低温锡膏有熔点下焊接有什么影响,对产品大功率LED的散热有没有影响?

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LED应用指南---焊接作业篇
1、LED 焊接的原理
1.1、大功率LED 焊接主要包括引脚焊接和铜基座底部的焊接,引脚焊接解决的是LED 导电
通道的问题,铜基座底部焊接解决的是LED散热通道的问题.
1.2、LED是电能转换成光能和热能的电子元器件,所以必须施加正常的电流和电压才能工作,
而芯片的正负极是通过金线连接到支架引脚,所以必须将引脚正确焊接到铝基板上.
1.3、大功率LED在点亮后,会产生大量的热,若热量没能及时传导到外界,LED内部PN 结
温度就会不断升高,光输出减少,导致LED 光衰过快,最后死灯.而芯片产生的热量,90%左右
都是通过铜基座进行传导的,所以一定要做好LED铜基座的焊接.
2、LED 焊接的方式及注意事项
2.1、大功率LED 焊接主要有手工烙铁焊接和回流焊接两种（附图1-2）,手工烙铁焊接适用于
所有类型的LED,而回流焊接只适用于倒模封装的LED,透镜封装的LED 不可过回流焊,因为
PC透镜的耐温极限只有120℃左右.
图1 电烙铁图2 回流焊机
2.2、手工烙铁焊接
2.2.1、手工烙铁焊接是通过烙铁高温熔锡,将引脚同铝基板焊盘焊接到一起,同时在LED
铜基座底部和铝基板之间涂覆导热硅脂的焊接方式.
2.2.2、手工烙铁焊接不论是有铅锡线还是无铅锡线,建议焊接温度都不要超过350℃,焊
接时间控制在3-5 S,否则烙铁的高温会对芯片的PN结造成损伤.
2.2.3、烙铁焊接过程中,一定要规范操作,以避免烙铁头将模顶胶体或支架烫伤,影响
LED的正常使用,为了避免带电焊接LED,电烙铁一定要接地.
TM
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2.2.4、为了取得良好的导热效果,建议客户使用导热率不低于2W/m·K的导热硅脂,而
且涂覆时要薄而且均匀,导热硅脂不能少,但也不能过多.
2.2.5、焊接完成后,需安排人员对焊接情况进行全检,将虚焊、翘焊、偏焊等焊接
不良的LED 及时挑出并返修.
2.3、回流焊接
2.3.1、回流焊接是通过回流焊机施加高温让锡膏熔化,将LED铜基座和铝基板焊接在一
起,实现良好的导热效果的一种焊接方式.
2.3.2、建议客户使用温度稳定且控制准确的回流焊机,对于大功率LED,用8 温区和5
温区的回流焊机均可,5温区温度变化相对较快.
2.3.3、建议客户使用熔点低于180℃的低温无铅锡膏,回流最高温度不要超过210℃,因
为温度过高,对芯片PN结有破坏作用,而且可导致LED封装硅胶出现异常.
2.3.4、在回流作业之前,先要根据回流焊机的特点和锡膏的熔点进行回流温度曲线设定,
一般回流焊过程分为升温区、保温区、回流区、冷却区四个部分（附图3）.
图 3 回流焊过程图
2.3.4.1、升温区.其目的是将铝基板的温度从室温提升到锡膏内助焊剂发挥作用
所需的活性温度.但升温速率要控制在适当范围以内,如果过快,会产生热冲击,LED
可能受损；过慢,则溶剂挥发不充分,影响焊接质量.为防止热冲击对LED 的损伤,
建议升温速度为1-3℃/s.
2.3.4.2、保温区.一般为60S 左右,其目的是将铝基板维持在某个特定温度
范围并持续一段时间,使铝基板上各个区域的元器件温度相同,减少他们的相对温差,并
使锡膏内部的助焊剂充分的发挥作用,去除元器件电极和焊盘表面的氧化物,从而提高焊
接质量.如果活性温度设定过高会使助焊剂过早的失去除污的功能,温度太低助焊剂则发
挥不了除污的作用.活性时间设定的过长会使锡膏内助焊剂的过度挥发,致使在焊接时缺
少助焊剂的参与使焊点易氧化,润湿能力差,时间太短则参与焊接的助焊剂过多,可能会
出现锡球,锡珠等焊接不良.
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2.3.4.3、回流区.一般为30S 左右, 其目的是使铝基板的温度提升到锡膏的熔
点温度以上并维持一定的焊接时间,使其形成合金,完成元器件与焊盘的焊接.在这一区
域里温度设置最高,一般超过锡膏熔点20-40℃.如果温度过低将无法形成合金而实现
不了焊接,若过高会对LED带来损害,同时也会加剧铝基板的变形.如果时间不足会使合
金层较薄,焊点的强度不够,时间较长则合金层较厚使焊点较脆.
2.3.4.4、冷却区.其目的是使铝基板降温,以得到明亮的焊点并有好的外形
和低的接触角度,通常设定为每秒3-4℃.如速率过高会使焊点出现龟裂现象,过慢则会
加剧焊点氧化.理想的冷却曲线应该是和回流区曲线成镜像关系,越是靠近这种镜像关系,
焊点达到固态的结构越紧密,得到焊接点的质量越高,结合完整性越好.
2.4、倒模LED胶体没有PC透镜固定保护,而固化后的硅胶胶体本身较软,一旦受到外力作
用,胶体就容易产生移动或损伤,容易将LED 的金线拉断,造成开路死灯,所以倒模LED应用的
原则是一定要避免有外力作用在硅胶胶体上,具体如下：
2.4.1、若为自动贴片,一定要避免吸嘴撞击硅胶胶体；
2.4.2、若为手动贴片,将LED 从包装盒取出时,不能让手或其他物体碰到胶体,可用防静电
镊子夹住引脚取出；另外,建议依据胶体尺寸设计截面中空夹具,以实现在下压倒模
LED时,只是压住支架的外圈胶体,而不会压到倒模胶体；
2.4.3、在存放和周转的过程中,一定要避免包装盒受到挤压,比如,要轻拿轻放,不能让重
物放在LED的包装盒上；
2.5、为了取得理想的焊接效果,建议客户使用钢网刷锡,而且将锡膏厚度设定在0.15-0.2mm.
3、LED 焊接的其他注意事项
3.1、焊接完成后,若铝基板或焊点表面的助焊剂过多,在清除处理时,建议如下：
3.1.1、用无尘防静电碎布蘸湿无水乙醇,对铝基板上的脏污小心擦洗；
3.1.2、不可用丙酮、天那水等强腐蚀性溶剂进行清洗；
3.1.3、当LED 的倒模胶体粘有异物时,可用无尘防静电碎布蘸湿无水乙醇后,用手小
心擦洗；作业人员需戴橡胶手套,避免无水乙醇对皮肤的影响.
3.2、最后,由于每个公司所采用的设备及锡膏特性不同,所以在使用的过程中温度和时间的
设定会不同.特建议客户在使用我司产品的时候,先了解锡膏的熔点以及LED 在焊接时的耐温条
件后再适当调整回流焊机的参数,本应用指南仅供客户参考使用.