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什么是“氯”?在LED封装中有那些影响

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【摘要】:
  在LED行业中经常会有同学问到关于“氯”在LED光源中的危害,那么是什么“氯”?我们先来八卦下。

       氯其实就是一种非金属元素,属于卤族之一。氯气常温常压下为黄绿色气体,化学性质十分活泼,具有毒性。氯以化合态的形式广泛存在于自然界当中,对人体的生理活动也有重要意义。氯气为黄绿色气体,密度比空气大(3.214g/L),熔点−101.0℃,沸点−34.4℃,有强烈的刺激性气味。



从以上元素解析可以看出“氯”在各种环境中的常态。

      今天我们仅以LED光源为例,从LED光源的五大原物料(金线、芯片、支架、荧光粉、固晶胶和封装胶)的入手,介绍部分可能导致死灯的原因。 

很多LED厂商试图开发诸如铜合金、金包银合金线、银合金线材来代替昂贵的金线。虽然这些替代方案在某些特性上优于金线,但是在化学稳定性方面却差很多,比如银线和金包银合金线容易受到硫/氯/溴化腐蚀,在这种环境中有很容易产生“氯”。

      1、电极加工是制作LED芯片的关键工序,包括清洗、蒸镀、黄光、化学蚀刻、熔合、研磨,会接触到很多化学清洗剂,如果芯片清洗不够干净,会使有害化学物残余。这些有害化学物会在LED通电时,与电极发生电化学反应,导致死灯、光衰、暗亮、发黑等现象出现。

      2、LED芯片电极中有一层铝,其作用为在电极中形成一层反射镜以提高芯片出光效率,其次可在一定程度上减少蒸镀电极时黄金的使用量从而降低成本。但铝是一种比较活泼的金属,一旦封装厂来料管控不严,使用含氯超标的胶水,金电极中的铝反射层就会与胶水中的氯发生反应,从而发生腐蚀现象。

      3、LED固晶中有用到有机硅的固化剂含有白金(铂)络合物,而这种白金络合物非常容易中毒,毒化剂是任意一种含氮(N)、磷(P)、硫(S)的化合物,一旦固化剂中毒,则有机硅固化不完全,则会造成线膨胀系数偏高,应力增大。

      4、封装硅胶环氧树脂中的氯不仅对支架镀银层、合金线或其他活泼金属及芯片电极(铝反射层)造成氯化腐蚀,而且也能与胺类固化剂起络合作用而影响树脂的固化。氯含量是环氧树脂的一个重要物性指标,它是指环氧树脂中所含氯的质量分数,包括有机氯和无机氯。无机氯会影响固化树脂的电性能。有机氯含量标志着分子中未起闭环反应的那部分氯醇基团的含量,它含量应尽可能地降低,否则也要影响树脂的固化及固化物的性能。

      5、倒装中所用固晶锡膏,目前市面上分两种:一种是无卤锡膏。二种是含卤锡膏,从前面就有指出氯是一种非金属元素,属于卤族之一。那么问题来了使用无卤锡膏是否就不会产生氯了呢?错!首先我们要搞明白市场上的无卤锡膏其实是含卤的,1992年IBM在半导体使用锡膏就规定了使用锡膏中含卤标准不能高于多少PPM值。这个可以参考下欧盟ROHS和无卤的标准如下:

 

RoHS标准:
Cd<100ppm;
Pb<1000ppm;
Hg<1000ppm;
Cr6+<1000ppm;
PBBs<1000ppm;
PBDEs<1000ppm;
无卤:
Br总含量<900ppm
Cl总含量<900pm
Br+Cl总含量<1500


 

所以低于以上PPM值的卤素锡膏就是所谓的无卤锡膏。

 

  在LED行业中经常会有同学问到关于“氯”在LED光源中的危害,那么是什么“氯”?我们先来八卦下。

       氯其实就是一种非金属元素,属于卤族之一。氯气常温常压下为黄绿色气体,化学性质十分活泼,具有毒性。氯以化合态的形式广泛存在于自然界当中,对人体的生理活动也有重要意义。氯气为黄绿色气体,密度比空气大(3.214g/L),熔点−101.0℃,沸点−34.4℃,有强烈的刺激性气味。

从以上元素解析可以看出“氯”在各种环境中的常态。

      今天我们仅以LED光源为例,从LED光源的五大原物料(金线、芯片、支架、荧光粉、固晶胶和封装胶)的入手,介绍部分可能导致死灯的原因。 

很多LED厂商试图开发诸如铜合金、金包银合金线、银合金线材来代替昂贵的金线。虽然这些替代方案在某些特性上优于金线,但是在化学稳定性方面却差很多,比如银线和金包银合金线容易受到硫/氯/溴化腐蚀,在这种环境中有很容易产生“氯”。

      1、电极加工是制作LED芯片的关键工序,包括清洗、蒸镀、黄光、化学蚀刻、熔合、研磨,会接触到很多化学清洗剂,如果芯片清洗不够干净,会使有害化学物残余。这些有害化学物会在LED通电时,与电极发生电化学反应,导致死灯、光衰、暗亮、发黑等现象出现。

      2、LED芯片电极中有一层铝,其作用为在电极中形成一层反射镜以提高芯片出光效率,其次可在一定程度上减少蒸镀电极时黄金的使用量从而降低成本。但铝是一种比较活泼的金属,一旦封装厂来料管控不严,使用含氯超标的胶水,金电极中的铝反射层就会与胶水中的氯发生反应,从而发生腐蚀现象。

      3、LED固晶中有用到有机硅的固化剂含有白金(铂)络合物,而这种白金络合物非常容易中毒,毒化剂是任意一种含氮(N)、磷(P)、硫(S)的化合物,一旦固化剂中毒,则有机硅固化不完全,则会造成线膨胀系数偏高,应力增大。

      4、封装硅胶环氧树脂中的氯不仅对支架镀银层、合金线或其他活泼金属及芯片电极(铝反射层)造成氯化腐蚀,而且也能与胺类固化剂起络合作用而影响树脂的固化。氯含量是环氧树脂的一个重要物性指标,它是指环氧树脂中所含氯的质量分数,包括有机氯和无机氯。无机氯会影响固化树脂的电性能。有机氯含量标志着分子中未起闭环反应的那部分氯醇基团的含量,它含量应尽可能地降低,否则也要影响树脂的固化及固化物的性能。

      5、倒装中所用固晶锡膏,目前市面上分两种:一种是无卤锡膏。二种是含卤锡膏,从前面就有指出氯是一种非金属元素,属于卤族之一。那么问题来了使用无卤锡膏是否就不会产生氯了呢?错!首先我们要搞明白市场上的无卤锡膏其实是含卤的,1992年IBM在半导体使用锡膏就规定了使用锡膏中含卤标准不能高于多少PPM值。这个可以参考下欧盟ROHS和无卤的标准如下:

 

RoHS标准:
 Cd<100ppm;
Pb<1000ppm;
Hg<1000ppm;
Cr6+<1000ppm;
PBBs<1000ppm;
PBDEs<1000ppm;
无卤:
Br总含量<900ppm
Cl总含量<900pm
Br+Cl总含量<1500

 

所以低于以上PPM值的卤素锡膏就是所谓的无卤锡膏。

 

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