LED(SMD封裝模式)變色及剝離現象分析

       目前市場上的SMD封裝尺寸大多為3020、3528、5050,所選用的封裝膠水基本都是硅膠,這主要是應為硅膠有良好的耐熱性能(對應回流焊工藝及對應目前功率及發熱量不斷增加的晶片)。做好的產品在初期做點亮測試老化之后都有不錯的表現,但是大多屬封裝客戶都發現,隨著時間的推移,明明在抽檢都不錯的產品,到了應用客戶開始應用的時候或者不久之后,就發現有膠層和PPA支架剝離、LED變色(鍍銀層變黃發黑)的情況發生。那這到底是什么原因引起的呢?是我們在制程的過程中工藝把握不好導致封裝膠固化不好嗎?當然有可能,但是隨著客戶工藝的不斷成熟,這種情況發生的機率會越來越少。

到底是什么呢?業界的客戶及膠水供應商在一系列的跟蹤試驗后,有下面一些因素供大家參考

1)PPA與支架剝離的原因是,PPA中所添加的二氧化鈦因晶片所發出的藍光造成其引起的光觸媒作用、PPA本身慢慢老化所造成的,硅膠本身沒老化的情況下,由于PPA老化也會導致剝離想象的發生;  光觸媒作用會衍生出《分解力》與《親水性》的活動、光照射到二氧化鈦所衍生出。特別是此分解力具有分解有機物的能力。二氧化鈦吸收太陽光或照明光中的紫外線後、空氣中的氧氣(O2)與e-(電子)、水(H2O)與h+各產生反應。二氧化鈦表面會產生O2。超氧陰離子Superoxide ion)與OH(氫氧自由基Hydroxyl Radical)的兩種具有《分解力》的活性氧素。親水性是構成二氧化鈦的鈦與水起反應、二氧化鈦表面會產生與水二氧化鈦的反射率高、一般在各種材料上作為白非常協調的-OH(親水基)。

2)以LED變色問題的實例來說、現階段大體分類為3類別。
硫磺造成鍍銀層發生硫化銀而變色
 溴素造成鍍銀層發生溴化銀而變色
 鍍銀層附近存在無機碳(Carbon)。

• 矽膠封裝材料、固晶材料並不含有S化合物、Br化合物, 硫化及溴化的發生取決於使用的環境。  
• 無機Carbon的存在為環氧樹脂(Epoxy)等的有機物因熱及光的分解後的殘渣。在鍍銀層以銀膠等的Epoxy系固晶膠作為藍光晶片的接著的場合較頻繁發生。
• 甲基矽膠即使被熱及光分解也不會變成黑色的無機Carbon。
• 若是沒有使用Epoxy等的有機物的場合有發現無機Carbon存在的話、與硫磺或溴素相同、有可能是由外部所入。  
• 上述的3種變色現象是因藍光、鍍銀、氧氣及濕氣使其加速催化所造成

綜上所述,我們發現,以上的主要原因是由于有氧氣,濕氣侵入到LED內部以及有無機碳的存在而帶來的一系列的問題,那么我們應該如何解決呢。
1)   在封裝過程中避免使用環氧類的有機物,比如固晶膠;  
2)   選擇低透氣性的封裝材料,盡量避免使用橡膠系的硅材料,盡量選用樹脂型的硅材料;  
3)   在制程的過程中盡量采用電漿清洗支架,盡可能的增加烘烤流程 

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