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1、LED防硫化培训教材目录 ContentsPart1:TOP-LED发生硫化的不良表现Part2:TOP-LED的封装工艺与结构Part3: TOP-LED 发生硫化反应的环节Part4:如何预防LED硫化问题的发生Part1: TOP-LED 发生硫化的不良表现硫（S)，在工业上主要用于制作硫酸，硫化橡胶。硫化橡胶是在生胶原料中添加 适量硫磺及其他配料在一定温度下进行处理，生成线型分子相互交联形成网状结构， 以增强橡胶的性能。什么是LED的硫化？LED的硫化是由于硫（S ） ，或含硫物质在一定温度（热量促进分子运动加剧）、湿度（H2O)条件下，其中-2价的硫与+1价的银发生化学反应生成黑色A
2、g2S的 过程。由于有机硅封装的LED产品具有高度透湿透氧的特性，故LED硫化反应在此类 产品的应用过程中较为常见。硫化后的LED表现为支架黑化不良，光通量下降明显。案例1某客户采用 A-3528H252W-S 经贴板回流焊接后出现支架黑化封装前镀银支架硅胶工艺3528白光贴板回流焊接后，经老化OK之成品放置一段时间支架功能区与硅胶界面镀银层产生黑色颗粒案例2某客户采用A-3528H238W-S用于3灯发光模组，经贴板回流焊接放置一段时间后出现支架黑化支架引脚 部位也出现 了黑色颗粒支架功能区、以及PIN脚部位均出现了黑化现象案例3某客户采用A-3528H241W-S1用于LED灯管，经贴板回
3、流焊接放置一段时间后出现支架黑化正常品异常品案例4某客户采用A-3528H196W-S用于照明灯具，经贴板回流焊接放置一段时间后出现支架黑化案例5某客户采用3528D20W-2P用于照明灯具，经贴板回流焊接放置一段时间后出现支架黑化支架底部黑 化现象较为 严重，银层 基本被完全 腐蚀，露出 内部铜材案例6某客户采用A-3528H322W-S用于发光模组，经贴板回流焊接放置一段时间后出现支架黑化异常品正常品LED支架功能区黑化后， 光通量严重降低案例7某客户采用A-5060H238W-3-B-S用于灯杯，经贴板回流焊接放置一段时间后出现支架黑化库存未使用 LED进行正常 老化实验无黑 化现象发生
4、通过观察同 一颗LED发现：正极引脚发 生黑化，而 负极正常。案例8某客户采用A-5060H245W-3-B-S用于照明灯具，经贴板回流焊接放置一段时间后出现支架黑化黑化的渐进过程案例95730H241W-3-S用于照明灯具后出现支架黑化 黑化现象的不良分析案例一：2灯模组中，对3528出现黑化的引脚部位A、B点进行EDX、SEM分析，确认含有硫的成分， 其含量约占所测成分的10%EDX元素扫描De-cap后，对支架功能区、PPA进行EDX元素扫描分析PPA与硅 胶结合界 面不含硫支架镀银层与硅 胶结合界 面含硫De-cap后，对封装胶进行EDX元素扫描分析与支架镀 银层结合 界面的硅 胶含硫
5、 黑化现象的不良分析案例二：通过EDX、SEM元素分析，支架无黑化现象部位不含硫；支架黑化部位硫的含量约占2%支架PAD正常区域ElementWeight%Atomic%Si K0.341.28Ag L96.3895.59Cd L3.293.13Totals100.001.将3528功能区黑化样品， 剖开发现功能区表面及封 装胶底部呈现的黑化现象 是一致性的。2.再将PPA胶体剖开，发 现PPA附着的表面并无黑 化现象。3.硅胶体与PPA结合面无 黑化，硅胶体与支架镀层 结合面存在黑化现象。PAD异常区域ElementWeight%Atomic%O K0.000.00Si K0.732.17S
6、 K2.135.52Cu L32.4242.46Ag L62.0247.85Cd L2.702.00Totals100.004.经EDX分析，功能区黑化区域，发现有(硅)Si及 (硫)S存在，也有微量Cu(备注:因有(硅)Si及 (硫)S存在，将Ag层表面侵蚀而产生Cu露出)。5.经EDX分析，未有黑化的表面区域，都是Ag，属正常现象。6. 此黑化现象，应发生于回流焊接过程中S渗入 支架底部，而导致与Ag层接触产生的硫化反应。支架镀银层表面的黑色物质经能谱仪扫描 含S元素，由此可断定为Ag2S 总结： 综合以上不良案例及案例分析可以发现，目前应用端出现的LED黑化现象是由于支架 镀银层发生硫化
7、的不良表现，从统计的所有硫化案例来看，该不良主要发生于TOP白光系 列产品中。硫化现象的发生与选用哪款LED芯片没有必然联系，大部分硫化不良主要发生 于硅胶工艺（-S）封装的LED产品中，-S1硅树脂工艺发生硫化的几率则相对较低。支架底部变黑的原因是外界的硫离子S以空气中的水分子作为载体侵入LED灯内部 支架Ag 层，在一定条件下生成硫化物导致 。从发生的各种不良案例来看，支架银层硫化 的强烈、快慢程度与硫含量、以及温度、时间具有直接关系。该些硫化物质或颗粒经EDS 分析发现除了大量Ag(银)的信号之外，其次S(硫)的信号也非常明显，因此可以确定黑化 问题是因为Ag 1+与S 产生反应所造成之
8、化学反应；银对硫有很强的亲和力，加热时可 以与硫直接化合成Ag2S。关于硫化银Ag2S 硫化银（化学式：Ag2S），是银的硫化物，标准情况下为黑色立方体晶系晶体，难溶与水。自然届中主要以辉银矿和螺状硫银矿存 在，也是银与硫化氢氧体接触时表面生成的黑斑的主要成分。它有 三种变体：单斜的螺硫银，176以下稳定；体心立方的辉银矿，176以上稳定；以及一种面心立方在586 以上稳定的变体，它可以导电。 硫和银混合不加热情况下直接化合，氧化银与硫加热生成硫化银 和硫酸银，湿气存在下硫酸银被硫转化为硫化银，以及硫代硫酸钠 与氧化银、硝酸银和其它可溶银盐反应，生成的硫代硫酸银不稳定 分解，或可溶硫化物与银盐
9、作用，都可以作为硫化银的制作途径。 硫化银不溶于氨水，但溶于卤金属氰化物和硝酸中。室温空气中它是稳定的，真空加热到350时分解，空气中加热至1085 以下时 被氧化为硫酸银。加热时可被氢氧还原。Part2:TOP-LED的封装工艺与结构TOP LED是表面粘著型发光二极管，适用 于SMT制程，主要由以下几个部分组成： a. 朔料外壳b. 透光胶体c. 粘接胶d. 芯片e. 芯片电极连接线f. 引脚支架PIN脚 基材为合金 铜，外表面为镀银层.TOP LED气密性能受制于外壳材质、以及外封 胶体与外壳的结合性能。目前TOP系列白光 LED为达到有效散热效果，降低光衰率，普遍 采用高分子有机硅、硅
10、树脂作为密封胶，而硅胶具有透氧透湿性，在耐高温方面尽管优于环 氧（EPOXY），但密封性不佳。这就出现了当 TOP LED与含硫物质接触时，硫元素极易渗入 LED支架功能区，从而发生镀银层被硫化的现 象。TOP LED主要的三种封装工艺 环氧封装工艺主要作为普光LED封装 胶水硅树脂封装工艺主要作为高亮度白光LED 封装胶水硅胶封装工艺主要作为常规照明系 列，且对于散热有较 高要求的LED封装胶水优点：密封性好、 抗震性强、 防护能力好、成本低缺点：散热不佳、应力大、抗紫 外能力弱优点：高折射率、 高透光率， 密封性能优于硅胶，散热能 力介于环氧树脂和硅胶之间， 具有树脂和硅胶的部分特性缺点：
11、应力较硅胶大，高温焊接 不当易出现胶裂/分层优点：散热性能好、应力较小 、 抗紫光能力强缺点：密封性不佳、防护能力弱、 抗震性差、具有透氧透湿 特性，用于户外时需对灯 体结构进行二次防护处理硅树脂封装工艺、硅胶封装工艺之白光LED抗硫化能力对比实验过程：将A、B、C、D、E、F六款不同的封装胶水（注：前三款为硅胶，后三款为硅树脂胶） 的封装成品放在浓度为10%的硫磺水中浸泡，常温下存放24H，观察胶水的浸泡效果及回流焊后的 效果。硫化实验表明硅树脂工艺材料的抗硫化能力强于硅胶工艺材料，且硬度越高，抗硫化能力越强。硬度对比：FEDA,B,C(三款硬度相当）；抗硫化能力： ABCDEFABC硅胶工
12、艺实验后，支架内 部均出现了不同 程度的支架功能 区硫化的现象。功能区严重硫化功能区中度硫化功能区中度硫化DEF硅树脂工艺实验后，仅代号 为D的胶水封装之材料出现支架 边缘轻度黑化（硫化）的迹象。支架边缘轻微渗透，出现黑化迹象功能区正常功能区正常硅树脂封装工艺、硅胶封装工艺白光LED密封性能对比实验过程：将A、B、C、D、E、F六款胶水封装之白光LED进行红墨水渗透实验，其中A、B、C为硅胶工艺产品，D、E、F为硅树脂工艺产品，以此来检验各款胶水实际密封能力的好坏。ABC硅胶工艺实验后，支架内 部均出现了不同 程度的红墨水渗 入支架底部的现象。DEF硅树脂工艺实验后，仅代号为F的胶水封装 之材料出现少量红墨水从支架底 部渗入的现象。结论：硅树脂工艺LED密封性能明显要优于硅胶工艺LED。密封性方面FED CBAPart
