LED 產(chǎn)品生產(chǎn)使用過(guò)程中硫化的預(yù)防

劉戰(zhàn)清

LED在生產(chǎn)使用過(guò)程中經(jīng)常遇產(chǎn)品硫化導(dǎo)致產(chǎn)品失效，給客戶和廠家?guī)?lái)重大損失。特別是SMD LED和大功率LED，在制造過(guò)程中都大量的使用硅膠和硅膠改性材料等高分子材料，成為產(chǎn)品硫化的重災(zāi)區(qū)。如何在制造和使用過(guò)程中預(yù)防LED硫化，已經(jīng)成為各個(gè)LED廠家共同面對(duì)的問(wèn)題。預(yù)防和解決LED產(chǎn)品在生產(chǎn)和使用過(guò)程中的硫化已經(jīng)成為行業(yè)的共同難題。

LED硫化是指由于硫（S），或含硫物質(zhì)在一定的溫度、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)，生成黑色的硫化銀的過(guò)程。由于有機(jī)硅材料封裝的LED產(chǎn)品具有高度透濕透氧的特性，所以LED硫化導(dǎo)致產(chǎn)品失效在此類產(chǎn)品中尤其嚴(yán)重。 LED產(chǎn)品硫化主要發(fā)生在以下環(huán)節(jié)中：第一，LED生產(chǎn)過(guò)程中。原材料、成品被硫化，是可預(yù)防的，發(fā)生幾率也偏低；第二，SMT過(guò)程中。成品被硫化，可預(yù)防，發(fā)生機(jī)率高；第三，使用過(guò)程中。成品被硫化，可預(yù)防，發(fā)生機(jī)率高。

一 、生產(chǎn)過(guò)程中被硫化的預(yù)防

防止LED硫化的第一個(gè)環(huán)節(jié)在生產(chǎn)制造過(guò)程中。下面以硅材料封裝的SMD舉例說(shuō)明在生產(chǎn)過(guò)程中LED可能被硫化的材料：①鍍銀支架被硫化，支架發(fā)黃發(fā)黑失去光澤，固晶工序，可靠性降低；②銀膠被硫化，銀膠發(fā)黑，顏色暗淡，固晶工序，可靠性降低或失效；③硅性質(zhì)固晶膠被硫化，導(dǎo)致固化阻礙，無(wú)法完全固化，固晶工序，粘結(jié)力下降或失效；④硅性質(zhì)點(diǎn)粉膠被硫化，導(dǎo)致固化阻礙，無(wú)法完全固化，點(diǎn)膠、點(diǎn)粉、封裝工序，產(chǎn)品失效；⑤熒光粉含硫，導(dǎo)致固化阻礙，點(diǎn)粉工序，產(chǎn)品失效。

在生產(chǎn)過(guò)程中的硫化現(xiàn)象主要發(fā)生在固晶和點(diǎn)膠封裝工序。發(fā)生硫化的主要是含銀的材料和硅性膠材料。在生產(chǎn)過(guò)程中一定要非常注意這兩個(gè)環(huán)節(jié)的硫化預(yù)防。可能產(chǎn)生硫化污染的主要有：含硫手套、手指套、含硫口罩、含硫PCB、含硫清洗劑、被硫化的烤箱、被硫化的料盒、夾治具等。預(yù)防方法是：使用脫硫手套、手指套、無(wú)硫口罩，清洗、脫硫后再使用，無(wú)硫清洗劑，獨(dú)立烘烤，設(shè)置專用無(wú)硫烤箱，分開使用，區(qū)分無(wú)硫料、盒夾治具。

從以上分析可以看出，在LED生產(chǎn)制造過(guò)程中，主要是預(yù)防為主，要防止容易被硫化的原材料（銀材質(zhì)、硅材質(zhì)）在生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程被含硫的工具、夾治具、手套、口罩等含硫材料污染導(dǎo)致硫化。最佳預(yù)防措施是在生產(chǎn)過(guò)程中，盡量不使用含硫的材料和夾治具以及其它含硫的輔助工具和材料。LED的生產(chǎn)環(huán)境基本上是在全無(wú)塵車間，對(duì)環(huán)境中硫的隔絕非常高，只要做好生產(chǎn)中含硫材料、夾治具、輔料的隔離措施，在生產(chǎn)中一般不會(huì)輕易被硫化。

二 、SMT過(guò)程中被硫化的預(yù)防

在SMT過(guò)程中被硫化，是LED產(chǎn)品硫化最嚴(yán)重的一個(gè)環(huán)節(jié)，主要是因?yàn)樵赟MT過(guò)程中會(huì)遇到大量含硫的材料，在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)PCB板、錫膏、洗板水、其它灌充膠均存在硫元素的記錄。在SMT作業(yè)過(guò)程中這些材料會(huì)與LED一起進(jìn)回流爐，在回流后放置一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)支架鍍銀部分發(fā)生黑化，主要是含硫的物質(zhì)在回流過(guò)程中滲入LED里面，導(dǎo)致銀被硫化，產(chǎn)品失效。

市面上的PCB類產(chǎn)品都不同程度的含硫，盡管PCB廠家在生產(chǎn)制造過(guò)程中會(huì)清洗板材來(lái)進(jìn)行脫硫處理，但是一般較難完全清除干凈。因此，在SMT作業(yè)時(shí)，需要對(duì)PCB板含硫量進(jìn)行質(zhì)量管控，一般以PCB銅箔以上含硫量最高不超過(guò)千分之五為上限。

鑒于硫在高溫環(huán)境下比較活躍，在SMT作業(yè)時(shí)，可預(yù)先將PCB板過(guò)一次高溫回流爐再做一次表面清潔處理，以降低PCB板表面的含硫量。如果工藝不允許，可在SMT前直接進(jìn)行PCB表面清洗。回流完成后還要對(duì)產(chǎn)品表面進(jìn)行一次清洗，通過(guò)清洗板面和焊接點(diǎn)降低LED硫化的機(jī)率。在清洗時(shí)需要選擇不含硫和不含其它酸性的清洗劑。

在SMT作業(yè)過(guò)程中，要防止使用含硫的材料對(duì)LED造成硫化，還要防止使用被硫化的夾治具和機(jī)器。最好是分開使用，最好是建立單獨(dú)的無(wú)硫SMT生產(chǎn)線或生產(chǎn)車間，保證在做LED 類產(chǎn)品SMT的過(guò)程中產(chǎn)品不受硫化污染。

再來(lái)研究膠水的成份，一般作為L(zhǎng)ED的灌封膠水，主要有兩類，一種是低折射率（通常在1.43左右），甲基性膠水，價(jià)格比較低，但透水透氣性較強(qiáng)，因此這類膠水發(fā)生硫化的機(jī)率很高。第二種則是苯基性膠水，折射率較高（通常在1.5以上），價(jià)格很貴，因?yàn)槠浞肿咏Y(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，水和氣體是很難進(jìn)入到里面去的，防硫化的能力很高。如果用甲基性膠水封的LED，出廠時(shí)本身就相當(dāng)于攜帶了病根，客戶使用時(shí)遇到滿足任何一個(gè)可以導(dǎo)致LED硫化的條件時(shí)，都會(huì)造成其病情激發(fā)，導(dǎo)致LED產(chǎn)生硫化。當(dāng)然如果沒有碰（下轉(zhuǎn)第58頁(yè)）（上接第61頁(yè)）到上述的帶硫環(huán)境時(shí)，其病根不會(huì)得到激發(fā)，也就對(duì)客戶的后續(xù)使用不會(huì)產(chǎn)生任何影響了。而采用苯基性膠水封裝的LED，本身出廠時(shí)就會(huì)強(qiáng)壯，沒有任何病因攜帶，所以在應(yīng)用時(shí)，就不會(huì)產(chǎn)生硫化現(xiàn)象。

三、使用過(guò)程中被硫化的預(yù)防

硫是一種非常常見的無(wú)味的非金屬，純的硫是黃色的晶體，又稱做硫磺。硫有許多不同的化合價(jià)，常見的有-2， 0， +4， +6等。在自然界中它經(jīng)常以硫化物或硫酸鹽的形式出現(xiàn)，尤其在火山地區(qū)純的硫也在自然界出現(xiàn)。對(duì)所有的生物來(lái)說(shuō)，硫都是一種重要的必不可少的元素，它是多種氨基酸的組成部分，由此是大多數(shù)蛋白質(zhì)的組成部分。它主要被用在肥料中，也廣泛地被用在火藥、潤(rùn)滑劑、殺蟲劑和抗真菌劑中。可用來(lái)制造硫酸、亞硫酸鹽、塑料、搪瓷、合成染料、硫化橡膠、漂白劑、藥物、油漆等等。在生活和生產(chǎn)中，我們無(wú)處不在接觸硫和含硫元素的物品，所以我們?cè)谌粘Ｉ钪惺褂肔ED產(chǎn)品的時(shí)候需要特別注意，防止LED燈具或其它產(chǎn)品被硫化。LED原件、LED應(yīng)用產(chǎn)品應(yīng)避免與含硫物質(zhì)存放在統(tǒng)一環(huán)境中，LED應(yīng)用半成品、成品，如果未經(jīng)過(guò)密封處理，應(yīng)避免暴露在自然環(huán)境下，特別是要避免暴露在酸性環(huán)境下。

LED類產(chǎn)品是對(duì)硫和硫元素比較敏感的產(chǎn)品，硫又是地球上最豐富的化學(xué)元素之一，是我們生產(chǎn)、生活中無(wú)處不在的重要元素。要特別注意對(duì)LED產(chǎn)品被硫化的預(yù)防。在LED生產(chǎn)制造時(shí)，盡量使用潔凈的車間和不含硫原材料，避免LED在制造環(huán)節(jié)遭遇硫化污染。在對(duì)LED產(chǎn)品進(jìn)行SMT作業(yè)時(shí)，尤其要注意LED的硫化防護(hù)，特別是要對(duì)PCB板、錫膏、清洗劑進(jìn)行含硫質(zhì)量管控，保證其硫殘留不會(huì)對(duì)LED產(chǎn)品造成損害。在日常生活中使用LED產(chǎn)品時(shí)，也需要盡量把LED成品燈進(jìn)行密封處理，使其遠(yuǎn)離硫化物和酸性環(huán)境，避免其被硫化。

（作者單位：西安重裝渭南光電科技有限公司）