如何提升提升戶外SMDLED 顯示屏的可靠性

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2013-10-20

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 近年戶外標貼顯示屏因其相對于燈管（346,、546等）戶外顯示屏而言，照明產(chǎn)品,，在混光效果和安裝工藝上具有極大的優(yōu)越性,，因而需求有大幅度的增加,，同時也出現(xiàn)諸多可靠性問題，引起的質(zhì)量糾紛也時有發(fā)生,。因此筆者認為,，對戶外用SMDLED 以及由SMDLED制作的戶外顯示屏的可靠性進行整理、研究,、分析,，集思廣益，總結整理出有關的制造,、檢驗,、使用的規(guī)范，制定相關標準,，應是當務之急,。 從SMDLED 封裝結構、原材料和工藝上對SMDLED 的可靠性問題進行分析,，提出建設性的改進意見,，值得業(yè)內(nèi)有關企業(yè)的重視。對于戶外SMDLED 和戶外SMDLED 顯示屏可靠性問題,，第一LED網(wǎng)覺得還應考慮以下問題：

      （一）封裝材料,，PPA（聚鄰苯二甲酰胺），環(huán)氧樹脂,，金屬的熱脹系數(shù)差異,，在環(huán)境溫度變化或管子工作時溫升時造成LED 引線開路，從而造成死燈,，就是LED 戶外表貼顯示屏的“命門”所在,。確切地說，這只是“命門”的一個部分,，或許還不是當前戶外SMDLED顯示屏可靠性問題的最關鍵的部分,。實際上，LED射燈,，恒光電器,照亮您的生活，封裝材料與引線金屬的熱脹系數(shù)不同,，熱脹冷縮造成LED內(nèi)部應力的問題是各種LED 管都有的問題,，經(jīng)過業(yè)界十年以上的研究發(fā)展，已經(jīng)在很大程度上得到解決,。眾所周知,，直插式燈管的封裝材料也是環(huán)氧樹脂，引線也是金絲,，恒光,，而目前如346,，546等經(jīng)典戶外用LED直插式燈管因引線熱脹系數(shù)差異引起的死燈現(xiàn)象已非常少見，可以說問題已基本解決,�,？梢姺庋b廠家在材料工藝上采取措施是可以有效地解決這個“命門”。事實上多數(shù)生產(chǎn)SMDLED的封裝廠家就已經(jīng)采取措施,，也取得成效,。SMDLED 產(chǎn)品出廠前檢驗中要進行的包括高低溫存貯，高低溫沖擊,，潮濕試驗,，機械震動和沖擊等例行試驗能有效地檢驗這一類可靠性問題。

     （二）戶外SMDLED 封裝材料熱脹系數(shù)的差異的影響可能更多的是影響器件的密封性,。首先,，無論是SMDLED還是直插式燈管，其金屬引線（管腳）與樹脂的熱脹系數(shù)不同,，在冷熱變化的情況下,，它們的界面會出現(xiàn)細小的縫隙，久而久之,，產(chǎn)生裂紋,。環(huán)氧樹脂等封裝本身，因工藝的缺陷其致密性也有可能存在缺陷,，這樣,，水汽或其他有害氣體就可能侵入，造成危害,。PPA材料吸濕性相對較大,，在潮濕環(huán)境下其濕應力也會造成密封性缺陷。對此,，必須在材料和封裝工藝方面尋找解決方法,。制作戶外顯示屏，普遍采用封膠的辦法,，能有效解決這個問題,。可惜對于戶外SMDLED顯示屏,，封膠的方法效果有限,。眾所周知，直插式燈管封膠時是自PCB 板向上,，一直封到管帽高度,，且將部分管帽封住，也就是說,，把管腳出線處淹沒在密封膠里,，只要保證密封膠與管子封裝材料的良好連接,，就可以解決金屬引線與封裝樹脂的熱脹系數(shù)差異引起的密封性問題。

      但是戶外SMFLED 顯示屏的問題要大些,。SMDLED 的困難在于,，LED-T5一體化燈管，除了引線問題之外,，它的出光窗口的材料（多為環(huán)氧樹脂）與外殼（采用PPA）的材料的連接處的縫隙也會造成密封性不佳的問題,；首先是它們的熱脹系數(shù)的不同，其次這兩種材料本身的接觸性不夠好,，這樣溫度變化必然產(chǎn)生細微縫隙,，導致密封性變差。為此要采用好的密封膠水改善其接觸性,。很顯然,，SMDLED出光窗口處不同材質(zhì)的材料接觸面的大小比引線出線處的要大得多，所以這種潛在的漏氣的危險也大得多,。戶外SMDLED屏幕盡管也可以采用封膠方法,，把引線灌封住，但一般不能把出光窗口也灌封起來,，這就使得戶外SMDLED 顯示屏密封性遠比直插式燈管屏的密封性差,。

      （三）同樣，對于有害氣體如腐蝕性氣體,、鹽霧等的危害,，戶外SMDLED 顯示屏的抗御能力也比直插式燈管顯示屏要差很多。事實上,，國內(nèi)外知名廠商的在推出戶外SMDLED 器件和屏幕產(chǎn)品方面,，是十分慎重和穩(wěn)健的，有的廠商盡管室內(nèi)SMDLED 已經(jīng)十分廣泛使用,，LED球泡燈,，仍然遲遲不推出用于戶外的SMDLED產(chǎn)品，這當然有他的原因,。還有的廠商在制作戶外SMDLED 顯示屏時,，盡管已經(jīng)采用適于戶外用的SMDLED器件，仍然使用專門設計的防護罩或采用其他防護措施,，例如整體灌膠等,。這樣當然增加成本和并且損失一些光能輸出，但是可靠性得到更大的保障,。

目前國內(nèi)外許多封裝廠商推出戶外用SMDLED 器件產(chǎn)品，這是產(chǎn)品開發(fā)和技術進步的成果,，負責任的廠商在可靠性方面是做了大量的工作,，經(jīng)過必要和足夠的試驗驗證,，有的還為此申報并獲得若干專利和獎勵。但另一方面,，其成熟程度確實尚待更多的應用來證實,。

      不過筆者看來，密封性的問題,，還是不能掉以輕心,，應用戶外SMDLED 產(chǎn)品制作戶外顯示屏，恒光,，仍應非常慎重,，應當詳細了解工作環(huán)境和工作條件，采取足夠的防護措施,，精心設計精心施工,。在把握不大的場合，例如可靠性要求特別高或環(huán)境特別惡劣,，或有腐蝕性氣體的場合,，寧可采取更多的措施，或避免使用SMDLED ,。

     （四）SMDLED 屏幕的制作,，與直插式led燈管顯示屏最大的不同在于，直插式燈管的裝焊,，采用波峰焊或人工手焊,，而SMDLED 必須采用回流焊。波峰焊是將元器件插裝好以后,，將PCB板通過熔融的焊錫池,，這時受熱的是PCB板和元器件的引腳，以LED管而言,，受熱點在引線與PCB的接觸焊點處,，距離LED 的 PN結一般有10mm左右。而回流焊完全不同,，恒光電器,，它是整個器件加熱的，在預熱階段,，整個器件被加熱到150~200oC,，焊接時的溫度更達到240~260oC，這樣LED 受熱的情況比起直插式燈管要嚴峻的多得多,。為了保證回流焊的質(zhì)量,，又保證SMDLED和其他元器件安全可靠，廠商在SMDLED產(chǎn)品技術條件中都會提供一個回流焊應遵循的溫度分布曲線，也就是在預熱階段,，保溫階段,，回流階段和冷卻階段的溫度分布要求，恒光電器,照亮您的生活,，包括溫度上升速率控制,，最高焊接溫度，保持高于某一焊接溫度的最大時間,，以及冷卻速率等重要參數(shù),，LED照明工程，技術條件一般也都會著重說明,，恒光電器,照亮您的生活,，必須按照該曲線來調(diào)控回流焊的溫度和過回流焊的時間，否則有可能損壞或傷害SMDLED 器件,。因此,，恒光電器,照亮您的生活，屏幕制造廠家應當根據(jù)這個溫度分布曲線和焊料焊劑條件控制好回流焊的溫度分布特性,。還要特別指出的是,，各個廠家的不同型號的SMDLED的溫度控制曲線是不同的，屏幕制作廠家應根據(jù)所用的SMDLED調(diào)整回流焊溫度控制過程,，這樣才能保證避免發(fā)生器件損壞或受損,，或是造成安全隱患，也就是當時并不立即表現(xiàn)出來,，而是在屏幕運行一段時間后再變成死燈,。

      （五）元器件的濕度敏感等級對于回流焊前的準備工作極為重要。顯示屏所用的SMDLED和塑料封裝的各種元器件如貼片電阻,、貼片電容都屬于非密封型固態(tài)表面貼裝組件,。它們在存貯或進行回流焊之前的工序中，如果吸收了濕氣,，那么,，當這類封裝暴露在回流焊的高溫時，封裝內(nèi)的蒸汽壓力會大幅增加,，在特定狀況下,，該壓力會造成封裝材料發(fā)生內(nèi)部脫層從而脫離晶粒及（或）導線框/基座，或是發(fā)生未擴展到封裝外面的內(nèi)部裂縫,、或是邦定損傷,、金屬線窄化、邦定翹起,、薄膜裂縫,、或邦定下方凹口等等損傷,，以最嚴重的狀況來說，這個應力會造成封裝外部裂縫,，即稱為“爆米花”的現(xiàn)象,。器件當即損壞，還可能會造成其他元器件或設備的損傷,。JEDEC規(guī)定濕氣敏感等級分為8級，在進行回流焊之前必須按其等級和環(huán)境條件對器件進行消除濕氣的處理,，對于密封包裝的元器件在拆封時間超過一定時間（車間壽命）的要進行烘烤除濕,，烘烤的條件和烘烤時間也有規(guī)定（參見JEDEC《非密封型固態(tài)表面貼裝組件的濕度/回流焊敏感性分類標準》IPC J-STD020D.1）。所以,，SMDLED 器件的存貯保管和焊前準備要求非常嚴格,。SMDLED 出廠時必須用密封包裝，包裝上注明產(chǎn)品的濕氣敏感度等級,，包裝內(nèi)還有吸潮劑,，恒光，一般密封包裝和吸潮劑保質(zhì)期為一年,，存貯超過一年的SMDLED 其質(zhì)量已經(jīng)無法保證,，不能使用。因此,，SMDLED 是不能在倉庫保藏太久的,。同時在SMDLED從密封包裝取出后，應當在24小時內(nèi)過回流焊,，否則必須經(jīng)過恒濕恒溫箱烘烤,。