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分析探讨造成LED死灯的多种原因  

2015-04-20 11:41:20|  分类: 大屏幕 |  标签: |举报 |字号 订阅

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我们经常会碰到LED不亮的情况,封装企业、应用企业以及使用的单位和个人,都有可能碰到,这就是行业内的人说的死灯现象。究其原因不外是两种情况:
  其一,LED的漏电流过大造成PN结失效,使LED灯点不亮,这种情况一般不会影响其它的LED灯的工作其二,LED灯的内部连接引线断开,造成LED无电流通过而产生死灯,这种情况会影响其它的LED灯的正常工作,原因是由于LED灯工作电压低(红黄橙 LED工作电压1.8V-2.2V,蓝绿白LED工作电压2.8-3.2V),一般都要用串、并联来联接,来适应不同的工作电压,串联的LED灯越多影响越大,只要其中有一个LED灯内部连线开路,将造成该串联电路的整串LED灯不亮,可见这种情况比第一种情况要严重的多。
  LED死灯是影响产品质量、可靠性的关健,如何减少和杜绝死灯,提高产品质量和可靠性,是封装、应用企业需要解决的关键问题。下面是对造成死灯的一些原因作一些分析探讨

1、静电对LED芯片造成损伤,使LED芯片的PN结失效,漏电流增大,变成一个电阻静电是一种危害极大的魔鬼,全世界因为静电损坏的电子元器件不计其数,造成数千万美元的经济损失。所以防止静电损坏电子元器件,是电子行业一项很重要的工作,LED封装、应用的企业千万不要掉以轻心。任何一个环节出问题,都将造成对LED的损害,使LED性能变坏甚至失效。我们知道人体(ESD)静电可以达到三千伏左右,足可以将LED芯片击穿损坏,在LED封装生产线,各类设备的接地电阻是否符合要求,这也是很重要的,一般要求接地电阻为4欧姆,有些 要求高的场合其接地电阻甚至要达到≤2欧姆。
  这些要求都为电子行业的人们所熟悉,关健是在实际执行时是否到位,是否有记录。据笔者了解一般的民营企业,防静电措施做得并不到位,这就是大多数企业查不到接地电阻的测试记录,即使做了接地电阻测试也是一年一次,或几年一次,或有问题时检查一下接地电阻,殊不知接地电阻测试这是一项很重要的工作,每年至少4次(每季度测试一次),一些要求高的地方,每月就要作一次接地电阻测试。
   土壤电阻会随着季节的变化而不同,春夏天雨水多,土壤湿接地电阻较容易达到,秋冬季干燥土壤水分少,接地电阻就有可能超过规定数值,作记录是为了保存原 始数据,做到日后有据可查。

人体静电对LED的损害也是很大的,工作时应穿防静 电服装,配带静电环,静电环应接地良好,有一种不须要接地的静电环防静电的效果不好,建议不使用配带该种产品,如果工作人员违反操作规程,则应接受相应的警示教育,同时也起到告示他人的作用。人体带静电的多少,与人穿的不同面料衣服、及各人的体质有关,秋冬季黑夜我们脱衣服就很容易看见衣服之间的放电现象,这种静电放电的电压就有三千伏。
  而碳化硅衬底芯片的ESD值只有1100伏,蓝宝石衬底芯片的ESD值就更低,只有 500-600伏。一个好的芯片或LED,如果我们用手去拿(身体未作任何防护措施),其结果就可想而知了,芯片或LED将受到不同程度的损害,有时一个 好的器件经过我们的手就莫名其妙的坏了,这就是静电惹的祸。

2、LED灯内部连线焊点开路造成死灯现象的原因分析
  封装企业如果不严格按接地规程办事,吃亏的是企业自己,将造成产品合格率下降,减少企业的经济效益,同样应用LED的企业如果设备和人员接地不良的话也会造成LED的损坏,返工在所难免。按照LED标准使用手册的要 求,LED的引线距胶体应不少于3-5毫米,进行弯脚或焊接,但大多数应用企业都没有做到这一点,而只是相隔一块PCB板的厚度(≤2毫米)就直接焊接 了,这也会对LED造成损害或损坏,因为过高的焊接温度会对芯片产生影响,会使芯片特性变坏,降低发光效率,甚至损坏LED,这种现象屡见不鲜。有些小企业采用手工焊接,使用40瓦普通烙铁,焊接温度无法控制,烙铁温度在300-400℃以上,过高的焊接温度也会造成死灯,LED引线在高温下膨胀系数比150℃左右的膨胀系数高好几倍,内部的金丝焊点会因为过大的热胀冷缩将焊接点拉开,造成死灯现象。  
  2.1封装企业生产工艺不建全,来料检验手段落后,是造成LED死灯的直接原因一般采用支架排封装的LED,支架排是采用铜或铁金属材料经精密模具冲压而成,由于铜材较贵,成本自然就高,受市场激烈竟争因素影响,为了降低制造成本,市场大多都采用冷轧低碳钢带来冲压LED支架徘,铁的支架排要经过镀银,镀银有两个作用,一是为了防止氧化生锈,二是方便焊接,支架排的电镀质量非常 关键,它关系到LED的寿命,在电镀前的处理应严格按操作规程进行,除锈、除油、磷化等工序应一丝不苟,电镀时要控制好电流,镀银层厚度要控制好,镀层太 厚成本高,太薄影响质量。因为一般的LED封装企业都不具备检验支架排电镀质量的能力,这就给了一些电镀企业有机可乘,使电 镀的支架排镀银层减薄,减少成本支出,一般封装企业IQC对支架排检验手段欠缺,没有检测支架排镀层厚度和牢度的仪器,所以较容易蒙混过关。笔者见过有些支架排放在仓库里几个月后就生锈了,不要说使用了,可见电镀的质量有多差。用这样的支架排做出来的产品是肯定用不长久的,不要说3-5万小时,1万小时都成问题。
  原因很简单每年都有一段时间的南风天,这样的天气空气中湿度大,很容易造成电镀差的金属件生绣,使LED元件失效。即使封装了的LED也会因镀银层太薄附着力不强,焊点与支架脱离,造成死灯现象。这就是我们碰到的使用得好好的灯不亮了,其实就是内部焊点与支架脱离了。
  2.2封装过程中每一道工序都必须认真操作,任何一个环节疏忽都是造成死灯的原因在点、固晶工序,银胶(对于单焊点芯片)点得多与少都不行,多了胶会返到芯片金垫上,造成短路,少了芯片又粘不牢。双焊点芯片点绝缘胶也是一样,点多了绝缘胶会返上芯片的金垫上,造成焊接时的虚焊因而产生死灯。点少了芯片又粘不牢,所以点胶必须恰到好处,既不能多也不能少。
   焊接工序也很关键,金丝球焊机的压力、时间、温度、功率四个参数的配合都要恰到好处,除了时间固定外,其它三个参数是可调的,压力的调节应适中,压力大容易压碎芯片,太小则容易虚焊。焊接温度一般调节在280℃为好,功率的调节是指超声波功率调节,太大、太小都不好,以适中为度,总之,金丝球焊机各项参数的调节,以焊接好的材料,用弹簧力矩测试计检测≥6克,即为合格。每年都要对金丝球焊机各项参数进性检测和校正,确保焊接参 数处在最佳状态。另外焊线的弧度也有要求,单焊点芯片的弧高为1.5-2个芯片厚度,双焊点芯片弧高为2-3个芯片厚度,弧度的高低也会引起LED的质量问题,弧高太低容易造成焊接时的死灯现象,弧高太大则抗电流冲击差。
   使用LED产品的用户也会碰到死灯的现象,这就是LED产品使用一段时间后,发生死灯现象,死灯有两种原因,开路性死灯是焊接质量不好,或支架电镀的质量有问题,LED芯片漏电流增大也会造成LED灯不亮。现在很多LED产品为了降低成本没有加抗静电保护,所以容易出现被感应静电损坏芯片的现象。下雨天打雷容易出现供电线路感应高压静电,以及供电线路叠加的尖峰脉冲,都会使LED产品遭受不同程度的损坏。
  总之发生死灯的原因 有很多,不能一一列举,从封装、应用、到使用各个环节都有可能出现死灯现象,如何提高LED产品的质量,是封装企业以及应用企业要高度重视和认真研究的问题,从芯片、支架挑选,到LED封装整个工艺流程都要按照ISO2000质量体系来进行运作。只有这样LED的产品质量才可能全面的提高,才能做到长寿命、高可靠。在应用的电路设计上,选择压敏电阻和PPTC元件完善保护电路,增多并联路数,采用恒流开关电源,增设温度保护都是提高LED产品可靠性的有效措施。只要封装、应用的企业严格按照ISO2000质量体系来运作,就一定能使LED的产品质量上一个新台阶。

彩讯科技简介

    北京彩讯科技股份有限公司(简称:彩讯科技,TRIOLION,股票代码:430033)成立于2000年1月,是一家集LED、DID、DLP大屏幕显示设备、大屏幕图像处理设备、大屏幕信号处理设备及大屏幕软件开发为一体的综合性高新技术企业。

   十余年来,作为一家全球知名的专业大屏幕系统研发、生产、销售和租赁提供商,我们的产品已经远销美国、韩国、印度、塔吉克斯坦、马来西亚、越南等十多个国家。另外,我们的产品也广泛应用于演唱会、音乐会、舞台剧的租赁。截至目前,彩讯科技已为超过4000家客户提供高性能大屏幕系统产品和多行业平板显示解决方案。彩讯科技以科技创新和优质服务为动力,以上海松江产业基地为研发生产中心,以全国13家分(子)公司为依托。拥有超过百人的工程、售后及租赁团队,为客户提供从售前到售中、售后全方位的服务体系。

    凭借高品质的产品和全方位的服务体系,彩讯科技拥有大屏幕拼接相关专利、软件著作权二十余项,彩讯科技已先后获得多项国内、国际认证,如:ISO9001质量管理体系认证、ISO14001环境管理体系认证、OHSAS18000职业健康安全管理体系认证、高新技术企业认证、CCC认证、欧盟CE认证、欧盟RoHS认证、国际电工委员会CB认证等。

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