LED导电银胶来料检验精解

导电银胶是由银粉填充入基体树脂形成的具有导热、导电及粘结性能的复合材料。基体树脂固化后作为导电胶的分子骨架，决定了导电银胶的力学性能和粘接性能。银粉在基体树脂中形成连结网络从而导电、导热，但同时也会受到基体树脂的影响。因此，各组分材料的选择和添加量的确定对导电银胶的性能影响重大。 




导电银胶物理、化学特性和固晶工艺都对银胶的粘接、散热效果发挥着重要的作用，银胶的性能优劣直接影响LED光源的可靠性能。为此金鉴检测推出LED导电银胶来料检验的业务，帮助LED封装和灯具厂加强品质管控因而提高LED可靠性能。 




服务客户：LED封装厂、灯具厂 




检测内容： 




1. 银粉粒径大小、形态、填充量 

银粉的粒径、形态以及填充量会影响银胶的热导率、电导率和粘接强度。好的导电银胶固化后环氧树脂少，银粉颗粒紧密接触，能够形成良好的导电、导热通路。 




粒径大小会影响到导电银胶的电阻率，使用粒径大的银粉制备的导电胶，单位体积内形成的导电通路较少，这样会降低导电性，而粒径小的银粉制成的导电胶，单位体积内形成的导电通路比较多，导电胶的导电性也会比较好。因此，从导电性方面考虑选择片状银粉应该较适合。 




粒子形态基于导电原理的一般选用原则为：粒子相互之间能形成更大的接触面积。银粒子的形态主要有：球状、磷片状、枝叶状、杆状等四种类型。为使粒子间得到更大的接触面积，银粒子形态选用的**次序为：枝叶状，磷片状，杆状，球状。其中磷片状和杆状较为接近。此外，磷片状和枝叶状有时统称为片状。由各类形态可以看出，接触面积较大测试片状粒子。片状银粉因为在形成导电通道时是线接触或者面接触，更有利于电子传输，从而能够提高银粉的利用效率，节约银粉、降低生产成本。因此片状、粒径小的银粉导热、导电性能好于圆状、粒径大者。 




银粉填充量大，导电银胶固化后体积电阻率低，热传导性高，但同时粘接强度下降，因此银粉的填充量影响到胶体的电阻率、热传导性和粘结强度。



2. 固晶后是否存在分层、银粉分布不均的现象 

银粉颗粒以悬浮状态分散在浆料体系中，银粉和基体之间由于受到密度差 、电荷 、凝聚力 、作用力和分散体系的结构等诸多因素的影响，常出现银粉沉降分层现象，如果沉降过快会使产品在挂浆时产生流挂 ,涂层厚薄不均匀 ,乃至影响到涂膜的物化性能，分层也会影响器件的散热、粘接强度和导电性能 。 




3. 体积电阻率、粘接强度 

体积电阻率是银胶材料每单位体积对电流的阻抗，用来表征电流在银胶中流通的难易程度。通常体积电阻率越低，银胶导电性能越好。 




粘接强度是银胶单位粘结面上承受的粘结力，粘接强度主要包括胶层的内聚强度和胶层与被粘面间的粘接强度。其大小与胶黏剂的组成、黏料的结构与性质、被粘物的性能与表面状况及使用时的操作方式等因素有关。粘接强度是评价各种胶粘剂质量的重要指标之一。将导电胶应用于微电子封装，不仅要提供良好的导电连接，而且需要具有良好的力学性能。 




4. 玻璃化转变温度 

环氧树脂在某一温度下，表现出类似玻璃既硬又易碎的特性，便称此材料处于玻璃状态，而该临界温度(范围)则是此一材料的玻璃转移点或玻璃转移温度，符号Tg。**过这个转化温度之后，固态的胶体会变脆，比较*裂解。LED芯片在工作过程中将产生大量的热量，而固晶层是散发热量的重要通路，因此固晶层中的环氧树脂胶必须具有良好的耐热性，确保芯片工作过程中固晶底胶不会因为高温而变脆开裂失效。 

  

5. 热膨胀系数 

导电银胶的基体是环氧树脂类材料，热膨胀系数比芯片和支架都大很多，在灯珠的冷热冲击使用环境中，会因为热的问题产生应力，温度变化剧烈的环境中效应将更为加剧，胶体本身有拉伸断裂强度和延展率，当拉力**过时，那么胶体就裂开了。固晶胶的在界面处剥离，散热急剧变差，芯片产生的热不能导出，结温*升高，大大加速了光衰的进程。因此为了避免银胶开裂的现象，对导电银胶的热膨胀系数的来料检验尤为重要。 




案例分析（一）： 

某公司的LED灯珠可靠性出现问题，通不过LM-80认证，委托金鉴查找失效原因。金鉴通过对不良灯珠作解剖分析，发现固晶胶出现严重的分层现象，即树脂沉在下面，银粉浮在上面，与基板接触的不是银粉，而是树脂，这样会增加灯珠的热阻，降低产品的可靠性。我们建议该公司加强对胶水的来料检验，规范胶水的使用工艺。 




  
扫描电镜图片显示银胶分层 




案例分析（二）： 

某客户灯珠出现死灯现象，委托金鉴分析原因。金鉴对灯珠解剖分析发现导电银胶存在分层现象，部分银粉沉入到底部，形成致密的一层。银微粒含量过高，被连结树脂所裹覆的几率低，固化成膜后银导体的粘接力下降，出现开裂现象，电性不再提高，电阻值增大，进一步影响芯片散热，如此恶性循环后，较终导致固晶层与支架之间完全剥离，导电通路被断开，并造成灯珠死灯失效。我们建议客户加强银胶的来料检验，规范银胶的使用工艺。 




 

                                                       金鉴对灯珠解剖分析发现导电银胶存在开裂分层现象 




案例分析（三）：
某客户的灯珠出先Vf过高的现象，委托金鉴查找失效原因。金鉴对导电银胶做来料检验，发现银胶的体积电阻率过高是此次失效的原因。 



附：导电胶通过向基体树脂中加入具有导电性的粒子，从而使其具有导电性及粘接性。因此，导电胶一般由高分子树脂、稀释剂、固化剂、促进剂、导电填料以及其它的添加剂等组成。如表所示。