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不是危言聳聽,摧毀辛苦設(shè)計的LED產(chǎn)品只需一顆水珠

發(fā)布時間:2014-12-15 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】所謂滴水穿石,不是夸大其詞的。LED設(shè)計工程師也要注意了,很多時候毀掉一塊LED顯示屏不需要強風(fēng)暴雨,一顆小水滴足已。大家可能很那想像分布在我們周圍的水蒸氣水滴會對LED燈珠造成多大的傷害?但是事實上很多LED顯示屏的事故就是這些微不足道的小水滴所造成的。
 
一個肉眼不可見,但是卻分布在我們周圍的水蒸氣水滴會對LED燈珠造成多大的傷害?可能你會覺得危言聳聽,但是事實卻告訴我們,許多LED顯示屏的事故就是這些微不足道的小水滴所造成的。
  
一顆小水珠對LED產(chǎn)品有多嚴重?
  
大氣中的水分會通過擴散滲透到LED燈珠的封裝材料內(nèi)部。當(dāng)SMDLED器件經(jīng)過貼片貼裝到PCB上以后,要流到回流焊爐內(nèi)進行回流焊接。在回流區(qū),整個器件要在183度以上30-90s左右,最高溫度可能在210-235度(SnPb共晶),無鉛焊接的峰值會更高,在245度左右。在回流區(qū)的高溫作用下,LED器件內(nèi)部的水分會快速膨脹,器件的不同材料之間的配合會失去調(diào)節(jié),各種連接則會產(chǎn)生不良變化,從而導(dǎo)致LED器件剝離分層或者爆裂,于是器件的電氣性能受到影響或者破壞。
  
破壞程度嚴重者,器件外觀變形、出現(xiàn)裂縫等,大多數(shù)情況下,肉眼看不出來。但隨著時間的流逝,裂縫會越裂越大,到最后形成電路不良。
  
一顆小水珠對LED產(chǎn)品有多嚴重?(圖解)
  
1、在空氣中長時間曝露以后:水分滲透到器件封裝材料內(nèi)

一顆小水珠對LED產(chǎn)品有多嚴重?

 
2、回流焊接開始:Temp<100℃,器件表面溫度漸增,水分慢慢聚集到結(jié)合部位

一顆小水珠對LED產(chǎn)品有多嚴重?
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3、隨著溫度的升高:Temp>>100℃,水分蒸發(fā),壓力突增,導(dǎo)致剝離

一顆小水珠對LED產(chǎn)品有多嚴重?

 
剝離現(xiàn)象放大示意圖

一顆小水珠對LED產(chǎn)品有多嚴重?
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引線剝離示意(圖)

一顆小水珠對LED產(chǎn)品有多嚴重?

 
為了檢測封裝廠所制造的LED燈珠具備足夠的抗潮濕能力,避免出現(xiàn)上述引線剝離現(xiàn)象,IPC/JEDEC定義了一套標準的『濕度敏感等級』如下,有需要的人也可以到JEDEC官方網(wǎng)站下載J-STD-020D.1。
  
該文件確定非密封固態(tài)表面貼裝器件(SMD)水分導(dǎo)致應(yīng)力敏感分類級別,用于確定初步可靠性鑒定應(yīng)采用的分類級別。一旦分類級別確定,SMD器件在封裝、存放、處理過程中可以采取適當(dāng)措施,并在裝配焊接回流附著與/或修理操作過程中避免熱與機械損壞。
  
『濕度敏感等級』MSL(Moisture Sentivity levels),由小排到大,數(shù)字越小的表示其抗?jié)穸饶芰υ胶?;?shù)字越大的,表示其可以曝露于環(huán)境濕氣的時間要越短。
 
根據(jù)MSL標準,顯示屏廠與工程商就很容易挑到一款品質(zhì)合格的燈珠了,并且對LED燈珠在后續(xù)加工過程的封裝、存放、處理有了明確的規(guī)定。由于此項標準對LED燈珠品質(zhì)要求較高,敢采用的封裝企業(yè)也非常少,國外的有科銳及日亞,國內(nèi)則有美卡樂、雷曼、藍科。
  
以等級3(level3)來舉例說明,如果零件暴露在攝氏溫度30°C與60%濕度以內(nèi)的環(huán)境下,那么其存放時間就不可以超過192小時(其中需扣除LED封裝廠的24小時的曝露時間,所以LED顯示屏廠就只剩下168小時(=192-24)的車間時間了),也就是說對于等級3的LED元器件從真空包裝中取出后,就必須在168個小時內(nèi)打件并過完Reflow(回流焊)。如果不能在規(guī)定時間內(nèi)過完Reflow,就必須要重新真空包裝,最好是重新烘烤后再重新包裝,因為重新烘烤后的時間就可以歸零重算。如果超過規(guī)定時間,則一定要重新烘烤后才能使用。
  
毀掉一塊LED顯示屏不需要強風(fēng)暴雨,一顆小水滴足已。
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