LED硫化是如何产生的?

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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,我们来谈一谈“如何正确认识LED硫化”的问题。

 

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硫化如何避免?

 

全球知名半导体制造商ROHM发布了业界首款完全无银的高亮度红色LED“SML-Y18U2T”,大幅度的提高了汽车灯具尤其是刹车灯在严酷环境下使用的可靠性。

 

为了挑战硫化给汽车LED刹车灯等带来的麻烦和问题,ROHM近日强势推出业界首款抗硫化无银高亮度红色LED“SML-18U2T”。光学模块生产本部LED制造部商品企划组组长吉田晃久介绍说,它非常适用于汽车刹车灯的防硫化对策,有助于提高长期的可靠性。

 

“SML-18U2T”是用金等其他材料取代了以往晶片键合焊膏及框架所使用的银,实现了完全无银化。此举消除了由于银受到腐蚀而引起LED亮度衰减现象,可提高应用的可靠性。

 

一直以来,存在元件晶片键合所用的焊膏部位变黑导致LED发光强度降低的问题。但是,ROHM利用从元件到封装垂直统合型生产体制的优势,晶片键合采用金锡(AuSu),引线采用金,框架采用金钯(AuPd),实现了完全无银化,从而使产品同时具备高亮度与优异的抗硫化性能。

 

5、LED硫化现象中的硫从何而来?

 

a、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;

 

b、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;

 

c、含硫橡胶的电源线以及橡胶类的绝缘包装塑料;

 

d、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;

 

e、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;

 

f、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?

 

a、由于硅胶具有透氧透湿特性,封装企业应从产品工艺上选用分子间隙小、气密性好、抗硫化能力高的硅树脂作为封装胶水;

 

b、应用端需要对PCB板硫含量进行控制;

 

c、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;

 

d、选用不含硫的表面清洁材料及辅料;

 

e、LED元件、LED应用产品避免与含硫物质存放在同一空间环境。

 

总之,只要正确地认识LED硫化现象,并且注意规避,选取高质量的LED,LED硫化问题将最终得到有效解决。

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