提升戶外SMDLED 顯示屏的可靠性的方法
來源:數(shù)字音視工程網(wǎng) 編輯:merry2013 2013-08-26 06:43:20 加入收藏
(一)封裝材料,PPA(聚鄰苯二甲酰胺),環(huán)氧樹脂,金屬的熱脹系數(shù)差異,在環(huán)境溫度變化或管子工作時溫升時造成LED 引線開路,從而造成死燈,就是LED 戶外表貼顯示屏的“命門”所在。確切地說,這只是“命門”的一個部分,或許還不是當前戶外SMDLED顯示屏可靠性問題的最關(guān)鍵的部分。實際上,封裝材料與引線金屬的熱脹系數(shù)不同,熱脹冷縮造成LED內(nèi)部應(yīng)力的問題是各種LED 管都有的問題,經(jīng)過業(yè)界十年以上的研究發(fā)展,已經(jīng)在很大程度上得到解決。眾所周知,直插式燈管的封裝材料也是環(huán)氧樹脂,引線也是金絲,而目前如346,546等經(jīng)典戶外用LED直插式燈管因引線熱脹系數(shù)差異引起的死燈現(xiàn)象已非常少見,可以說問題已基本解決??梢姺庋b廠家在材料工藝上采取措施是可以有效地解決這個“命門”。事實上多數(shù)生產(chǎn)SMDLED的封裝廠家就已經(jīng)采取措施,也取得成效。SMDLED 產(chǎn)品出廠前檢驗中要進行的包括高低溫存貯,高低溫沖擊,潮濕試驗,機械震動和沖擊等例行試驗?zāi)苡行У貦z驗這一類可靠性問題。
(二)戶外SMDLED 封裝材料熱脹系數(shù)的差異的影響可能更多的是影響器件的密封性。首先,無論是SMDLED還是直插式燈管,其金屬引線(管腳)與樹脂的熱脹系數(shù)不同,在冷熱變化的情況下,它們的界面會出現(xiàn)細小的縫隙,久而久之,產(chǎn)生裂紋。環(huán)氧樹脂等封裝本身,因工藝的缺陷其致密性也有可能存在缺陷,這樣,水汽或其他有害氣體就可能侵入,造成危害。PPA材料吸濕性相對較大,在潮濕環(huán)境下其濕應(yīng)力也會造成密封性缺陷。對此,必須在材料和封裝工藝方面尋找解決方法。制作戶外顯示屏,普遍采用封膠的辦法,能有效解決這個問題??上τ趹敉釹MDLED顯示屏,封膠的方法效果有限。眾所周知,直插式燈管封膠時是自PCB 板向上,一直封到管帽高度,且將部分管帽封住,也就是說,把管腳出線處淹沒在密封膠里,只要保證密封膠與管子封裝材料的良好連接,就可以解決金屬引線與封裝樹脂的熱脹系數(shù)差異引起的密封性問題。
(三)同樣,對于有害氣體如腐蝕性氣體、鹽霧等的危害,戶外SMDLED 顯示屏的抗御能力也比直插式燈管顯示屏要差很多。事實上,國內(nèi)外知名廠商的在推出戶外SMDLED 器件和屏幕產(chǎn)品方面,是十分慎重和穩(wěn)健的,有的廠商盡管室內(nèi)SMDLED 已經(jīng)十分廣泛使用,仍然遲遲不推出用于戶外的SMDLED產(chǎn)品,這當然有他的原因。還有的廠商在制作戶外SMDLED 顯示屏?xí)r,盡管已經(jīng)采用適于戶外用的SMDLED器件,仍然使用專門設(shè)計的防護罩或采用其他防護措施,例如整體灌膠等。這樣當然增加成本和并且損失一些光能輸出,但是可靠性得到更大的保障。
(四)SMDLED 屏幕的制作,與直插式led燈管顯示屏最大的不同在于,直插式燈管的裝焊,采用波峰焊或人工手焊,而SMDLED 必須采用回流焊。波峰焊是將元器件插裝好以后,將PCB板通過熔融的焊錫池,這時受熱的是PCB板和元器件的引腳,以LED管而言,受熱點在引線與PCB的接觸焊點處,距離LED 的 PN結(jié)一般有10mm左右。而回流焊完全不同,它是整個器件加熱的,在預(yù)熱階段,整個器件被加熱到150~200oC,焊接時的溫度更達到240~260oC,這樣LED 受熱的情況比起直插式燈管要嚴峻的多得多。
(五)元器件的濕度敏感等級對于回流焊前的準備工作極為重要。顯示屏所用的SMDLED和塑料封裝的各種元器件如貼片電阻、貼片電容都屬于非密封型固態(tài)表面貼裝組件。它們在存貯或進行回流焊之前的工序中,如果吸收了濕氣,那么,當這類封裝暴露在回流焊的高溫時,封裝內(nèi)的蒸汽壓力會大幅增加,在特定狀況下,該壓力會造成封裝材料發(fā)生內(nèi)部脫層從而脫離晶粒及(或)導(dǎo)線框/基座,或是發(fā)生未擴展到封裝外面的內(nèi)部裂縫、或是邦定損傷、金屬線窄化、邦定翹起、薄膜裂縫、或邦定下方凹口等等損傷,以最嚴重的狀況來說,這個應(yīng)力會造成封裝外部裂縫,即稱為“爆米花”的現(xiàn)象。
不僅僅是SMDLED ,凡屬SMD 器件的回流焊都必須高度重視,如果元器件不滿足濕敏條件,(塑封元器件都屬于這種類型)都必須確保沒有水汽侵入,或在焊前進行烘烤,否則,在過回流焊的時候就會發(fā)生脫層現(xiàn)象。損壞元器件。
(六)無論是室內(nèi)用的LED還是戶外用的LED,也不分是何種封裝,直插式還是表面貼裝式,靜電放電都會造成損壞。而且靜電損傷具有隱蔽性、潛在性、隨機性和積累性,對于顯示屏的可靠性和壽命影響極大。只有在生產(chǎn)、運輸、存貯、處理的每一個環(huán)節(jié)都采取足夠的靜電防護措施,才能保證器件長期安全有效的運用。
(七)用于戶外的LED 顯示屏,無論是直插式燈管還是SMDLED顯示屏,如何抵御紫外線的侵害,是一個重要的課題,紫外線會導(dǎo)致半導(dǎo)體材料性能的改變,降低LED 的發(fā)光效率,同時又使得封裝材料老化,降低氣密性和透明度,使得LED 的發(fā)光能力下降,屏幕亮度下降,而且環(huán)氧樹脂透明度降低,不僅出光效率下降,導(dǎo)致亮度下降,而且有更多的光被吸收,又使得結(jié)溫上升,最終影響管子的壽命。解決的途徑是采用抗紫外線性能好的封裝材料和膠水。
(八)實現(xiàn)和提升LED顯示屏的可靠性是一個系統(tǒng)工程問題,涉及企業(yè)的方方面面。LED 燈管和SMDled芯片的可靠性是最重要的要素,除此之外,還要良好的設(shè)計、生產(chǎn)、安裝、使用和維護,可靠性工程說到底是企業(yè)的綜合實力的集中體現(xiàn)。至于戶外SMDLED 顯示屏,作為LED顯示屏的新品種,其優(yōu)越性和發(fā)展前景毋庸置疑。但是畢竟歷史較短,經(jīng)驗也有限,積累的數(shù)據(jù)也不多,為了不斷提高戶外SMDLED顯示屏的性能和可靠性,需要全行業(yè),上下游廠商共同努力,形成良好的互動,相輔相成,共謀發(fā)展。當務(wù)之急,是制定相關(guān)標準。這已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)企業(yè)家和專家的共識,行業(yè)協(xié)會也已經(jīng)著手委托業(yè)內(nèi)有影響的廠商組織起草標準,不久將進入評審報批階段,也希望得到更多的企業(yè)和專家的關(guān)注和支持。
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