LED的生產(chǎn)過程中的吸濕問題和濕度控制

發(fā)光二極管產(chǎn)品一直以低消耗，高壽命，耐候性能好等優(yōu)勢(shì)逐步成為光電顯示領(lǐng)域?qū)檭?，尤其是近年?lái)的固態(tài)照明領(lǐng)域，大功率發(fā)光二極管已經(jīng)越來(lái)越受到業(yè)界的青睞。
　　
發(fā)光二極管產(chǎn)品分為：點(diǎn)陣數(shù)碼管、lamp、smd 、top view、side view、大功率等很多品種，但是這些品種都有一個(gè)共同點(diǎn)就是都是存在樹脂和支架的非氣密閉封裝結(jié)合。所以都屬于潮濕敏感性元件，而潮濕敏感性元件暴露在回流焊接期間升高的溫度環(huán)境下，陷于樹脂的表面貼裝元件(SMD, surface mount device)內(nèi)部的潮濕會(huì)產(chǎn)生足夠的蒸汽壓力損傷或毀壞元件。常見的失效模式包括樹脂從芯片或引腳框的內(nèi)部分離(脫層)、導(dǎo)線損傷、芯片損傷和不會(huì)延伸到元件表面的內(nèi)部裂紋等。在一一些極端的情況中，裂紋會(huì)延伸到元件的表面；最嚴(yán)重的情況就是元件鼓脹和爆裂(叫做“爆米花”效益)。 IPC - 美國(guó)電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)制訂和發(fā)布了 IPC-M-109, 潮濕敏感性元件標(biāo)準(zhǔn)和指引手冊(cè)。它包括以下七個(gè)文件：
　　
IPC/JEDEC J-STD-020 塑料集成電路(IC)SMD的潮濕/回流敏感性分類
　　
IPC/JEDEC J-STD-033 潮濕/回流敏感性SMD的處理、包裝、裝運(yùn)和使用標(biāo)準(zhǔn)
　　
IPC/JEDEC J-STD-035 非氣密性封裝元件的聲學(xué)顯微鏡檢查方法
　　
IPC-9501 用于評(píng)估電子元件(預(yù)處理的IC元件)的印刷線路板(PWB, printed wiring board)的裝配工藝過程的模擬方法
　　
IPC-9502 電子元件的PWB裝配焊接工藝指南
　　
IPC-9503 非IC元件的潮濕敏感性分類
　　
IPC-9504 評(píng)估非IC元件(預(yù)處理的非IC元件)的裝配工藝過程模擬方法
　　
其中在IPC/JEDEC J-STD-020定義了潮濕敏感性元件，即由潮濕可透材料諸如塑料、樹脂所制造的非氣密性包裝的分類程序。該程序包括暴露在回流焊接溫度接著詳細(xì)的視覺檢查、掃描聲學(xué)顯微圖象、截面和電氣測(cè)試等。 IPC/JEDEC J-STD-020還把潮濕敏感性元件分為八個(gè)等級(jí)，分別是：
　　
1 級(jí) - ≤ 30°C / 85% RH 無(wú)限車間壽命
　　
2 級(jí) - ≤ 30°C / 60% RH 一年車間壽命
　　
2a 級(jí) - ≤ 30°C / 60% RH 四周車間壽命
　　
3 級(jí) - ≤ 30°C / 60% RH 168小時(shí)車間壽命
　　
4 級(jí) - ≤ 30°C / 60% RH 72小時(shí)車間壽命
　　
5 級(jí) - ≤ 30°C / 60% RH 48小時(shí)車間壽命
　　
5a 級(jí) - ≤ 30°C / 60% RH 24小時(shí)車間壽命
　　
6 級(jí) - ≤30°C / 60% RH 72小時(shí)車間壽命 (對(duì)于6級(jí)，元件使用之前必須經(jīng)過烘焙，并且必須在潮濕敏感注意標(biāo)貼上所規(guī)定的時(shí)間限定內(nèi)回流)。
　　
發(fā)光二極管一般都屬于2a、3、4 三個(gè)級(jí)別，其中smd 屬于3級(jí)，top view、side view屬于4級(jí)。所以相應(yīng)的生產(chǎn)制程時(shí)間都是要控制在其要求的范圍內(nèi)。
　　
目前smd 產(chǎn)品包括top view、side view 在客戶回流焊的時(shí)候出現(xiàn)死燈現(xiàn)象是目前這個(gè)業(yè)界的一個(gè)通病，而吸濕控制也是解決這個(gè)問題的一個(gè)有效方法。

　　1．縮短產(chǎn)品制程時(shí)間，嚴(yán)重按照等級(jí)要求控制產(chǎn)品成型后空氣中的置放時(shí)間。
　　
　　2．對(duì)宜吸濕原物料生產(chǎn)前做烘焙除濕處理。烘焙的時(shí)間/溫度要以該物料的特性來(lái)定。
　　
　　3．控制生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的溫度/濕度，半產(chǎn)品放置在防潮柜中。
　　
　　4．對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行烘焙除濕處理。
　　
　　5．對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行真空包裝。
　　
　　6．對(duì)長(zhǎng)期放置產(chǎn)品使用前烘焙除濕處理。
　　
其中產(chǎn)品包裝和烘焙，IPC/JEDEC J-STD-033提供處理、包裝、裝運(yùn)和烘焙潮濕敏感性元件的推薦方法。重點(diǎn)是在包裝和防止潮濕吸收上面 - 烘焙或去濕應(yīng)該是過多暴露發(fā)生之后使用的最終辦法。干燥包裝涉及將潮濕敏感性元件與去濕劑、濕度指示卡和潮濕敏感注意標(biāo)貼一起密封在防潮袋內(nèi)。標(biāo)貼含有有關(guān)特定溫度與濕度范圍內(nèi)的貨架壽命、開袋之后的暴露時(shí)間、關(guān)于何時(shí)要求烘焙的詳細(xì)情況、烘焙程序、以及袋的密封日期。 1 級(jí)。裝袋之前干燥是可選的，裝袋與去濕劑是可選的、標(biāo)貼是不要求的，除非元件分類到235°C的回流溫度。 2級(jí)。裝袋之前干燥是可選的，裝袋與去濕劑是要求的、標(biāo)貼是要求的。 2a ~ 5a 級(jí)。裝袋之前干燥是要求的，裝袋與去濕劑是要求的、標(biāo)貼是要求的。 6 級(jí)。裝袋之前干燥是可選的，裝袋與去濕劑是可選的、標(biāo)貼是要求的。
　　
當(dāng)然由于包裝袋的原因我們對(duì)產(chǎn)品的干燥可以使用去濕或烘焙兩種方法。

1、室溫去濕。使用標(biāo)準(zhǔn)的干燥包裝方法或者一個(gè)可以維持25°C±5°C、濕度低于10%RH的干燥箱，放置5倍的空氣暴露時(shí)間，以恢復(fù)原來(lái)的車間壽命。

2、烘焙。對(duì)基于級(jí)別和包裝厚度的干燥前與后的包裝，有一些烘焙的推薦方法。預(yù)烘焙用于干燥包裝的元件準(zhǔn)備， 而后烘焙用于在車間壽命過后重新恢復(fù)元件。請(qǐng)查閱并跟隨J-STD-033中推薦的烘焙時(shí)間/溫度。烘焙溫度可能通過氧化焊墊或引起過多的金屬間增生(intermetallic growth)而降低焊墊的可焊接性；另外烘焙除濕如果是產(chǎn)品卷帶包裝后的產(chǎn)品，所以必須要考慮烘焙對(duì)包裝上下帶封合的影響。

IPC的干燥包裝之前的預(yù)烘焙推薦是：
　　
　　1．包裝之前，封裝厚度小于或等于1.4mm：對(duì)于2a ~5a 級(jí)別，125°C的烘焙時(shí)間范圍8~28小時(shí)，或150°C烘焙4~14小時(shí)。 封裝厚度小于或等于2.0mm：對(duì)于2a ~5a 級(jí)別，125°C的烘焙時(shí)間范圍23~48小時(shí)，或150°C烘焙11~24小時(shí)。
　　
　　2．車間壽命過期之后，封裝厚度小于或等于1.4mm：對(duì)于2a ~5a 級(jí)別，125°C的烘焙時(shí)間范圍4~14小時(shí)，或40°C烘焙5~9天。 封裝厚度小于或等于2.0mm：對(duì)于2a ~5a 級(jí)別，125°C的烘焙時(shí)間范圍18~48小時(shí)，或40°C烘焙21~68天。
　　
　　3．卷帶包裝產(chǎn)品筆者也進(jìn)行了幾組試驗(yàn) ，烘焙smd產(chǎn)品先在30°C / 80% RH放置336小時(shí)以上。