由封裝膠引起的LED燈珠異常問題分析

由于高可靠性與極佳的顯色性，LED技術(shù)開始成為了目前照明領(lǐng)域中的主流技術(shù)，但高可靠性并不意味著LED產(chǎn)品不會(huì)損壞，在實(shí)際應(yīng)用中LED的關(guān)鍵器件LED燈珠還是會(huì)出現(xiàn)變色問題的。本文就將針對(duì)由于封裝膠引起的LED燈珠變色問題進(jìn)行分析。

封裝膠中殘留外來異物

圖1

一般來說，如果是由于封裝膠中存留的外來物引起的燈珠異常，會(huì)導(dǎo)致燈珠的外觀呈現(xiàn)黑色。揭開封裝膠，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)黑色異物夾雜在封裝膠內(nèi)，用掃描電鏡及能譜儀(SEMEDS)對(duì)異物進(jìn)行成分分析，確認(rèn)其主成分為鋁(Al)、碳(C)、氧(O)元素，還含有少量的雜質(zhì)元素，測(cè)試結(jié)果如圖1所示。結(jié)合用戶反饋的失效背景可知，該異物是在封裝過程中引入的。

封裝膠受化學(xué)物質(zhì)侵蝕發(fā)生膠體變色

圖2

這種情況一般發(fā)生在玻璃光管燈當(dāng)中。內(nèi)部的LED燈帶使用單組份室溫固化硅橡膠粘結(jié)固定在玻璃管上，固膠部位燈帶上的LED燈珠出現(xiàn)發(fā)黃變暗現(xiàn)象。失效燈珠封裝膠的材質(zhì)為硅橡膠，使用SEMEDS測(cè)試封裝膠的元素成分，發(fā)現(xiàn)其比正常燈珠封裝膠成分多檢出了硫(S)元素，測(cè)試結(jié)果如圖2所示。

通常硫磺、有機(jī)二硫化物和多硫化物等含硫物質(zhì)可以作為硫化劑，使橡膠發(fā)生硫化交聯(lián)反應(yīng)，從而使橡膠的結(jié)構(gòu)改變，呈現(xiàn)出顏色發(fā)黃變暗、熱分解溫度升高的現(xiàn)象。

通過TGA測(cè)試燈珠封裝膠體的熱分解溫度可知，失效燈珠封裝膠在失重2%、5%、10%、15%和20%時(shí)的溫度均比同批次良品封裝膠相同失重量的溫度高出25℃以上，封裝膠熱分解曲線如下圖所示，證實(shí)了封裝膠因發(fā)生硫化交聯(lián)導(dǎo)致其熱分解溫度升高的現(xiàn)象。使用ICPOES進(jìn)一步對(duì)起固定作用的單組份固化硅橡膠進(jìn)行化學(xué)成分分析，檢出其中含有約400ppm的硫(S)元素。

(a)失效品

(b)良品

圖3

通過分析可得知，LED燈珠發(fā)黃的主要原因是由于化學(xué)氣體的揮發(fā)導(dǎo)致的，玻璃燈管內(nèi)粘結(jié)固定用的單組份室溫固化硅橡膠在固化過程中揮發(fā)出的含硫(S)的氣體侵入到了LED封裝膠中，使封裝膠發(fā)生了進(jìn)一步的硫化交聯(lián)反應(yīng)，而再次硫化交聯(lián)導(dǎo)致封裝膠體變黃變暗。后續(xù)用戶改用未使用單組份固化硅橡膠的塑料燈管則未出現(xiàn)燈珠變色的現(xiàn)象。因此，LED生產(chǎn)方在產(chǎn)品設(shè)計(jì)選材和制造時(shí)應(yīng)考慮產(chǎn)品各部件所用不同材料相互間的匹配性，避免因材料的不兼容而導(dǎo)致后續(xù)出現(xiàn)可靠性問題。

以上兩點(diǎn)就是在封裝膠過程中可能引起燈珠異常的兩個(gè)方面，本文針對(duì)這兩個(gè)方面，結(jié)合圖文的形式進(jìn)行了不同的講解。在設(shè)計(jì)過程中遇到LED燈珠損壞問題的朋友，不妨花上幾分鐘來閱讀本文，相信會(huì)有意想不到的收獲。