一種led燈金屬基底低溫焊接獲得高溫使用性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種LED燈金屬基底低溫焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LED是把電能轉(zhuǎn)化為光能的電子元器件，當前的發(fā)展水平，LED僅能把30%左右的電能轉(zhuǎn)化為光能，其余70%都以光能的形式散發(fā)。由于LED芯片發(fā)光的衰減性和壽命都受溫度的影響較大，所以LED的散熱功能成為影響LED性能和壽命的關(guān)鍵因素。而LED的焊接技術(shù)，則是決定LED芯片所發(fā)出的熱量能否快速散發(fā)的重要環(huán)節(jié)。
[0003]目前LED的焊接技術(shù)主要有兩種:一是用電烙鐵手工焊接，燈珠底部用導(dǎo)熱硅脂作為熱量的傳導(dǎo)介質(zhì)，這種方法生產(chǎn)效率低，由于導(dǎo)熱硅脂的導(dǎo)熱系數(shù)一般小于3，熱量傳導(dǎo)慢容易造成熱量大量沉積，最終芯片燒毀。另一種是采用焊錫膏做介質(zhì)，用回流焊進行焊接，這種方法可以實現(xiàn)LED的燈珠底部與基板之間的焊接，但是由于回流焊接曲線的溫度一般最高點在240 °C?260°C，這種焊接方式效率高，可批量進行，由于導(dǎo)熱媒介主要成分是錫，所以散熱效果較第一種要提高。
[0004]但現(xiàn)有LED燈金屬基底的焊接存在以下幾個缺陷:
[0005]—、用電烙鐵手工焊接，生產(chǎn)效率低，由于導(dǎo)熱硅酯的導(dǎo)熱系數(shù)一般小于3，熱量傳導(dǎo)慢容易造成熱量大量沉積，最終芯片燒毀；
[0006]二、用回流焊接方法由于溫度較高，會造成LED光源中的熒光粉不穩(wěn)定，形成色溫漂移，也會產(chǎn)生一定的光衰，造成光效率下降；
[0007]三、由于回流焊的高溫會使LED芯片中的膠水膨脹，使芯片的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，內(nèi)部的金線容易拉斷或焊點虛焊，導(dǎo)致LED燈的整體壽命不長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有LED燈金屬基底的焊接存在生產(chǎn)效率低，熱量傳到慢，造成芯片燒毀，焊接溫度高和導(dǎo)致LED等的整體壽命不長的問題，而提供一種LED燈金屬基底低溫焊接獲得高溫使用性能的方法。
[0009]—種LED燈金屬基底低溫焊接獲得高溫使用性能的方法是按以下步驟完成的:
[0010]一、制備待焊件:將釬料制成粒徑為20μηι?30μηι顆粒，得到粒徑為20μηι?30μηι的釬料顆粒;再將粒徑為20μπι?30μπι的釬料顆粒和助焊劑混合均勻，得到焊料;將焊料置于LED燈金屬基底與基底板的焊縫間隙中，得到待焊件；
[0011]步驟一中所述的焊料中粒徑為20μπι?30μπι的釬料顆粒與助焊劑的質(zhì)量比為(8?10):1；
[0012]二、將待焊件在溫度為80°C?90°C下預(yù)熱2min?3min，得到預(yù)熱后的待焊件；
[0013]三、在超聲波頻率為20kHz?10kHz、振幅為Ιμπι?50μπι和釬焊溫度為100 °C?110°C的條件下對預(yù)熱后的待焊件的釬焊部分進行超聲釬焊0.1s?60s，完成初步釬焊，得到焊接面；
[0014]四、在超聲波頻率為20kHz?100kHz、振幅為Ιμπι?50μπι和溫度為90°C?100°C的條件下對焊接面進行超聲波振動60s?120s，再在60s內(nèi)將焊接面的溫度降到50°C以下，即完成LED燈金屬基底低溫焊接獲得高溫使用性能的方法。
[0015]本發(fā)明的原理:
[0016]超聲波作用于接觸面時，會產(chǎn)生每秒幾萬次的高頻振動，這種達到一定振幅的高頻振動，通過焊件把超聲能量傳送到焊區(qū)，由于焊區(qū)即兩個焊件的交界面處聲阻大，因此會產(chǎn)生局部高溫。在環(huán)境恒溫的狀態(tài)下，一時還不能及時散發(fā)，聚集在焊區(qū)，致使待焊件的焊接面間的焊料迅速熔化，使其融合成一體。當超聲波停止作用后，將溫度迅速下降，使其凝固成型，這樣就形成一個堅固的分子鏈，達到焊接的目的，焊接強度能接近于原材料強度。
[0017]本發(fā)明中加入粒徑為20μπι?30μπι的釬料顆粒是為了增加焊接面的振動的摩擦力，以實現(xiàn)溫度的快速攀升，達到焊接溫度;本發(fā)明中使用助焊劑作用主要是清除焊料和被焊母材表面的氧化物，使金屬表面達到必要的清潔度;它防止焊接時表面的再次氧化，降低焊料的表面張力。
[0018]本發(fā)明中使用超聲波對LED燈金屬基底和基底板進行焊接，使得焊接過程很短暫，并且可以在相對低的環(huán)境溫度下進行，所以可以保證光源的各項光指標與焊接前一致，不會受到焊接過程的高溫損傷。主要體現(xiàn)在色溫恒定，封裝膠不會膨脹變型，芯片發(fā)光性能不會發(fā)減。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0020]一、本發(fā)明的焊接溫度由現(xiàn)有技術(shù)中的回流焊接的最高峰值溫度260°C降低到1100C，極大的減少了焊接過程中對LED芯片的損傷，提高了LED燈的燈珠封裝膠水和熒光粉等材料的穩(wěn)定性，降低了光衰，有效延長了 LED燈珠的使用壽命；
[0021]二、本發(fā)明的低溫焊接工藝使用了金屬作為導(dǎo)熱介質(zhì)，導(dǎo)熱效果有明顯提升，可使得LED芯片在發(fā)光過程中所產(chǎn)生的熱量迅速的散發(fā)出去，避免了熱量的大量沉積所導(dǎo)致的死珠，芯片燒毀等現(xiàn)象；
[0022]三、本發(fā)明的方法，焊接周期短，比現(xiàn)有方法減少了15%?20%的時間；
[0023]四、使用本發(fā)明方法焊接后的LED燈金屬基底與基底板，焊接后的接頭強度為1.81^/0112?2.01^/0112，與現(xiàn)有方法比，接頭強度提高了20%?30% ；
[0024]五、使用本發(fā)明的焊接方法，LED芯片的損傷率降低了80%?90%;
[0025]六、使用本發(fā)明的方法焊接后，LED燈的光衰為O，與其他方法相比，光衰降低了3%?5% ;
[0026]七、使用本發(fā)明的方法焊接后，LED燈的的使用壽命增加了55%?60%。
[0027]本發(fā)明可獲得一種LED燈金屬基底低溫焊接獲得高溫使用性能的方法。
【附圖說明】
[0028]圖1為實施例一步驟一中所述的待焊件的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1中I為光學透鏡，2為LED芯片，3為LED燈金屬基底，4為正負極引角，5為焊料，6為基底板。
【具體實施方式】
[0029]【具體實施方式】一:本實施方式是一種LED燈金屬基底低溫焊接獲得高溫使用性能的方法是按以下步驟完成的:
[0030]一、制備待焊件:將釬料制成粒徑為20μηι?30μηι顆粒，得到粒徑為20μηι?30μηι的釬料顆粒;再將粒徑為20μπι?30μπι的釬料顆粒和助焊劑混合均勻，得到焊料;將焊料置于LED燈金屬基底與基底板的焊縫間隙中，得到待焊件；
[0031]步驟一中所述的焊料中粒徑為20μπι?30μπι的釬料顆粒與助焊劑的質(zhì)量比為(8?10):1;
[0032]二、將待焊件在溫度為80°C?90°C下預(yù)熱2min?3min，得到預(yù)熱后的待焊件；
[0033]三、在超聲波頻率為20kHz?10kHz、振幅為Ιμπι?50μπι和釬焊溫度為100 °C?110°C的條件下對預(yù)熱后的待焊件的釬焊部分進行超聲釬焊0.1s?60s，完成初步釬焊，得到焊接面；
[0034]四、在超聲波頻率為20kHz?100kHz、振幅為Ιμπι?50μπι和溫度為90°C?100°C的條件下對焊接面進行超聲波振動60s?120s，再在60s內(nèi)將焊接面的溫度降到50°C以下，即完成LED燈金屬基底低溫焊接獲得高溫使用性能的方法。
[0035]本實施方式的原理:
[0036]超聲波作用于接觸面時，會產(chǎn)生每秒幾萬次的高頻振動，這種達到一定振幅的高頻振動，通過焊件把超聲能量傳送到焊區(qū)，由于焊區(qū)即兩個焊件的交界面處聲阻大，因此會產(chǎn)生局部高溫。在環(huán)境恒溫的狀態(tài)下，一時還不能及時散發(fā)，聚集在焊區(qū)，致使待焊件的焊接面間的焊料迅速熔化，使其融合成一體。當超聲波停止作用后，將溫度迅速下降，使其凝固成型，這樣就形成一個堅固的分子鏈，達到焊接的目的，焊接強度能接近于原材料強度。
[0037]本實施方式中加入粒徑為20μπι?30μπι的釬料顆粒是為了增加焊接面的振動的摩擦力，以實現(xiàn)溫度的快速攀升，達到焊接溫度;本實施方式中使用助焊劑作用主要是清除焊料和被焊母材表面的氧化物，使金屬表面達到必要的清潔度;它防止焊接時表面的再次氧化，降低焊料的表面張力。
[0038]本實施方式中使用超聲波對LED燈金屬基底和基底板進行焊接，使得焊接過程很短暫，并且可以在相對低的環(huán)境溫度下進行，所以可以保證光源的各項光指標與焊接前一致，不會受到焊接過程的高溫損傷。主要體現(xiàn)在色溫恒定，封裝膠不會膨脹變型，芯片發(fā)光性能不會衰減。
[0039]本實施方式的優(yōu)點:
[0040]—、本實施方式的焊接溫度由現(xiàn)有技術(shù)中的回流焊接的最高峰值溫度260°C降低到110°C，極大的減少了焊接過程中對LED芯片的損傷，提高了LED燈的燈珠封裝膠水和熒光粉等材料的穩(wěn)定性，降低了光衰，有效延長了 LED燈珠的使用壽命；
[0041]二、本實施方式的低溫焊接工藝使用了金屬作為導(dǎo)熱介質(zhì)，導(dǎo)熱效果有明顯提升，可使得LED芯片在發(fā)光過程中所產(chǎn)生的熱量迅速的散發(fā)出去，避免了熱量的大量沉積所導(dǎo)致的死珠，芯片燒毀等現(xiàn)象；
[0042 ]三、本實施方式的方法，焊接周期短，比現(xiàn)有方法減少了 15 %?20 %的時間；
[0043]四、使用本實施方式方法焊接后的LED燈金屬基底與基底板，焊接后的接頭強度為1.81^/0112?2.01^/0112，與現(xiàn)有方法比，接頭強度提高了20%?30% ；
[0044]五、使用本實施方式的焊接方法，LED芯片的損傷率降低了80%?90%;
[0045]六、使用本實施方式的方法焊接后，LED燈的光衰為0，與其他方法相比，光衰降低了3% ?5%;
[0046]七、使用本實施方式的方法焊接后，LED燈的的使用壽命增加了55%?60%。
[0047]本實施方式可獲得一種LED燈金屬基底低溫焊接獲得高溫使用性能的方法。
[0048]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實