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lled灯珠2835ed灯珠裂纹失效2019-08-02 15:36

  最新研制出的年夜功率以及短波激光led灯珠在810nm波永劫,该led灯珠的最年夜输出功率为100mW。它要求在现实事情前提下到达高靠得住指标(MTTF应跨越5000h)。为了包管高靠得住性,该led灯珠内接纳了漫空腔以及金刚石子支架。

led灯珠裂纹失效

  在试出产时期,颠末温度轮回以后,一些样品发生了光电掉效。掉效样品的粉碎性物理阐发(DPA)显示,led灯珠芯片上的裂纹把芯片分成两部门。是以,空腔遭到芯片裂纹的粉碎而致使掉效。

查询拜访发明

  查询拜访了孕育发生裂纹的工序以及缘故原由,反复了激光led灯珠本来的组装工序,对于每一个工序中的样品作了查验,以不雅测芯片裂纹。颠末芯片键合以及合金工序以后,查验职员在大都选用的样品中都发明了裂纹,以为那些裂纹是在芯片键合以及合金工序中孕育发生的。

  在芯片键合以及合金工序中,激光led灯珠芯片被键合到Au-Sn焊接的子支架上,这就要求加热以及冷却。如许,在该工序中孕育发生了子支架与芯片之间的热应力。是以,研究职员实行了热应力阐发,以搞清裂纹孕育发生的缘故原由。

  阐发显示,在金刚石子支架上早早就孕育发生了裂纹,由于金刚石的线性膨胀与芯片中的GaAs的有很年夜不同。如许就证明了金刚石是裂纹孕育发生的重要因素。

这些成果澄清了光电掉效历程:

  因为在芯片键合以及合金工序中金刚石子支架上的热应力作用,芯片与金刚石子支架之间的边沿孕育发生了微型裂纹,该裂纹一直扩大到芯片上。裂纹是那末微小,乃至于未造成掉效。

  因为温度轮回实验中的热应力作用,微型裂纹不停增年夜,年夜到足以粉碎芯片空腔的水平,末了造成光电掉效。

  在空间用年夜功率激光led灯珠中实现高靠得住性的要领

  事情温度的升高会年夜年夜加快激光led灯珠靠得住性的劣化。为了包管器件的高靠得住性,必需避免芯片有源层的温度升高。

有两种要领用来实现器件的温度节制:

  一种是接纳漫空腔。增长芯片空腔的长度可减小电流密度。这类激光led灯珠的芯片空腔的长度定为1200μm。

  另外一种要领是接纳金刚石子支架。金刚石的导热性高于硅(Si)的导热性,于是可改良热辐射效率。金刚石以及Si的热特征于表1显示。


表1.3种质料的热特征比力

led灯珠裂纹失效

光电掉效

  颠末温度轮回实验以后,发明一些样品呈现光电掉效。这些样品在实验以前已经经由过程目检以及光电特征评价实验。研究职员发明,该器件的辐射不会随事情电流 的巨细而发生线性变化。他们用光学显微镜不雅测掉效样品中的芯片,发明芯片上的一条裂纹把芯片分成两部门。

孕育发生裂纹的工序的查询拜访

  为了搞清孕育发生芯片裂纹的工序,研究职员反复了先前的组装工序,然后对于每一个工序中所选的样品作目检,以不雅测裂纹。经由过程蚀刻芯片可不雅测到内部裂纹,不雅测成果以下:

(1)在芯片键合与合金工序以前,芯片上没有裂纹;

(2)在芯片键合与合金工序以后,在大都选用的样品led灯珠是甚么质料中都不雅测到芯片裂纹(包孕内部裂纹);

(3)在温度轮回实验以前,已经经有内部微型裂纹的芯片上未发明光电掉效;

(4)温度轮回以后则发明样品掉效。

led灯珠裂纹失效

这些成果搞清了裂纹孕育发生的工序和从裂纹孕育发生到光电掉效的工序:

(1)在芯片键合以及合金历程中孕育发生了芯片裂纹;

(2)在芯片键合以及合金历程中孕育发生的芯片裂纹过小,乃至于未致使掉效。但因为温度轮回中的热应力作用,裂纹不停增年夜,穿过发射线条,终极致使光电掉效。

芯片裂纹的缘故原由各类led灯珠规格查询拜访

  研究职员发明,在芯片键合与合金工序中芯片上孕育发生微型裂纹。芯片键合与合金工序包孕加热以及冷却。他们已经留意到芯片键合与合金工序中的热应力是孕育发生裂纹的重要缘故原由。是以,他们对于建造的模子作了热应力阐发。

经由过程阐发以及计较,患上出以下成果:

(1)芯片内孕育发生了张力;具备金刚石以及硅支架的芯片内边沿的应变别离为0.09%以及0.03% ;

(2)金刚石蒙受的应力是硅的3倍,别离为1.2×10^9dyn·cm2 以及1.2×10^9dyn·cm2。

上述成果可推论出下列可能性:

(1)张力影响到冷却历程中的芯片,是以,芯片上会孕育发生裂纹;

(2)芯片裂纹可能在热应力最高的边沿上孕育发生;

(3)金刚石子支架上蒙受的热应力比硅子支架上的高,是以,金刚石子支架的芯片较早孕育发生裂纹。

  这些成果论证了子支架与芯片之间的热应力致使芯片掉效,金刚石与GaAs的线性膨胀系数之间显著不同是芯片裂纹孕育发生的重要因素。

led灯珠裂纹失效

结论

  这些查询拜访成果已经搞清了下列芯片裂纹孕育发生的机理:

(1)因为在芯片键合以及合金历程中的热应力作用,芯片与子支架之间的边沿上孕育发生的裂纹过小,乃至于未致使掉效。

(2)因为温度轮回中的热应力作用,裂纹不停增年夜以及粉碎了空腔,末了致使光电掉效。