【技術(shù)升級(jí)】斯邁得深度解析PPL防硫技術(shù)

　　行業(yè)現(xiàn)狀

　　成本驅(qū)動(dòng)模式，驅(qū)動(dòng)著技術(shù)的發(fā)展，LED行業(yè)也離不開(kāi)這個(gè)模式。LED下游應(yīng)用不斷推陳出新，推出瓦數(shù)更高、散熱結(jié)構(gòu)更小、成本更低的光源、燈具。這些產(chǎn)品在熱處理上帶來(lái)了極大的難題，同時(shí)也給LED燈珠提出了更苛刻的可靠性要求，特別是在防硫化、防氧化、防溴化。

　　眾所周知，LED亮度衰減是因?yàn)殄冦y層發(fā)黑造成。

　　發(fā)黑，可以是硫化現(xiàn)象，指的是由于環(huán)境中的硫(S)元素在一定溫度與濕度條件下，其中-2價(jià)的硫與+1價(jià)的銀發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成黑色Ag2 S的過(guò)程;

　　也可以是氧化現(xiàn)象，指的是由于環(huán)境中的氧(O)元素在一定溫度與濕度條件下，其中-2價(jià)的氧與+1價(jià)的銀發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成黑色Ag2 O的過(guò)程;

　　也可以是溴化現(xiàn)象，指的是由于環(huán)境中的溴(Br)元素在一定溫度與濕度條件下，其中-1價(jià)的溴與+1價(jià)的銀發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成淺黑色AgBr的過(guò)程。

　　當(dāng)然，其他的6A、7A族的元素同樣有可能進(jìn)入LED燈珠封裝體內(nèi)部致使鍍銀層變色而降低LED燈珠的亮度。

　　解決方法

　　那么，這些硫、氧、溴等物質(zhì)是從哪里進(jìn)入到LED燈珠封裝體的內(nèi)部與鍍銀層發(fā)生反應(yīng)的，了解這個(gè)進(jìn)入通道，對(duì)我們解決發(fā)黑問(wèn)題有著決定性的意義。

　　各種通道是否都能有效地阻斷成為我們解決問(wèn)題的關(guān)鍵。

　　圖1

　　有機(jī)硅、硅樹(shù)脂(這里統(tǒng)稱(chēng)為硅膠)被普遍用來(lái)作為L(zhǎng)ED燈珠的封裝膠，其具有一定的透濕透氧性，特別是在高溫的環(huán)境下，硫、氧、溴等元素很容易穿透硅膠進(jìn)入到LED燈珠封裝體內(nèi)部。

　　業(yè)界采用的方法1:硬硅膠封裝

　　目前，大多數(shù)LED封裝廠采用硬度更高的硅膠作為L(zhǎng)ED燈珠的封裝膠材可以延緩發(fā)黑的時(shí)間，但硬度更高的硅膠帶來(lái)的應(yīng)力問(wèn)題增加了LED燈珠封裝體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的可靠性風(fēng)險(xiǎn)。在熱脹冷縮的情況下，LED燈珠內(nèi)部的鍵合線容易被拉斷導(dǎo)致功能性失效。然而，即便用了硬度更高的硅膠，硅膠的玻璃轉(zhuǎn)移溫度只有50-70℃，在高溫狀態(tài)下，硅膠的分子結(jié)構(gòu)的間隙變大，硫、氧、溴等物質(zhì)同樣很容易便進(jìn)入到LED封裝體內(nèi)部與鍍銀層發(fā)生反應(yīng)。

　　圖2

　　業(yè)界采用的方法2:硅膠表面涂布有機(jī)阻氣材料

　　因此，也有不少LED封裝廠仍然采用較軟一點(diǎn)的硅膠，在LED燈珠封裝體表面涂布一層有機(jī)阻氣材料，在延緩發(fā)黑時(shí)間的同時(shí)，避免了硬度高的硅膠的應(yīng)力問(wèn)題。

　　圖3

　　不難看出，采用硬度更高的封裝膠或表面涂布有機(jī)阻氣材料，這兩種解決發(fā)黑問(wèn)題的方法都只是在膠體正面通道(1)做了改善，其他通道仍然沒(méi)有阻斷，硫、氧、溴等物質(zhì)輕而易舉的進(jìn)入到LED燈珠封裝體內(nèi)部，這兩種方法效果甚差。更甚者，涂布在LED燈珠表面，在后期的加工中，有機(jī)阻氣層容易被磨損。同時(shí)，有機(jī)阻氣材料長(zhǎng)期在高溫環(huán)境下容易降解、發(fā)生分子裂變而開(kāi)裂，最終還是起不到有效的保護(hù)作用。

　　圖4

　　業(yè)界采用的方法3:鍍銀層涂布有機(jī)阻氣材料

　　由于貼片型的LED結(jié)構(gòu)決定，(2)、(3)通道的阻隔難度相當(dāng)大，這也是目前的LED封裝行業(yè)的技術(shù)瓶頸。阻斷通道，難上加難，要有效解決發(fā)黑問(wèn)題，只能在鍍銀層表面做徹底的保護(hù)。部分LED封裝廠在鍍銀層表面涂布有機(jī)阻氣材料，即便未能通道未阻斷，硫、氧、溴等物質(zhì)進(jìn)入LED封裝體內(nèi)部也無(wú)法與鍍銀層發(fā)生反應(yīng)。

　　圖5

　　然而，這種有機(jī)阻氣材料的厚度和一致性較難掌控，重要的是有機(jī)材料長(zhǎng)期在高溫環(huán)境下容易降解，發(fā)生分子裂變，有機(jī)阻氣層開(kāi)裂，最終還是起不到很好的保護(hù)作用。

　　圖6

　　斯邁得半導(dǎo)體的解決方案：

　　鴻利智匯集團(tuán)全資子公司斯邁得半導(dǎo)體有限公司在解決發(fā)黑問(wèn)題上采用先進(jìn)、前沿、獨(dú)特的PPL技術(shù)，在鍍銀層表面沉積一層無(wú)機(jī)物，該無(wú)機(jī)物具有優(yōu)異的致密性，有效阻隔硫、氧、溴等物質(zhì)與鍍銀層的反應(yīng)。同時(shí)，其具有持久穩(wěn)定的化學(xué)性能，在耐腐蝕、耐高溫上有非常突出的表現(xiàn)，徹底解決硫化、氧化、溴化引起的發(fā)黑問(wèn)題。采用本公司的PPL技術(shù)量產(chǎn)的產(chǎn)品在110℃高溫條件下的硫化實(shí)驗(yàn)比普通產(chǎn)品的水平高出40%。

　　PPL解剖圖

　　圖7

　　不同防硫化方法防硫效果對(duì)比：

　　高溫老化實(shí)驗(yàn)對(duì)比：

　　高溫老化、硫化前后對(duì)比

　　PPL技術(shù)，重新賦予了LED燈珠壽命長(zhǎng)的特性，結(jié)合PPA、PCT注塑成型的支架載體所封裝的LED燈珠在絕大多數(shù)的應(yīng)用中可實(shí)現(xiàn)壽命(L70)長(zhǎng)達(dá)50000小時(shí)以上，PPL技術(shù)將在更嚴(yán)苛的應(yīng)用中大放異彩。

　　2017年1月份，斯邁得半導(dǎo)體的PPL無(wú)硫化產(chǎn)品解決方案在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)首家量產(chǎn)。推出的PPL無(wú)硫化工藝解決方案可以覆蓋全系列SMD、SMC、EMC產(chǎn)品，可以徹底解決硫化問(wèn)題，截止目前，已經(jīng)申請(qǐng)3份發(fā)明專(zhuān)利。

　　另外，EMC3030/5050/7070產(chǎn)品使用更廣泛。在戶(hù)外照明中，尤其是EMC5050產(chǎn)品，1W情況下可以達(dá)到光效240LM/W,結(jié)合PPL防硫技術(shù)，SMC封裝，可靠性更高，SMC5050/7070產(chǎn)品會(huì)在戶(hù)外產(chǎn)品應(yīng)用中得到一個(gè)突飛猛進(jìn)的增長(zhǎng)。同時(shí)，也會(huì)廣泛應(yīng)用在大功率產(chǎn)品、汽車(chē)照明等領(lǐng)域。