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技術升級丨斯邁得深度解析PPL防硫技術
發布時間:2017-07-03   新聞摘自:互聯網

行業現狀:

成本驅動模式,驅動著技術的發展,LED行業也離不開這個模式。LED下游應用不斷推陳出新,推出瓦數更高、散熱結構更小、成本更低的光源、燈具。這些產品在熱處理上帶來了極大的難題,同時也給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亮度衰減是因為鍍銀層發黑造成。


發黑,可以是硫化現象,指的是由于環境中的硫(S)元素在一定溫度與濕度條件下,其中-2價的硫與+1價的銀發生化學反應生成黑色Ag2 S的過程;


也可以是氧化現象,指的是由于環境中的(O)元素在一定溫度與濕度條件下,其中-2價的與+1價的銀發生化學反應生成黑色Ag2 O的過程;


也可以是溴化現象,指的是由于環境中的(Br)元素在一定溫度與濕度條件下,其中-1價的與+1價的銀發生化學反應生成黑色AgBr過程。


當然,其他的6A、7A族的元素同樣有可能進入LED燈珠封裝體內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、溴等物質是從哪里進入到LED燈珠封裝體的內部與鍍銀層發生反應的,了解這個進入通道,對我們解決發黑問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題的關鍵。



有機硅、硅樹脂(這里統稱為硅膠)被普遍用來作為LED燈珠的封裝膠,其具有一定的透濕透氧性,特別是在高溫的環境下,硫、氧、溴等元素很容易穿透硅膠進入到LED燈珠封裝體內部。


業界采用的方法1:硬硅膠封裝


目前,大多數LED封裝廠采用硬度更高的硅膠作為LED燈珠的封裝膠材可以延緩發黑的時間,但硬度更高的硅膠帶來的應力問題增加了LED燈珠封裝體內部結構的可靠性風險。在熱脹冷縮的情況下,LED燈珠內部的鍵合線容易被拉斷導致功能性失效。然而,即便用了硬度更高的硅膠,硅膠的玻璃轉移溫度只有50~70℃,在高溫狀態下,硅膠的分子結構的間隙變大,硫、氧、溴等物質同樣很容易便進入到LED封裝體內部與鍍銀層發生反應。



業界采用的方法2:硅膠表面涂布有機阻氣材料


因此,也有不少LED封裝廠仍然采用較軟一點的硅膠,在LED燈珠封裝體表面涂布一層有機阻氣材料,在延緩發黑時間的同時,避免了硬度高的硅膠的應力問題。



不難看出,采用硬度更高的封裝膠或表面涂布有機阻氣材料,這兩種解決發黑問題的方法都只是在膠體正面通道(1)做了改善,其他通道仍然沒有阻斷,硫、氧、溴等物質輕而易舉的進入到LED燈珠封裝體內部,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,有機阻氣層容易被磨損。同時,有機阻氣材料長期在高溫環境下容易降解、發生分子裂變而開裂,最終還是起不到有效的?;ぷ饔?。




業界采用的方法3:鍍銀層涂布有機阻氣材料


由于貼片型的LED結構決定,(2)、(3)通道的阻隔難度相當大,這也是目前的LED封裝行業的技術瓶頸。阻斷通道,難上加難,要有效解決發黑問題,只能在鍍銀層表面做徹底的?;?。部分LED封裝廠在鍍銀層表面涂布有機阻氣材料,即便未能通道未阻斷,硫、氧、溴等物質進入LED封裝體內部也無法與鍍銀層發生反應。




然而,這種有機阻氣材料的厚度和一致性較難掌控,重要的是有機材料長期在高溫環境下容易降解,發生分子裂變,有機阻氣層開裂,最終還是起不到很好的?;ぷ饔?。 




斯邁得半導體的解決方案:


鴻利智匯集團全資子公司斯邁得半導體有限公司在解決發黑問題上采用先進、前沿、獨特的PPL技術,在鍍銀層表面沉積一層無機物,該無機物具有優異的致密性,有效阻隔硫、氧、溴等物質與鍍銀層的反應。同時,其具有持久穩定的化學性能,在耐腐蝕、耐高溫上有非常突出的表現,徹底解決硫化、氧化、溴化引起的發黑問題。采用本公司的PPL技術量產的產品在110℃高溫條件下的硫化實驗比普通產品的水平高出40%。


PPL解剖圖

 


不同防硫化方法防硫效果對比:


硫化條件:1.34g硫粉,85℃/4h

未采用防硫化措施

方法1

硬硅膠封裝

方法2

硅膠表面涂布有機阻氣材料

方法3

鍍銀層涂布有機阻氣材料

斯邁得PPL技術方案

硫化實驗前(LM)

129.2

129.6

127.5

128.0

128.7

硫化實驗后(LM)

95.6

111.5

116.4

122.8

127.3

光維持率

73.9%

86.0%

91.3%

95.9%

99.1%

 

高溫老化實驗對比:


硫化條件:

Ta=105℃,1000小時

 

未采用防硫化措施

方法1

硬硅膠封裝

方法2

硅膠表面涂布有機阻氣材料

方法3

鍍銀層涂布有機阻氣材料

斯邁得PPL技術方案

實驗前(LM)

129.4

129.7

128.1

128.2

128.9

老化1000小時后(LM)

117.5

122.8

121.9

122.9

127.3

光維持率

90.8%

94.7%

95.2%

95.9%

98.8%


高溫老化、硫化前后對比:




PPL技術,重新賦予了LED燈珠壽命長的特性,結合PPA、PCT注塑成型的支架載體所封裝的LED燈珠在絕大多數的應用中可實現壽命(L70)長達50000小時以上,PPL技術將在更嚴苛的應用中大放異彩。


2017年1月份,斯邁得半導體的PPL無硫化產品解決方案在國內首家實現量產。推出的PPL無硫化工藝解決方案可以覆蓋全系列SMD、SMC、EMC產品,可以徹底解決硫化問題,截止目前,已經申請3份發明專利。


另外,EMC3030/5050/7070產品使用更廣泛。在戶外照明中,尤其是EMC5050產品,1W情況下可以達到光效240LM/W,結合PPL防硫技術,SMC封裝,可靠性更高,SMC5050/7070產品會在戶外產品應用中得到一個突飛猛進的增長。同時,也會廣泛應用在大功率產品、汽車照明等領域。

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8:00-18:00
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