- 靜電對LED芯片造成損傷
- 死燈現(xiàn)象的原因分析
- 鑒別虛焊死燈的方法
- 做好防靜電措施
- 焊接工序也很關(guān)鍵
其一,LED的漏電流過大造成PN結(jié)失效,使LED燈點(diǎn)不亮,這種情況一般不會影響其它的LED燈的工作；
其二,LED燈的內(nèi)部連接引線斷開,造成LED無電流通過而產(chǎn)生死燈,這種情況會影響其它的LED燈的正常工作,原因是由于LED燈工作電壓低(紅黃橙LED工作電壓1.8V—2.2V,藍(lán)綠白LED工作電壓2.8—3.2V),一般都要用串、并聯(lián)來聯(lián)接,來適應(yīng)不同的工作電壓,串聯(lián)的LED燈越多影響越大,只要其中有一個LED燈內(nèi)部連線開路,將造成該串聯(lián)電路的整串LED燈不亮,可見這種情況比第一種情況要嚴(yán)重的多。
LED死燈是影響產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性的關(guān)健,如何減少和杜絕死燈,提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性,是封裝、應(yīng)用企業(yè)需要解決的關(guān)鍵問題。下面是對造成死燈的一些原因作一些分析探討,
1.靜電對LED芯片造成損傷,使LED芯片的PN結(jié)失效,漏電流增大,變成一個電阻
靜電是一種危害極大的魔鬼,全世界因?yàn)殪o電損壞的電子元器件不計其數(shù),造成數(shù)千萬美元的經(jīng)濟(jì)損失。所以防止靜電損壞電子元器件,是電子行業(yè)一項(xiàng)很重要的工作,LED封裝、應(yīng)用的企業(yè)千萬不要掉以輕心。任何一個環(huán)節(jié)出問題,都將造成對LED的損害,使LED性能變壞甚至失效。我們知道人體(ESD)靜電可以達(dá)到三千伏左右,足可以將LED芯片擊穿損壞,在LED封裝生產(chǎn)線,各類設(shè)備的接地電阻是否符合要求,這也是很重要的,一般要求接地電阻為4歐姆,有些要求高的場合其接地電阻甚至要達(dá)到≤2歐姆。
這些要求都為電子行業(yè)的人們所熟悉,關(guān)健是在實(shí)際執(zhí)行時是否到位,是否有記錄。據(jù)筆者了解一般的民營企業(yè),防靜電措施做得并不到位,這就是大多數(shù)企業(yè)查不到接地電阻的測試記錄,即使做了接地電阻測試也是一年一次,或幾年一次,或有問題時檢查一下接地電阻,殊不知接地電阻測試這是一項(xiàng)很重要的工作,每年至少4次(每季度測試一次),一些要求高的地方,每月就要作一次接地電阻測試。
土壤電阻會隨著季節(jié)的變化而不同,春夏天雨水多,土壤濕接地電阻較容易達(dá)到,秋冬季干燥土壤水分少,接地電阻就有可能超過規(guī)定數(shù)值,作記錄是為了保存原始數(shù)據(jù),做到日后有據(jù)可查。符合ISO2000質(zhì)量管理體系。測試接地電阻可以自行設(shè)計表格,接地電阻測試封裝企業(yè)、LED應(yīng)用企業(yè)都要做,只要將各種設(shè)備名稱填于表格內(nèi),測出各設(shè)備的接地電阻記錄在案,測試人簽名即可存檔。
人體靜電對LED的損害也是很大的,工作時應(yīng)穿防靜電服裝,配帶靜電環(huán),靜電環(huán)應(yīng)接地良好,有一種不須要接地的靜電環(huán)防靜電的效果不好,建議不使用配帶該種產(chǎn)品,如果工作人員違反操作規(guī)程,則應(yīng)接受相應(yīng)的警示教育,同時也起到告示他人的作用。人體帶靜電的多少,與人穿的不同面料衣服、及各人的體質(zhì)有關(guān),秋冬季黑夜我們脫衣服就很容易看見衣服之間的放電現(xiàn)象,這種靜電放電的電壓就有三千伏。
而碳化硅襯底芯片的ESD值只有1100伏,藍(lán)寶石襯底芯片的ESD值就更低,只有500—600伏。一個好的芯片或LED,如果我們用手去拿(身體未作任何防護(hù)措施),其結(jié)果就可想而知了,芯片或LED將受到不同程度的損害,有時一個好的器件經(jīng)過我們的手就莫名其妙的壞了,這就是靜電惹的禍。
封裝企業(yè)如果不嚴(yán)格按接地規(guī)程辦事,吃虧的是企業(yè)自己,將造成產(chǎn)品合格率下降,減少企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,同樣應(yīng)用LED的企業(yè)如果設(shè)備和人員接地不良的話也會造成LED的損壞,返工在所難免。按照LED標(biāo)準(zhǔn)使用手冊的要求,LED的引線距膠體應(yīng)不少于3—5毫米,進(jìn)行彎腳或焊接,但大多數(shù)應(yīng)用企業(yè)都沒有做到這一點(diǎn),而只是相隔一塊PCB板的厚度(≤2毫米)就直接焊接了,這也會對LED造成損害或損壞,因?yàn)檫^高的焊接溫度會對芯片產(chǎn)生影響,會使芯片特性變壞,降低發(fā)光效率,甚至損壞LED,這種現(xiàn)象屢見不鮮。有些小企業(yè)采用手工焊接,使用40瓦普通烙鐵,焊接溫度無法控制,烙鐵溫度在300—400℃以上,過高的焊接溫度也會造成死燈,LED引線在高溫下膨脹系數(shù)比在150℃左右的膨脹系數(shù)高好幾倍,內(nèi)部的金絲焊點(diǎn)會因?yàn)檫^大的熱脹冷縮將焊接點(diǎn)拉開,造成死燈現(xiàn)象。
2.LED燈內(nèi)部連線焊點(diǎn)開路造成死燈現(xiàn)象的原因分析
2.1封裝企業(yè)生產(chǎn)工藝不建全,來料檢驗(yàn)手段落后,是造成LED死燈的直接原因
一般采用支架排封裝的LED,支架排是采用銅或鐵金屬材料經(jīng)精密模具沖壓而成,由于銅材較貴,成本自然就高,受市場激烈竟?fàn)幰蛩赜绊?為了降低制造成本,市場大多都采用冷軋低碳鋼帶來沖壓LED支架徘,鐵的支架排要經(jīng)過鍍銀,鍍銀有兩個作用,一是為了防止氧化生銹,二是方便焊接,支架排的電鍍質(zhì)量非常關(guān)鍵,它關(guān)系到LED的壽命,在電鍍前的處理應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行,除銹、除油、磷化等工序應(yīng)一絲不茍,電鍍時要控制好電流,鍍銀層厚度要控制好,鍍層太厚成本高,太薄影響質(zhì)量。
因?yàn)橐话愕腖ED封裝企業(yè)都不具備檢驗(yàn)支架排電鍍質(zhì)量的能力,這就給了一些電鍍企業(yè)有機(jī)可乘,使電鍍的支架排鍍銀層減薄,減少成本支出,一般封裝企業(yè)IQC對支架排檢驗(yàn)手段欠缺,沒有檢測支架排鍍層厚度和牢度的儀器,所以較容易蒙混過關(guān)。筆者見過有些支架排放在倉庫里幾個月后就生銹了,不要說使用了,可見電鍍的質(zhì)量有多差。用這樣的支架排做出來的產(chǎn)品是肯定用不長久的,不要說3—5萬小時,1萬小時都成問題。
原因很簡單每年都有一段時間的南風(fēng)天,這樣的天氣空氣中濕度大,很容易造成電鍍差的金屬件生繡,使LED元件失效。即使封裝了的LED也會因鍍銀層太薄附著力不強(qiáng),焊點(diǎn)與支架脫離,造成死燈現(xiàn)象。這就是我們碰到的使用得好好的燈不亮了,其實(shí)就是內(nèi)部焊點(diǎn)與支架脫離了。
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2.2封裝過程中每一道工序都必須認(rèn)真操作,任何一個環(huán)節(jié)疏忽都是造成死燈的原因
在點(diǎn)、固晶工序,銀膠(對于單焊點(diǎn)芯片)點(diǎn)得多與少都不行,多了膠會返到芯片金墊上,造成短路,少了芯片又粘不牢。雙焊點(diǎn)芯片點(diǎn)絕緣膠也是一樣,點(diǎn)多了絕緣膠會返上芯片的金墊上,造成焊接時的虛焊因而產(chǎn)生死燈。點(diǎn)少了芯片又粘不牢,所以點(diǎn)膠必須恰到好處,既不能多也不能少。
焊接工序也很關(guān)鍵,金絲球焊機(jī)的壓力、時間、溫度、功率四個參數(shù)的配合都要恰到好處,除了時間固定外,其它三個參數(shù)是可調(diào)的,壓力的調(diào)節(jié)應(yīng)適中,壓力大容易壓碎芯片,太小則容易虛焊。焊接溫度一般調(diào)節(jié)在280℃為好,功率的調(diào)節(jié)是指超聲波功率調(diào)節(jié),太大、太小都不好,以適中為度,總之,金絲球焊機(jī)各項(xiàng)參數(shù)的調(diào)節(jié),以焊接好的材料,用彈簧力矩測試計檢測≥6克,即為合格。
每年都要對金絲球焊機(jī)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)性檢測和校正,確保焊接參數(shù)處在最佳狀態(tài)。另外焊線的弧度也有要求,單焊點(diǎn)芯片的弧高為1.5-2個芯片厚度,雙焊點(diǎn)芯片弧高為2-3個芯片厚度,弧度的高低也會引起LED的質(zhì)量問題,弧高太低容易造成焊接時的死燈現(xiàn)象,弧高太大則抗電流沖擊差。
3.鑒別虛焊死燈的方法
將不亮的LED燈用打火機(jī)將LED引線加熱到200-300℃,移開打火機(jī),用3伏扣式電池按正、負(fù)極連接LED,如果此時LED燈能點(diǎn)亮,但隨著引線溫度降低LED燈由亮變?yōu)椴涣?這就證明LED燈是虛焊。加熱能點(diǎn)亮的理由是利用了金屬熱脹冷縮的原理,LED引線加熱時膨脹伸長與內(nèi)部焊點(diǎn)接通,此時接通電源,LED就能正常發(fā)光,隨著溫度下降LED引線收縮回復(fù)到常溫狀態(tài),與內(nèi)部焊點(diǎn)斷開,LED燈就點(diǎn)不亮了,這種方法屢試都是靈驗(yàn)的。
將這種虛焊的死燈兩引線焊在一根金屬條上,用較濃的硫酸浸泡,使LED外部膠體溶解,膠體全部溶解后取出,在放大鏡或顯微鏡下觀察各焊點(diǎn)的焊接情況,就可以找出是一焊還是二焊的問題,是金絲球焊機(jī)那個參數(shù)設(shè)置不對,還是其它原因,以便改進(jìn)方法和工藝,防止虛焊的現(xiàn)象再次發(fā)生。
使用LED產(chǎn)品的用戶也會碰到死燈的現(xiàn)象,這就是LED產(chǎn)品使用一段時間后,發(fā)生死燈現(xiàn)象,死燈有兩種原因,開路性死燈是焊接質(zhì)量不好,或支架電鍍的質(zhì)量有問題,LED芯片漏電流增大也會造成LED燈不亮?，F(xiàn)在很多LED產(chǎn)品為了降低成本沒有加抗靜電保護(hù),所以容易出現(xiàn)被感應(yīng)靜電損壞芯片的現(xiàn)象。下雨天打雷容易出現(xiàn)供電線路感應(yīng)高壓靜電,以及供電線路疊加的尖峰脈沖,都會使LED產(chǎn)品遭受不同程度的損壞。
總之發(fā)生死燈的原因有很多,不能一一列舉,從封裝、應(yīng)用、到使用各個環(huán)節(jié)都有可能出現(xiàn)死燈現(xiàn)象,如何提高LED產(chǎn)品的質(zhì)量,是封裝企業(yè)以及應(yīng)用企業(yè)要高度重視和認(rèn)真研究的問題,從芯片、支架挑選,到LED封裝整個工藝流程都要按照ISO2000質(zhì)量體系來進(jìn)行運(yùn)作。只有這樣LED的產(chǎn)品質(zhì)量才可能全面的提高,才能做到長壽命、高可靠。在應(yīng)用的電路設(shè)計上,選擇壓敏電阻和PPTC元件完善保護(hù)電路,增多并聯(lián)路數(shù),采用恒流開關(guān)電源,增設(shè)溫度保護(hù)都是提高LED產(chǎn)品可靠性的有效措施。只要封裝、應(yīng)用的企業(yè)嚴(yán)格按照ISO2000質(zhì)量體系來運(yùn)作,就一定能使LED的產(chǎn)品質(zhì)量上一個新臺階。
2封裝過程中每一道工序都必須認(rèn)真操作,任何一個環(huán)節(jié)疏忽都是造成死燈的原因
在點(diǎn)、固晶工序,銀膠(對于單焊點(diǎn)芯片)點(diǎn)得多與少都不行,多了膠會返到芯片金墊上,造成短路,少了芯片又粘不牢。雙焊點(diǎn)芯片點(diǎn)絕緣膠也是一樣,點(diǎn)多了絕緣膠會返上芯片的金墊上,造成焊接時的虛焊因而產(chǎn)生死燈。點(diǎn)少了芯片又粘不牢,所以點(diǎn)膠必須恰到好處,既不能多也不能少。焊接工序也很關(guān)鍵,金絲球焊機(jī)的壓力、時間、溫度、功率四個參數(shù)的配合都要恰到好處,除了時間固定外,其它三個參數(shù)是可調(diào)的,壓力的調(diào)節(jié)應(yīng)適中,壓力大容易壓碎芯片,太小則容易虛焊。焊接溫度一般調(diào)節(jié)在280℃為好,功率的調(diào)節(jié)是指超聲波功率調(diào)節(jié),太大、太小都不好,以適中為度,總之,金絲球焊機(jī)各項(xiàng)參數(shù)的調(diào)節(jié),以焊接好的材料,用彈簧力矩測試計檢測≥6克,即為合格。每年都要對金絲球焊機(jī)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)性檢測和校正,確保焊接參數(shù)處在最佳狀態(tài)。另外焊線的弧度也有要求,單焊點(diǎn)芯片的弧高為1.5-2個芯片厚度,雙焊點(diǎn)芯片弧高為2-3個芯片厚度,弧度的高低也會引起LED的質(zhì)量問題,弧高太低容易造成焊接時的死燈現(xiàn)象,弧高太大則抗電流沖擊差。
3.鑒別虛焊死燈的方法
將不亮的LED燈用打火機(jī)將LED引線加熱到200-300℃,移開打火機(jī),用3伏扣式電池按正、負(fù)極連接LED,如果此時LED燈能點(diǎn)亮,但隨著引線溫度降低LED燈由亮變?yōu)椴涣?這就證明LED燈是虛焊。加熱能點(diǎn)亮的理由是利用了金屬熱脹冷縮的原理,LED引線加熱時膨脹伸長與內(nèi)部焊點(diǎn)接通,此時接通電源,LED就能正常發(fā)光,隨著溫度下降LED引線收縮回復(fù)到常溫狀態(tài),與內(nèi)部焊點(diǎn)斷開,LED燈就點(diǎn)不亮了,這種方法屢試都是靈驗(yàn)的。將這種虛焊的死燈兩引線焊在一根金屬條上,用較濃的硫酸浸泡,使LED外部膠體溶解,膠體全部溶解后取出,在放大鏡或顯微鏡下觀察各焊點(diǎn)的焊接情況,就可以找出是一焊還是二焊的問題,是金絲球焊機(jī)那個參數(shù)設(shè)置不對,還是其它原因,以便改進(jìn)方法和工藝,防止虛焊的現(xiàn)象再次發(fā)生。
使用LED產(chǎn)品的用戶也會碰到死燈的現(xiàn)象,這就是LED產(chǎn)品使用一段時間后,發(fā)生死燈現(xiàn)象,死燈有兩種原因,開路性死燈是焊接質(zhì)量不好,或支架電鍍的質(zhì)量有問題,LED芯片漏電流增大也會造成LED燈不亮?，F(xiàn)在很多LED產(chǎn)品為了降低成本沒有加抗靜電保護(hù),所以容易出現(xiàn)被感應(yīng)靜電損壞芯片的現(xiàn)象。下雨天打雷容易出現(xiàn)供電線路感應(yīng)高壓靜電,以及供電線路疊加的尖峰脈沖,都會使LED產(chǎn)品遭受不同程度的損壞。
總之發(fā)生死燈的原因有很多,不能一一列舉,從封裝、應(yīng)用、到使用各個環(huán)節(jié)都有可能出現(xiàn)死燈現(xiàn)象,如何提高LED產(chǎn)品的質(zhì)量,是封裝企業(yè)以及應(yīng)用企業(yè)要高度重視和認(rèn)真研究的問題,從芯片、支架挑選,到LED封裝整個工藝流程都要按照ISO2000質(zhì)量體系來進(jìn)行運(yùn)作。只有這樣LED的產(chǎn)品質(zhì)量才可能全面的提高,才能做到長壽命、高可靠。在應(yīng)用的電路設(shè)計上,選擇壓敏電阻和PPTC元件完善保護(hù)電路,增多并聯(lián)路數(shù),采用恒流開關(guān)電源,增設(shè)溫度保護(hù)都是提高LED產(chǎn)品可靠性的有效措施。只要封裝、應(yīng)用的企業(yè)嚴(yán)格按照ISO2000質(zhì)量體系來運(yùn)作,就一定能使LED的產(chǎn)品質(zhì)量上一個新臺階。
