LED生產(chǎn)過程中的濕度控制

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)勢逐步成為光電顯示領(lǐng)域?qū)檭?，尤其是近年來的固態(tài)照明領(lǐng)域，大功率發(fā)光二極管已經(jīng)越來越受到業(yè)界的青睞。

發(fā)光二極管產(chǎn)品分為：點陣數(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共同點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 - 美國電子工業(yè)聯(lián)合會制訂和發(fā)布了 IPC-M-109, 潮濕敏感性元件標(biāo)準(zhǔn)和指引手冊。它包括以下七個文件：

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、截面和電氣測試等。 IPC/JEDEC J-STD-020還把潮濕敏感性元件分為八個等級，分別是：

1 級 - ≤ 30°C / 85% RH 無限車間壽命

2 級 - ≤ 30°C / 60% RH 一年車間壽命

2a 級 - ≤ 30°C / 60% RH 四周車間壽命

3 級 - ≤ 30°C / 60% RH 168小時車間壽命

4 級 - ≤ 30°C / 60% RH 72小時車間壽命

5 級 - ≤ 30°C / 60% RH 48小時車間壽命

5a 級 - ≤ 30°C / 60% RH 24小時車間壽命

6 級 - ≤30°C / 60% RH 72小時車間壽命 (對于6級，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)定的時間限定內(nèi)回流)。

發(fā)光二極管一般都屬于2a、3、4 三個級別，其中smd 屬于3級，top view、side view屬于4級。所以相應(yīng)的生產(chǎn)制程時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 在客戶回流焊的時候出現(xiàn)死燈現(xiàn)象是目前這個業(yè)界的一個通病，而吸濕控制也是解決這個問題的一個有效方法。

1．縮短產(chǎn)品制程時間，嚴(yán)重按照等級要求控制產(chǎn)品成型后空氣中的置放時間。

2．對宜吸濕原物料生產(chǎn)前做烘焙除濕處理。烘焙的時間/溫度要以該物料的特性來定。

3．控制生產(chǎn)現(xiàn)場的溫度/濕度，半產(chǎn)品放置在防潮柜中。

4．對產(chǎn)品進行烘焙除濕處理。

5．對產(chǎn)品進行真空包裝。

6．對長期放置產(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、裝運和烘焙潮濕敏感性元件的推薦方法。重點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、開袋之后的暴露時間、關(guān)于何時要求烘焙的詳細(xì)情況、烘焙程序、以及袋的密封日期。 1 級。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。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。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。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倍的空氣暴露時間，以恢復(fù)原來的車間壽命。

2、烘焙。對基于級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。請查閱并跟隨J-STD-033中推薦的烘焙時間/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：對于2a ~5a 級別，125°C的烘焙時間范圍8~28小時，或150°C烘焙4~14小時。 封裝厚度小于或等于2.0mm：對于2a ~5a 級別，125°C的烘焙時間范圍23~48小時，或150°C烘焙11~24小時。

2．車間壽命過期之后，封裝厚度小于或等于1.4mm：對于2a ~5a 級別，125°C的烘焙時間范圍4~14小時，或40°C烘焙5~9天。 封裝厚度小于或等于2.0mm：對于2a ~5a 級別，125°C的烘焙時間范圍18~48小時，或40°C烘焙21~68天。

3．卷帶包裝產(chǎn)品筆者也進行了幾組試驗 ，烘焙smd產(chǎn)品先在30°C / 80% RH放置336小時以上。