知识:如何正确认识LED硫化?

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在生产、使用LED产品的过程中,我们经常会遭遇“产品硫化导致产品失效”等问题,这些问题给客户和生产厂家都带来一定损失,可以说,封装厂商几乎是谈硫色变。今天,我们就来谈一谈“如何正确认识LED硫化”的问题。
 
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1.什么是LED硫化现象?
 
LED硫化现象,指的是由于环境中的硫(S)元素在一定温度与湿度条件下,其中-2价的硫与+1价的银发生化学反应生成黑色Ag2 S的过程。银对硫有很强的亲和力,加热时可以与硫直接化合成Ag2 S。
 
硫化反应方程式:2Ag+S Ag2 S
 
2.LED硫化现象产品会发生什么变化?
 
出现硫化反应后,产品功能区会黑化,光通量会逐渐下降,色温出现明显漂移。
 
3.LED硫化一般发生在什么时候?
 
对于封装企业而言,它们往往接获到的信息都是产品失效,基本都是客户端已经发生硫化异常后的信息反馈。通过与客户了解和现场勘察确认,我们发现,硫化异常有两种途径:一是出现在客户端通电老化与储存过程中;二是在客户端过回流焊流后。
 
4.LED硫化一般发生在什么产品上?
 
通过市场及客户端调查,可以发现,发生LED硫化的产品一般为TOP LED,而与选择什么芯片无关。TOP LED气密性能受制于外壳材质、外封胶体与外壳结核性能。
 
目前,TOP系列白光LED为达到有效散热效果,降低光衰率,普遍采用高分子有机硅、硅树脂作为密封胶,而硅胶具有透氧透湿性,在耐高温方面尽管优于环氧树脂,但密封性不佳。这就出现了当TOP LED与含硫物质接触时,硫元素极易渗入LED支架功能区,从而发生镀银层被硫化的现象。
 
5.LED硫化现象中的硫从何而来?
 
  • 电源:LED内置电源里含有二、三十种原物料,电源发热时,这些物料会挥发出含硫\氯\溴气体,它们与含氮水汽结合时,会生成腐蚀性的有害气体,对LED造成腐蚀;
  • PCB板:市面上生产的线路板均有一定含量的硫元素残留,尽管PCB线路板生产厂家在制程工艺中会清洗板材,消除含硫化学溶剂的残留,但普通的生产工艺较难完全清洗干净;
  • 含硫橡胶的电源线以及橡胶类的绝缘包装塑料;
  • 含卤素阻燃剂物料:印刷线路板、外壳、塑胶、铝基板绝缘层:PBB、PBDE、TBBP-A、PCB、六溴十二烷、三溴苯酚、短链氯化石蜡等卤素化合物经常作为阻燃剂,应用于印刷线路板、外壳、塑胶等物料。这些物料受热到一定温度时,会挥发出含卤气体,含卤气体与含氮水汽结合时,会生成腐蚀性的有害气体,对LED造成腐蚀;
  • 锡膏助焊剂:助焊剂里的活化剂成分通常含有少数卤素或有机酸成分,而卤素通常使用的是溴/氯,能使银变成黑色溴化银/氯化银;
  • 油墨:PCB板上的绿油、铝基板上的白油、字符、灯具和散热器上的油漆都可能含硫。
6.如何预防LED硫化问题的发生?
 
  • 由于硅胶具有透氧透湿特性,封装企业应从产品工艺上应选用分子间隙小、气密性好、抗硫化能力高的硅树脂作为封装胶水;
  • 应用端需要对PCB板硫含量进行控制;
  • 由于硫在高温状态下较为活跃,应用端在进行表面贴装工艺前,可预先将PCB板过一次高温回流后再做表面清洁处理。
 
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