚至有的led芯片外封的荧光粉层挡着,根本就看不见。



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