大量失效分析案例證明，LED封裝器件的死燈失效絕大多數來自于引線連接的電氣回路斷開所造成，這與不良的引線鍵合或由于引線鍵合引入的隱患有著莫大的關系。誠然，在焊線工藝里，質量上乘的相關材料、性能穩定的設備、合理的程序參數以及技術員熟練的操作，是保證生產出高品質的焊線半成品的主要因素，但同時，我們不得不關注另外一個對引線鍵合品質有著重要影響的角色：瓷嘴。瓷嘴雖小，可謂五臟俱全，它有著非常精細的結構，各個結構又有著嚴密的參數，它與程序參數一起對于植球、切線后的形貌、焊接質量起著決定性的作用。

目前，市場上可選用的瓷嘴品類繁多，質量層次不齊，并有不同的規格可供不同的應用場合的需求。因此，對于封裝廠家來說，如何選用一款規格合適的瓷嘴，對于提高焊線質量和提高燈珠整體可靠性有著非常重要的作用。另外瓷嘴長期使用后會有磨損，若繼續使用，必將帶來連接強度下降、線弧刮傷等方面的隱患，因此，封裝廠必須結合實際情況對瓷嘴壽命做科學的，制定合理的瓷嘴壽限。

金鑒實驗室作為國內一家專注于LED材料分析的實驗室，采用微區分析設備和手段，可對瓷嘴微觀結構進行觀察和測量，結合該瓷嘴焊線后半成品引線鍵合質量的分析和評價，可以對瓷嘴選用是否合適、瓷嘴壽限等項目給出極具價值的參考意見，幫助客戶提升引線鍵合質量，生產出高可靠性、高品質的LED產品。

LED焊線瓷嘴嘴尖結構及參數

在目前的LED封裝焊線工藝中，主流的焊線技術采用的是熱壓超聲鍵合技術。所謂熱壓超聲鍵合，是指將引線末端采用電子打火棒打火燒結成金屬球，再利用瓷嘴經由超聲波振蕩能量在一定的焊接壓力下，讓焊球與焊墊產生相對的摩擦運動，并借由快速摩擦產生的能量使焊球發生塑性變形，并與焊墊達到離子程度的熔接。由于瓷嘴對于焊接過程中植球和切線的塑型、線弧成形以及鍵合強度起著至關重要的作用，因此其選用是否合適及使用壽命管控是否恰當，將對LED封裝成品質量和可靠性起著決定性的影響。

例如，CD（倒角直徑）、ICA（內倒角角度）對植球后塑型有重要影響。

CD、ICA對植球后塑型的影響

又例如，OR（外弧半徑）、FA（面角）大小對切線后魚尾長度、契面是否平緩均有影響。

OR、FA大小對切線后魚尾的影響

服務客戶：封裝廠，設備廠

金鑒實驗室項目：

檢測項目一：瓷嘴甄選

新品或新工藝導入時，焊線工藝中要選用一款合符規格的新瓷嘴來匹配鍵合絲，這對于焊接出質量上乘的焊線半成品至關重要。傳統的做法是根據經驗值或進行打樣驗證來甄選（一般選擇標準H=1.2~1.5WD）。但是，誠如上述，實際上瓷嘴頭部有著極其復雜精密的參數和結構，他們都對于植球和切線的塑型、成形以及鍵合強度起著決定性的影響，這種傳統的甄選方法，不僅太過粗糙，而且對焊接出的半成品無法，更無法保證其質量，若選擇不合適，輕則造成焊接設備斷線頻繁，降低效率，耽誤工時；重則引入連接隱患，引線連接強度低，成品測試或使用時，冷熱沖擊后出現死燈等異常，造成嚴重損失。金鑒實驗室采用微區分析設備和手段，可對瓷嘴精細參數和結構（瓷嘴的參數檢測包括：L、 H 、CD、IC、ICA、T、OR、FA、IBT、OT ），以及焊接半成品進行微觀觀察和分析，并對焊接質量作出綜合，協助客戶選擇參數合適的瓷嘴以焊接出高質量的焊線半成品。

檢測項目二：瓷嘴磨損分析及壽命制定

瓷嘴長期使用后會有磨損，嘴尖結構也隨之被破壞，若繼續使用，焊接出的引線必將帶來連接強度下降、線弧刮傷等方面的風險和隱患，因此，必須結合實際情況制定嚴格的使用壽限，壽命點數到后，應該及時更換新的瓷嘴。在LED封裝廠，對于壽命的管控亦大多采用經驗值，或采用實驗驗證結合推拉力測試數據統計出結果，然后在機臺上設置壽命點數，瓷嘴到壽限后，機臺自動報警提示更換。但是，由于所使用材料材質存在差異，以這種經驗值或統計結果制定的瓷嘴壽命非常不，壽命制定過長，磨損嚴重后將帶來焊接隱患，壽命制定過短，又造成極大的成本浪費。金鑒實驗室采用微區分析設備和手段，可對瓷嘴磨損情況、焊接半成品等進行觀察和分析，協助客戶制定準確合適的瓷嘴使用壽限。

案例分析：

一。瓷嘴甄選

LED焊線瓷嘴形貌圖及元素

市場上有品類繁多的瓷嘴型號可供選擇，其品質好壞（如耐磨損性能等）將對引線焊接工藝產生直接影響。金鑒實驗室可以對瓷嘴工作面區域檢測和分析，還可以對瓷嘴焊接一定點數后工作面區域磨損情況進行觀察和，為客戶甄選一款適合的瓷嘴給出合理的參考意見。如上圖所示，某客戶通過檢測后的綜合對比選用的某款型號的瓷嘴，其采用Al2O3 （紅寶石）材質，工作面進行粗化處理，有利于改善焊點鍵合強度。

二。瓷嘴對植球的影響

線頸部位形貌缺陷效果圖

瓷嘴選擇是否合適，對于植球后球形貌、鍵合質量等有著重要影響。金線之線徑與瓷嘴之孔徑未恰當匹配，會造成植球后線頸部損傷或缺陷，并對該處接強度造成惡劣影響，在冷熱沖擊的測試或使用環境下，導致B點疲勞失效，并最終導致電氣連接回路出現虛接觸甚至開路，造成燈珠閃爍或死燈不良。

某封裝廠生產的LED燈珠在老化階段出現大量的死燈現象，委托金鑒實驗室進行分析。不良樣品開封后發現均為B點斷開，對同批次的良品燈珠開封后也發現引線在線頸部普遍存在缺陷，表現為線頸部形貌異常或損傷，后對所使用瓷嘴送測，發現確實是由于瓷嘴選用不當導致焊線后縮徑現象嚴重，金鑒實驗室在測試后給出合理的和建議，幫助客戶解決了問題。

三。瓷嘴對切線形成魚尾的質量的影響

LED焊線瓷嘴對切線形成魚尾的影響

瓷嘴選擇是否合適還對切線形成魚尾的質量也有著至關重要的影響。某封裝廠LED產品老化后出現大量死燈現象，委托金鑒進行分析。我們將樣品開封后對二焊點觀察，發現二焊點存在引線連接隱患：魚尾壓合面積小，D點有裂紋。對焊點側面觀察，發現魚尾契面陡峭，長度短小。綜合判定，我們認為出現這種現象極有可能為所使用瓷嘴規格不恰當（如瓷嘴outside radius過大）或瓷嘴壽命管控不當等原因造成二焊點切線后魚尾契面角度大，過渡不平滑，并導致魚尾壓合面積小，D點連接強度低。因此，我們建議客戶對所使用瓷嘴作進一步檢測和。

四。瓷嘴對金線的影響

LED焊線瓷嘴造成的表面機械刮傷

LED焊線瓷嘴造成的表面機械刮傷

金鑒實驗室通過大量的失效案例發現，瓷嘴磨損嚴重后，內倒角結構被破壞，還會造成金線表面機械刮傷，嚴重時將對引線連接可靠性造成威脅：金線被刮傷后，引線損傷部位截面積變小、電流密度加大，使損傷部位易被燒毀熔斷；同時，金線被刮傷后，還會造成損傷處抗機械應力的能力降低，極易造成引線損傷處斷裂失效。另外，瓷嘴磨損嚴重后也會對線弧成型造成影響。

五。瓷嘴對焊點的影響

的焊點形貌

引線鍵合主要起到電氣連接的作用，而引線中的一、二焊點是引線連接中經常出現問題的環節，因此，其連接強度必須保證。瓷嘴選擇是否合適、壽命管控是否恰當對于焊點焊接質量的好壞有著重要的影響，如圖所示，某封裝廠經過金鑒實驗室的瓷嘴項目檢測后，選擇合適的瓷嘴匹配恰當的參數焊接出的一、二焊點球形形貌漂亮、魚尾契面過渡光滑，無制程引入缺陷，因此，引線連接可靠性較高。

責任編輯：tzh