Problemstellung: Ablösungen an LED-Platinen

LED-Platinen, die bei Frontscheinwerfern von Automobilen Verwendung finden, wurden am IKV im Rahmen eines Forschungsprojekts über ein LSR-Spritzgießverfahren mit einer Silikonoptik versehen. Trotz konstanter Prozessparameter traten an bestimmten Platinenchargen Ablösungen der Silikonkomponente im Bereich des LED-Chips auf, wodurch die gewünschte Lichtstreuung nicht mehr gegeben war. Zusätzlich wurden teilweise trübe Schlieren in der Silikonoptik beobachtet. Geeignete Untersuchungen sollten zur Ursachenermittlung der Ablösungen beitragen.

Methodik: Mikroskopische Untersuchungen

  • Makroskopische und mikroskopische Fehlerbilddokumentation
  • Laserkonfokalmikroskopische Untersuchung auffälliger Bereiche
  • Feldemissionsrasterelektronenmikroskopische (engl. FESEM) Untersuchung von Querschliffen durch den Schadensbereich betroffener Linsen in Kombination mit der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (engl. EDX)

Ergebnis: Verunreinigungen und chargenabhängige Werkstoffschwankungen der LED-Platinen

Im Bereich der Ablösungen wurden an freigelegten Bauteilen sowohl auf der Silikonoptik als auch auf den Platinen Fremdpartikel detektiert. In unmittelbarer Nähe der LED-Chips konnte eine fluidartige Kontamination beobachtet werden. Trübe Schlieren in der Silikonoptik haben aufgrund des Verlaufs ihren Ursprung offensichtlich an der LED-Platine.

Lichtmikroskopische Untersuchungen an weiteren LED-Platinen zeigten Verschmutzungen  an Neuteilen in Folge eines ungenügenden Transportschutzes. Die Schlierenbildung findet wahrscheinlich während des Spritzgießvorgangs statt und ist vermutlich auf eine Wechselwirkung zwischen Silikonmasse und Einbettmasse der LED-Chips zurückzuführen

Die EDX-Untersuchung belegte die Verwendung unterschiedlicher Werkstoffe im Bereich der LED-Chips. Die Ablösungen konnten einer Charge zugeschrieben werden, bei der Komponenten aus alternativen Werkstoffen eingesetzt wurden. Bei der unauffälligen Charge wurden unter anderem Germanium und Silizium verwendet, die Charge mit auftretenden Ablösungen wies Silizium und Magnesium auf.

Mithilfe dieser Untersuchungen konnten die Fehlerursachen unmittelbar abgestellt werden.

>> Alle Praxisbeispiele in der Übersicht anzeigen

Christoph Zekorn

Mikroskopische Analyse Laborleiter Mikroskopische Analyse +49 241 80-28341 christoph.zekorn@ikv.rwth-aachen.de

Haben Sie Fragen zum Thema Mikroskopie? Dann freue ich mich auf Ihre Nachricht oder Ihren Anruf.