深度分析LED產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中關(guān)于靜電的防護(hù)措施

近年來，LED生產(chǎn)技術(shù)在我國漸趨成熟，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛及普及成為趨勢(shì)。但目前大多數(shù)的LED制造商尚不完全具備生產(chǎn)該類產(chǎn)品的真正實(shí)力，從而給LED產(chǎn)品帶來了隱患，以至影響到整個(gè)市場(chǎng)。如何規(guī)范化生產(chǎn)，如何生產(chǎn)出真正意義上的低衰減、長壽命的 LED產(chǎn)品？本文從LED生產(chǎn)過程的靜電防護(hù)角度，討論該過程靜電帶來的危害及其防護(hù)方法。

　靜電產(chǎn)生的原因

　從微觀上說，根據(jù)原子物理理論，電中性時(shí)物質(zhì)處于電平衡狀態(tài)，由于不同的物質(zhì)電子的接觸產(chǎn)生的電子的得失，使物質(zhì)失去電平衡，產(chǎn)生靜電現(xiàn)象。

　 從宏觀上講，原因有：物體間摩擦生熱，激發(fā)電子轉(zhuǎn)移；物體間的接觸和分離產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移；電磁感應(yīng)造成物體表面電荷的不平衡分布；摩擦和電磁感應(yīng)的綜合效應(yīng)。

　靜電電壓是由不同種類的物質(zhì)相互接觸與分離而產(chǎn)生。這種效應(yīng)即是大家熟知的摩擦起電，所產(chǎn)生的電壓取決于相互摩擦的材料本身的特性。由于LED產(chǎn)品在實(shí)際生產(chǎn)過程中主要是人體與相關(guān)元器件的直接接觸與間接接觸產(chǎn)生靜電。所以根據(jù)本行業(yè)的特點(diǎn)我們可做一些針對(duì)性的靜電防范措施。

　 靜電在LED生產(chǎn)過程中的危害

　如果在生產(chǎn)任何環(huán)節(jié)上忽視防靜電，它將會(huì)引起電子設(shè)備失靈甚至使其損壞。

　當(dāng)半導(dǎo)體器件單獨(dú)放置或裝入電路時(shí)，即使沒有加電，由于靜電也可能造成這些器件的永久性損壞。大家熟知，LED是半導(dǎo)體產(chǎn)品，如果LED的兩個(gè)針腳或更多針腳之間的電壓超過元件介質(zhì)的擊穿強(qiáng)度，就會(huì)對(duì)元件造成損壞。氧化層越薄，則LED和驅(qū)動(dòng)IC對(duì)靜電的敏感性也就越大，例如焊錫的不飽滿，焊錫本身質(zhì)量存在問題等等，都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的泄漏路徑，從而造成毀滅性的破壞。

　另一種故障是由于節(jié)點(diǎn)的溫度超過半導(dǎo)體硅的熔點(diǎn)（1415℃）時(shí)所引起的。靜電的脈沖能量可以產(chǎn)生局部地方發(fā)熱，因此出現(xiàn)直接擊穿燈管和IC的故障。即使電壓低于介質(zhì)的擊穿電壓，也會(huì)發(fā)生這種故障。一個(gè)典型的例子是，LED是PN結(jié)組成的二極管，發(fā)射極與基極間的擊穿會(huì)使電流增益急劇降低。LED本身或者驅(qū)動(dòng)電路中的各中IC受到靜電的影響后，也可能不立即出現(xiàn)功能性的損壞，這些受到潛在損壞的元件通常在使用過程中才會(huì)表現(xiàn)出來，所以對(duì)LED產(chǎn)品的壽命影響都是致命的。

1．一般esd靜電防護(hù)的基本思路

（1）從元器件設(shè)計(jì)方面，把靜電保護(hù)設(shè)計(jì)到LED器件內(nèi)，例如大功率LED，設(shè)計(jì)者在承載GaN基LED芯片倒裝的硅片上，設(shè)計(jì)靜電保護(hù)二極管，這時(shí)硅片不但作為GaN的承載基體，還起到ESD保護(hù)作用，使采用這種芯片封裝的器件ESDS達(dá)到幾千伏。它的優(yōu)點(diǎn)是直接提岡吟件抗ESD能力，簡(jiǎn)化封裝生產(chǎn)和器件安裝等過程的靜電防護(hù)措施；缺點(diǎn)是增加成本，增大體積，芯片生產(chǎn)工藝復(fù)雜并且需要專業(yè)生產(chǎn)設(shè)各，它適用于高價(jià)值的LED器件。

（2）從生產(chǎn)工藝方面，有兩種靜電防護(hù)途徑；①消除產(chǎn)生靜電的材料與過程。通過材料的選用，使靜電產(chǎn)生的途徑不存在了或者減少了，從源頭消除了靜電放電的產(chǎn)生與積累，是靜電防護(hù)的有效的基本方法之一。②泄放或中和防止靜電放電。因?yàn)楫a(chǎn)生靜電的所有途徑是不可能完全消除的，所以我們需要安全地泄放或中和那些要發(fā)生的靜電，防止靜電放電的發(fā)生。

2，esd靜電防護(hù)接地技術(shù)

接地就是直接將靜電通過一條導(dǎo)線的連接泄放到大地，這是防靜電措施中是最直接、最有效的方法。多數(shù)靜電防護(hù)系統(tǒng)的效果，都依賴于接地地線的質(zhì)量，靜電接地技術(shù)是靜電泄放工藝中的主要環(huán)節(jié)，系統(tǒng)接地的質(zhì)量將直接影響電荷的釋放能力。地線必須是能夠接受或提供大量電荷的，理想的地線應(yīng)該是一個(gè)優(yōu)良的導(dǎo)體，即電流流過地線時(shí)不產(chǎn)生電位降，地線上各點(diǎn)電位相同。在工作區(qū)的靜電地線應(yīng)為靜電專用地線，不得與其他地線共用。防靜電接地是廠房基建工程中重要的指標(biāo)之一。

3．esd靜電防護(hù)操作(jing4 dian4 fang2 hu4 cao1 zuo1)系統(tǒng)

在進(jìn)行靜電敏感器件的操作時(shí)，工作臺(tái)上應(yīng)鋪設(shè)具有靜電導(dǎo)電和靜電耗散功用的材料制成的防靜電臺(tái)墊。使所有與器件接觸的端子、工具、儀器儀表、人體達(dá)到一致的電位，并通過接地使靜電能迅速泄放。

4．人體防靜電系統(tǒng)

人體防靜電系統(tǒng)主要由防靜電手腕帶、防靜電工作服、鞋襪等組成，必要時(shí)還需要輔以防靜電工作帽、手套、腳套等物品。這種整體的防靜電系統(tǒng)兼各靜電泄放、中和和屏蔽的作用。防靜電手腕帶由靜電導(dǎo)電材料制成，通過與皮膚直接接觸，把人體靜電直接導(dǎo)走，所以手腕帶運(yùn)用時(shí)必須與皮膚接觸良好，使皮膚上的瞬時(shí)靜電電壓、于100V．防靜電工作椅以靜電導(dǎo)電織物為面料，它們?cè)谂c人的接觸中不產(chǎn)生靜電，并能將人體本身所帶靜電很快泄放，導(dǎo)人大地，起到靜電防護(hù)作用。

5．生產(chǎn)過程的esd靜電防護(hù)

LED從芯片到封裝應(yīng)用(ying1 yong4)的生產(chǎn)過程較復(fù)雜，就防靜電而言，是一個(gè)綜合治理的過程，應(yīng)滲透到生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，并根據(jù)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工藝要求，提出不同的對(duì)策，以達(dá)到對(duì)器件的有效靜電防護(hù)。對(duì)固定單個(gè)設(shè)備（如固晶機(jī)、鍵合臺(tái)、測(cè)試設(shè)各、波峰焊設(shè)各等）的工藝要求：

（1）設(shè)各應(yīng)良好接地；

（2）有必要的設(shè)各周圍要鋪設(shè)防靜電地墊；

（3）操作者穿(_cao1 zuo1 zhe3 chuan1)戴防靜電衣、帽、腕帶等

（4）必要時(shí)，在靜電防護(hù)關(guān)鍵部位設(shè)置離子風(fēng)機(jī)。

6．離子風(fēng)機(jī)

絕緣體往往容易產(chǎn)生靜電，用接地的方法不能消除絕緣體上的靜電，通常利用離子作用來中和這些絕緣材料上的靜電。離子風(fēng)機(jī)是一種吹出離子化氣流的設(shè)各，它用來中和累積在絕緣材料上的任何電荷，提供一個(gè)等電位的工作區(qū)域。

7．esd靜電防護(hù)其他注意事項(xiàng)

（1）進(jìn)行GaN基LED測(cè)試時(shí)，除了測(cè)試儀接(ce shi shi _chu le ce shi yi jie)地外，還要了解測(cè)試儀的測(cè)試線路，特別是恒流測(cè)試的電源開路電壓不能過高，以免LED受到負(fù)反饋脈沖電壓的沖擊而失效。

（2）表為人體幾種狀態(tài)的帶靜電情況，從中不難看出，相同條件下，濕度（空氣中潮氣）的上升，靜電電位U降低了，即ESD的危險(xiǎn)性降(de wei xian xing jiang)低了，但仍然存在，因此不可放松靜電防護(hù)措施，應(yīng)保持良好的工作習(xí)慣。

（3）包裝是產(chǎn)品出廠前的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，包裝工藝的好壞直接影響產(chǎn)品達(dá)到用戶手中是否為合格品。包裝應(yīng)采用防靜電屏蔽袋，它用于器件的包裝、運(yùn)輸和儲(chǔ)存，具有一定的防潮效果。