3 方面搞定 LED 硫化问题的预防

2017-10-10 13:21

LED在生产使用过程中经常遇产品硫化导致产品失效,给客户和厂家带来重大损失。特别是SMD LED和大功率LED,在制造过程中都大量的使用硅胶和硅胶改性材料等高分子材料,成为产品硫化的重灾区。如何在制造和使用过程中预防LED硫化,已经成为各个LED厂家共同面对的问题。

LED硫化是指由于硫(S),或含硫物质在一定的温度,湿度条件下,其中-2价的硫与+1价的银发生化学反应,生成黑色的硫化银的过程。由于有机硅材料封装的LED产品具有高度透湿透氧的特性,所以LED硫化导致产品失效在此类产品中尤其严重。


LED产品硫化主要发生在以下环节中,第一,LED生产过程中。原材料、成品被硫化,是可预防的,发生几率也偏低;第二,SMT过程中。成品被硫化,可预防,发生机率高;第三,使用过程中。成品被硫化,可预防,发生机率高。

1生产过程中被硫化的预防

防止LED硫化的第一个环节在生产制造过程中。下面以硅材料封装的SMD举例说明在生产过程中LED可能被硫化的材料:


①镀银支架被硫化,支架发黄发黑失去光泽,固晶工序,可靠性降低;

②银胶被硫化,银胶发黑,颜色暗淡,固晶工序,可靠性降低或失效;

③硅性质固晶胶被硫化,导致固化阻碍,无法完全固化,固晶工序,粘结力下降或失效;

④硅性质点粉胶被硫化、导致固化阻碍,无法完全固化,点胶、点粉、封装工序、产品失效;

⑤荧光粉含硫,导致固化阻碍,点粉工序,产品失效。

在生产过程中的硫化现象主要发生在固晶和点胶封装工序。发生硫化的主要是含银的材料和硅性膜材料。在生产过程中一定要非常注意这两个环节的硫化预防。


可能产生硫化污染的主要有:


含硫手套、手指套、含硫口罩、含硫PCB、含硫清洗剂、被硫化的烤箱、被硫化的料盒、夹治具等。


预防方法是使用:


脱硫手套、手指套、无硫口罩、清洗、脱硫后再使用,无硫清洗剂,独立烘烤,设置专用无硫烤箱,分开使用,区分无硫料、盒夹治具。

从以上分析可以看出,在LED生产制造过程中,主要是预防为主,要防止容易被硫化的原材料(银材质、硅材质)在生产作业过程被含硫的工具、夹治具、手套、口罩等含硫材料污染导致硫化。


最佳预防措施是在生产过程中,尽量不使用含硫的材料和夹治具以及其它含硫的辅助工具和材料。LED的生产环境基本上是在全无尘车间,对环境中硫的隔绝非常高,只要做好生产中含硫材料、夹治具、辅料的隔离措施,在生产中一般不会轻易被硫化。

2SMT过程中被硫化的预防

在SMT过程中被硫化,是LED产品硫化最严重的一个环节,主要是因为在SMT过程中会遇到大量含硫的材料,在检测过程中发现PCB板、锡膏、洗板水、其它灌充胶均存在硫元素的记录,在SMT作业过程中这些材料会与LED一起进回流炉,在回流后放置一段时间后会出现支架镀银部分发生黑化,主要是含硫的物质在回流过程中渗入LED里面,导致银被硫化,产品失效。

市面上的PCB类产品都不同程度的含硫,尽管PCB厂家在生产制造过程中会清洗板材来进行脱硫处理,但是一股较难完全清除干净。因此,在SMT作业时,需要对PCB板含硫量进行质量管控、一般以PCB铜箔以上含硫量最高不超过千分之五为上限。

鉴于硫在高温环境下比较活跃,在SMT作业时,可预先将PCB板过一次高温回流炉再做一次表面清洁处理,以降低PCB板表面的含硫量。如果工艺不允许,可在SMT前直接进行PCB表面清洗。回流完成后还要对产品表面进行一次清洗,通过清洗板面和焊接点降低LED硫化的机率。在清洗时需要选择不含硫和不含其它酸性的清洗剂。

在SMT作业过程中,要防止使用含硫的材料对LED造成硫化,还要防止使用被硫化的夹治具和机器。最好是分开使用,最好是建立单独的无硫SMT生产线或生产车间、保证在做LED类产品SMT的过程中产品不受硫化污染,

再来研究胶水的成份,一般作为LED的灌封胶水,主要有两类,一种是低折射率(通常在1.43左右),甲基性胶水,价格比较低,但透水透气性较强,因此这类胶水发生硫化的机率很高,第二种则是苯基性胶水,折射率较高(通常在1.5以上)、价格很贵,因为其分子结构比较复杂,水和气体是很难进入到里面去的,防硫化的能力很高。


如果用甲基性胶水封的LED,出厂时本身就相当于携带了病根,客户使用时遇到满足任何一个可以导致LED硫化的条件时,都会造成其病情激发,导致LED产生硫化。而采用苯基性胶水封装的LED、本身出厂时就会强壮,没有任何病因携带,所以在应用时,就不会产生硫化现象。

3使用过程中被硫化的预防

硫是一种非常常见的无味的非金属,纯的硫是黄色的晶体,又称做硫磺。硫有许多不同的化合价,常见的有-2,0,+4,+6等。在自然界中它经常以硫化物或硫酸盐的形式出现,它是多种氨基酸的组成部分,由此是大多数蛋白质的组成部分。


它主要被用在肥料中,也广泛地被用在火药、润滑剂、杀虫剂和抗真菌剂中。可用来制造硫酸、亚硫酸盐、塑料、搪瓷、合成染料、硫化橡胶、漂白剂、药物、油漆等等。


在生活和生产中,我们无处不在接触硫和含硫元素的物品,所以我们在日常生活中使用LED产品的时候需要特别注意,防止LED灯具或其它产品被硫化。LED原件、LED应用产品应避免与含硫物质存放在统一环境中,LED应用半成品、成品,如果未经过密封处理,应避免暴露在自然环境下,特别是要避免暴露在酸性环境下。

摘自《LED 产品生产使用过程中硫化的预防》作者刘战清


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