LED硫化是如何產(chǎn)生的

來源：羅姆半導(dǎo)體社區(qū)

在生產(chǎn)使用LED產(chǎn)品的過程中，我們經(jīng)常會(huì)遭遇“產(chǎn)品硫化導(dǎo)致產(chǎn)品失效”等問題，這些問題給客戶和生產(chǎn)廠家都帶來一定損失，可以說，封裝廠商幾乎是談硫色變。今天，我們來談一談“如何正確認(rèn)識(shí)LED硫化”的問題。

1、什么是LED硫化現(xiàn)象?

LED硫化現(xiàn)象，指的是由于環(huán)境中的硫(S)元素在一定溫度與濕度條件下，其中-2價(jià)的硫與+1價(jià)的銀發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成黑色Ag2 S的過程。銀對(duì)硫有很強(qiáng)的親和力，加熱時(shí)可以與硫直接化合成Ag2 S。

硫化反應(yīng)方程式：2Ag+S=>Ag2 S

2、LED硫化現(xiàn)象產(chǎn)品會(huì)發(fā)生什么變化?

出現(xiàn)硫化反應(yīng)后，產(chǎn)品功能區(qū)會(huì)黑化，光通量會(huì)逐漸下降，色溫出現(xiàn)明顯漂移。

3、LED硫化一般發(fā)生在什么時(shí)候?

對(duì)于封裝企業(yè)而言，它們往往接獲到的信息都是產(chǎn)品失效，基本都是客戶端已經(jīng)發(fā)生硫化異常后的信息反饋。通過與客戶了解和現(xiàn)場(chǎng)勘察確認(rèn)，我們發(fā)現(xiàn)，硫化異常有兩種途徑：一是出現(xiàn)在客戶端通電老化與儲(chǔ)存過程中;二是在客戶端過回流焊流后。

4、LED硫化如何避免？

全球知名半導(dǎo)體制造商ROHM發(fā)布了業(yè)界首款完全無銀的高亮度紅色LED“SML-Y18U2T”，大幅度的提高了汽車燈具尤其是剎車燈在嚴(yán)酷環(huán)境下使用的可靠性。

為了挑戰(zhàn)硫化給汽車LED剎車燈等帶來的麻煩和問題，ROHM近日強(qiáng)勢(shì)推出業(yè)界首款抗硫化無銀高亮度紅色LED“SML-18U2T”。光學(xué)模塊生產(chǎn)本部LED制造部商品企劃組組長(zhǎng)吉田晃久介紹說，它非常適用于汽車剎車燈的防硫化對(duì)策，有助于提高長(zhǎng)期的可靠性。

“SML-18U2T”是用金等其他材料取代了以往晶片鍵合焊膏及框架所使用的銀，實(shí)現(xiàn)了完全無銀化。此舉消除了由于銀受到腐蝕而引起LED亮度衰減現(xiàn)象，可提高應(yīng)用的可靠性。

一直以來，存在元件晶片鍵合所用的焊膏部位變黑導(dǎo)致LED發(fā)光強(qiáng)度降低的問題。但是，ROHM利用從元件到封裝垂直統(tǒng)合型生產(chǎn)體制的優(yōu)勢(shì)，晶片鍵合采用金錫(AuSu)，引線采用金，框架采用金鈀(AuPd)，實(shí)現(xiàn)了完全無銀化，從而使產(chǎn)品同時(shí)具備高亮度與優(yōu)異的抗硫化性能。

5、LED硫化現(xiàn)象中的硫從何而來?

a、電源：LED內(nèi)置電源里含有二、三十種原物料，電源發(fā)熱時(shí)，這些物料會(huì)揮發(fā)出含硫/氯/溴氣體，它們與含氮水汽結(jié)合時(shí)，會(huì)生成腐蝕性的有害氣體，對(duì)LED造成腐蝕;

b、PCB板：市面上生產(chǎn)的線路板均有一定含量的硫元素殘留，盡管PCB線路板生產(chǎn)廠家在制程工藝中會(huì)清洗板材，消除含硫化學(xué)溶劑的殘留，但普通的生產(chǎn)工藝較難完全清洗干凈;

c、含硫橡膠的電源線以及橡膠類的絕緣包裝塑料;

d、含鹵素阻燃劑物料：印刷線路板、外殼、塑膠、鋁基板絕緣層：PBB、PBDE、TBBP-A、PCB、六溴十二烷、三溴苯酚、短鏈氯化石蠟等鹵素化合物經(jīng)常作為阻燃劑，應(yīng)用于印刷線路板、外殼、塑膠等物料。這些物料受熱到一定溫度時(shí)，會(huì)揮發(fā)出含鹵氣體，含鹵氣體與含氮水汽結(jié)合時(shí)，會(huì)生成腐蝕性的有害氣體，對(duì)LED造成腐蝕;

e、錫膏助焊劑：助焊劑里的活化劑成分通常含有少數(shù)鹵素或有機(jī)酸成分，而鹵素通常使用的是溴/氯，能使銀變成黑色溴化銀/氯化銀;

f、油墨：PCB板上的綠油、鋁基板上的白油、字符、燈具和散熱器上的油漆都可能含硫。

6、 如何預(yù)防LED硫化問題的發(fā)生?

a、由于硅膠具有透氧透濕特性，封裝企業(yè)應(yīng)從產(chǎn)品工藝上選用分子間隙小、氣密性好、抗硫化能力高的硅樹脂作為封裝膠水;

b、應(yīng)用端需要對(duì)PCB板硫含量進(jìn)行控制;

c、由于硫在高溫狀態(tài)下較為活躍，應(yīng)用端在進(jìn)行表面貼裝工藝前，可預(yù)先將PCB板過一次高溫回流后再做表面清潔處理;

d、選用不含硫的表面清潔材料及輔料;

e、LED元件、LED應(yīng)用產(chǎn)品避免與含硫物質(zhì)存放在同一空間環(huán)境。

總之，只要正確地認(rèn)識(shí)LED硫化現(xiàn)象，并且注意規(guī)避，選取高質(zhì)量的LED，LED硫化問題將最終得到有效解決。

審核編輯 黃昊宇