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(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(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(jìn)行烘焙除濕處理。
　　
　　5．對產(chǎn)品進(jìn)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(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(jìn)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。