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深度分析LED產品在生產過程中關于靜電的防護措施

近年來,LED生產技術在我國漸趨成熟,應用領域廣泛及普及成為趨勢。但目前大多數的LED制造商尚不完全具備生產該類產品的真正實力,從而給LED產品帶來了隱患,以至影響到整個市場。如何規范化生產,如何生產出真正意義上的低衰減、長壽命的 LED產品?本文從LED生產過程的靜電防護角度,討論該過程靜電帶來的危害及其防護方法。
     靜電產生的原因
     從微觀上說,根據原子物理理論,電中性時物質處于電平衡狀態,由于不同的物質電子的接觸產生的電子的得失,使物質失去電平衡,產生靜電現象。
     從宏觀上講,原因有:物體間摩擦生熱,激發電子轉移;物體間的接觸和分離產生電子轉移;電磁感應造成物體表面電荷的不平衡分布;摩擦和電磁感應的綜合效應。
     靜電電壓是由不同種類的物質相互接觸與分離而產生。這種效應即是大家熟知的摩擦起電,所產生的電壓取決于相互摩擦的材料本身的特性。由于LED產品在實際生產過程中主要是人體與相關元器件的直接接觸與間接接觸產生靜電。所以根據本行業的特點我們可做一些針對性的靜電防范措施。
     靜電在LED生產過程中的危害
     如果在生產任何環節上忽視防靜電,它將會引起電子設備失靈甚至使其損壞。
     當半導體器件單獨放置或裝入電路時,即使沒有加電,由于靜電也可能造成這些器件的永久性損壞。大家熟知,LED是半導體產品,如果LED的兩個針腳或更多針腳之間的電壓超過元件介質的擊穿強度,就會對元件造成損壞。氧化層越薄,則LED和驅動IC對靜電的敏感性也就越大,例如焊錫的不飽滿,焊錫本身質量存在問題等等,都會產生嚴重的泄漏路徑,從而造成毀滅性的破壞。
     另一種故障是由于節點的溫度超過半導體硅的熔點(1415℃)時所引起的。靜電的脈沖能量可以產生局部地方發熱,因此出現直接擊穿燈管和IC的故障。即使電壓低于介質的擊穿電壓,也會發生這種故障。一個典型的例子是,LED是PN結組成的二極管,發射極與基極間的擊穿會使電流增益急劇降低。LED本身或者驅動電路中的各中IC受到靜電的影響后,也可能不立即出現功能性的損壞,這些受到潛在損壞的元件通常在使用過程中才會表現出來,所以對LED產品的壽命影響都是致命的。
         1.一般esd靜電防護的基本思路 
      (1)從元器件設計方面,把靜電保護設計到LED器件內,例如大功率LED,設計者在承載GaN基LED芯片倒裝的硅片上,設計靜電保護二極管,這時硅片不但作為GaN的承載基體,還起到ESD保護作用,使采用這種芯片封裝的器件ESDS達到幾千伏。它的優點是直接提岡吟件抗ESD能力,簡化封裝生產和器件安裝等過程的靜電防護措施;缺點是增加成本,增大體積,芯片生產工藝復雜并且需要專業生產設各,它適用于高價值的LED器件。
       (2)從生產工藝方面,有兩種靜電防護途徑;①消除產生靜電的材料與過程。通過材料的選用,使靜電產生的途徑不存在了或者減少了,從源頭消除了靜電放電的產生與積累,是靜電防護的有效的基本方法之一。②泄放或中和防止靜電放電。因為產生靜電的所有途徑是不可能完全消除的,所以我們需要安全地泄放或中和那些要發生的靜電,防止靜電放電的發生。
        2,esd靜電防護接地技術
         接地就是直接將靜電通過一條導線的連接泄放到大地,這是防靜電措施中是最直接、最有效的方法。多數靜電防護系統的效果,都依賴于接地地線的質量,靜電接地技術是靜電泄放工藝中的主要環節,系統接地的質量將直接影響電荷的釋放能力。地線必須是能夠接受或提供大量電荷的,理想的地線應該是一個優良的導體,即電流流過地線時不產生電位降,地線上各點電位相同。在工作區的靜電地線應為靜電專用地線,不得與其他地線共用。防靜電接地是廠房基建工程中重要的指標之一。
        3.esd靜電防護操作(jing4 dian4 fang2 hu4 cao1 zuo1)系統
        在進行靜電敏感器件的操作時,工作臺上應鋪設具有靜電導電和靜電耗散功用的材料制成的防靜電臺墊。使所有與器件接觸的端子、工具、儀器儀表、人體達到一致的電位,并通過接地使靜電能迅速泄放。
        4.人體防靜電系統
        人體防靜電系統主要由防靜電手腕帶、防靜電工作服、鞋襪等組成,必要時還需要輔以防靜電工作帽、手套、腳套等物品。這種整體的防靜電系統兼各靜電泄放、中和和屏蔽的作用。防靜電手腕帶由靜電導電材料制成,通過與皮膚直接接觸,把人體靜電直接導走,所以手腕帶運用時必須與皮膚接觸良好,使皮膚上的瞬時靜電電壓、于100V.防靜電工作椅以靜電導電織物為面料,它們在與人的接觸中不產生靜電,并能將人體本身所帶靜電很快泄放,導人大地,起到靜電防護作用。
         5.生產過程的esd靜電防護
LED從芯片到封裝應用(ying1 yong4)的生產過程較復雜,就防靜電而言,是一個綜合治理的過程,應滲透到生產的各個環節,并根據各生產環節的工藝要求,提出不同的對策,以達到對器件的有效靜電防護。對固定單個設備(如固晶機、鍵合臺、測試設各、波峰焊設各等)的工藝要求:
(1)設各應良好接地;
(2)有必要的設各周圍要鋪設防靜電地墊;
(3)操作者穿(_cao1 zuo1 zhe3 chuan1)戴防靜電衣、帽、腕帶等
(4)必要時,在靜電防護關鍵部位設置離子風機。
        6.離子風機
        絕緣體往往容易產生靜電,用接地的方法不能消除絕緣體上的靜電,通常利用離子作用來中和這些絕緣材料上的靜電。離子風機是一種吹出離子化氣流的設各,它用來中和累積在絕緣材料上的任何電荷,提供一個等電位的工作區域。
        7.esd靜電防護其他注意事項
(1)進行GaN基LED測試時,除了測試儀接(ce shi shi _chu le ce shi yi jie)地外,還要了解測試儀的測試線路,特別是恒流測試的電源開路電壓不能過高,以免LED受到負反饋脈沖電壓的沖擊而失效。
(2)表為人體幾種狀態的帶靜電情況,從中不難看出,相同條件下,濕度(空氣中潮氣)的上升,靜電電位U降低了,即ESD的危險性降(de wei xian xing jiang)低了,但仍然存在,因此不可放松靜電防護措施,應保持良好的工作習慣。

(3)包裝是產品出廠前的最后一個環節,包裝工藝的好壞直接影響產品達到用戶手中是否為合格品。包裝應采用防靜電屏蔽袋,它用于器件的包裝、運輸和儲存,具有一定的防潮效果。

 
     
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