2025-03-28
Mechanische Struktur charakteristisch
Mechanische Struktureigenschaften
Erstens mechanische Strukturmerkmale
1.1 Typkapselungsarchitekturtyp
| Einkapselungsform | Strukturelle Merkmale | Mechanischer Stärkeindex | Typisches Anwendungsszenario |
| Lampentyp | Epoxidbeschichtete + Metallleitungen | Biegefestigkeit <5n<5N | Pilotlicht, dekorative Beleuchtung |
| SMD -Typ | Keramik/Metallsubstrat + Silikonpaket | Scherfestigkeit> 10 n/mm² | Hintergrundbeleuchtung, allgemeine Beleuchtung |
| COB -Typ | Die mehreren Chips sind direkt an das Aluminiumsubstrat gebunden | Starke thermische mechanische Spannungstoleranz | Hochleistungsbeleuchtung |
| CSP -Typ | Klammer weniger Chip-Level-Paket | Ausgezeichnete Aufprallfestigkeit | Miniaturanzeige, Autolichter |
1.2 mechanische Schlüsselparameter
- Drahtbindungsfestigkeit: Golddrahtbindungskraft> 5G (MIL-STD-883 Standard)
- Pakethärte: Kieselgelpaketshärte ist normalerweise A50-70
- Matching der thermischen Expansion (CTE):
Der CTE-Unterschied zwischen dem Chip (7 ppm/℃) und dem Substrat (6-20 ppm/℃) sollte weniger als 5 ppm/℃ betragen
Zwei.Mechanische Eigenschaften von Materialien
2.1. Verpackungsmaterialleistung Vergleich
| Materialtyp | Elastizitätsmodul (GPA) | Frakturzähigkeit (MPA · m¹/²) | Maximale Betriebstemperatur |
| Epoxidharz | 2,5-3,5 | 0,6-1.0 | 120 ℃ |
| Bio -Kieselgel | 0,01-0.1 | 0,3-0,5 | 200 ℃ |
| Glaspaket | 70-90. | 0,7-1,2 | 500 ℃ |
2.2 Mechanische Eigenschaften von Substratmaterialien
- Alumina-Keramik: Biegefestigkeit 300-400mpa, Wärmeleitfähigkeit 25w/mk
- Aluminiumnitridkeramik: Biegefestigkeit 350-450 MPA, Wärmeleitfähigkeit 180 W/mk
- Aluminiumsubstrat: Zugfestigkeit 150-200 mPA, CTE 23PPM/℃
Drittens, mechanische Umweltzuverlässigkeit
3.1 Vibrations- und Stoßtest -Standards
| Testtyp | Zustandsparameter | Akzeptanzstandard |
| Zufällige Schwingung | 20-2000Hz, 10 GRMS | Kein struktureller Schaden |
| Mechanische Auswirkung | 1500 g, 0,5 ms halbe Sinuswelle | Elektrische Eigenschaften ändern sich <5%<5% |
| Drop -Test | 1,5 m Höhe freier Herbst | Aussehen intakt |
3.2 mechanische thermische Zuverlässigkeit
Temperaturzyklus -Test:
- Nach 1000 Zyklen bei -40 ℃ ~ 125 ℃ beträgt der Lichtverfall weniger als 10%
- Hauptursache des Versagens: Schweißverbindungsrisse durch CTE -Nichtübereinstimmung verursacht
Thermalschocktest:
- Flüssiger Stickstoff (77K) ← → kochendes Wasser (373K) schnelles Schalten
- 500 Testanforderungen bestanden
Vier.Failure -Modus und Mechanismus
4.1 Typischer mechanischer Fehler
- Bleibruch: Metallmüdigkeit aufgrund von Vibrationen (nach dem Coffin-Manson-Modell)
- Packungsrisse: Wärmespannung induzierte Grenzflächen-Delaminierung (JEDEC JESD22-A104 Standard)
- Lötverbindungsversagen: Wechselwirkung für Kriechenermüdung (Darveaux -Modellvorhersage)
4.2 Beschleunigter Lebensmodell
Darunter:
- NF: Anzahl der Ausfallzyklen
- Δεp: plastischer Dehnungsbereich
- F: Aktivierungsenergie (Gold Wire Bond Contract 0,5ev)
Fünf
5.1 Stressfestigkeitsdesign
- Flexible Zusammenhänge: Kupfersäule konvexe Punkte anstelle einer Golddrahtbindung (Abstand <50 & mgr; m)<50μm)
- Spannungspufferschicht: Fügen Sie Silikonkautschuk -Übergangsschicht hinzu (Reduzieren Sie die Grenzflächenspannung um 40%)
5.2 Miniaturisierungstechnologie
- 3D -Paket: Chipstapeldicke <0,5 mm<0.5mm
- Eingebettete LED: direkt im PCB verpackt (60% Dicke Reduktion)
Sechs. Test- und Standardsystem
6.1 Schlüsseltestmethoden
- Röntgeninspektion: Beobachten Sie die interne Bindungslinie-Topographie (Auflösung <1 & mgr; m)<1μm)
- Akustisches Mikroskop: Nachweis von Paket -Delaminierungsfehlern (Genauigkeit 50 μm)
- Mikro -Kraft -Tester: Messung der Lötverbindungsscherkraft (Genauigkeit 0,1 g)
6.2 Internationale Standards
- IEC 62031: Allgemeine Sicherheitsanforderungen für LED -Module
- MIL-PRF-19500: Hohe Zuverlässigkeit LED Military Standard
- JESD22-B104: Mechanische Auswirkungstestspezifikation
Sieben. Engineering Application Guide
Auswahlvorschlag:
- Hochvibrationsumgebung: CSP oder COB -Paket wird bevorzugt
- Hochtemperaturumgebung: Wählen Sie Aluminiumnitrid -Substrat + Silikonpaket
Designkriterien:
- Halten Sie den CTE -Matching -Differenz <3ppm/℃ auf<3ppm/℃
- Vermeiden Sie eine 90 ° -Scharwinkelstruktur (50% Verringerung des Spannungskonzentrationsfaktors)
Fehleranalyse:
- Wärme mechanische Spannung wird unter Verwendung der Finite -Elemente -Analyse (FEA) simuliert
- Implementierung von Weibull verteilte Zuverlässigkeit Vorhersage
Mechanische Parameterkurven für bestimmte Pakettypen (z. B. Vibrations-Ermüdungskurven für SMD-Geräte) oder eingehende Fallstudien ausführlicher sind verfügbar!
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