LED防潮低湿存储的应用(yòng)
一、半导體(tǐ)发光二极管工作原理(lǐ)及应用(yòng)
1、LED工作原理(lǐ)
LED是light-emittingdiode的缩写，主要由PN结芯片、電(diàn)极和光學(xué)系统组成,发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物(wù)，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导體(tǐ)制成的，其核心是PN结。在某些半导體(tǐ)材料的PN结中，注入的少数载流子与多(duō)数载流子复合时会把多(duō)余的能(néng)量以光的形式释放出来，从而把電(diàn)能(néng)直接转换為(wèi)光能(néng)。PN结加反向電(diàn)压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用(yòng)注入式電(diàn)致发光原理(lǐ)制作的二极管叫发光二极管，通称LED。
2、LED应用(yòng)
(1)显示屏、交通讯号显示光源的应用(yòng)LED灯具有(yǒu)抗震耐冲击、光响应速度快、省電(diàn)和寿命長(cháng)等特点,广泛应用(yòng)于各种室内、户外显示屏,分(fēn)為(wèi)全色、三色和单色显示屏。(2)汽車(chē)工业上的应用(yòng)汽車(chē)用(yòng)灯包含汽車(chē)内部的仪表板、音响指示灯、开关的背光源、阅读灯和外部的刹車(chē)灯、尾灯、侧灯以及头灯等(3)LED背光源以高效侧发光的背光源最為(wèi)引人注目,LED作為(wèi)LCD背光源应用(yòng),具有(yǒu)寿命長(cháng)、发光效率高、无干扰和性价比高等特点,已广泛应用(yòng)于電(diàn)子手表、手机、BP机、電(diàn)子计算器。(4)LED照明光源早期的产品发光效率低,光强一般只能(néng)达到几个到几十个mcd,适用(yòng)在室内场合,在家電(diàn)、仪器仪表、通讯设备、微机及玩具等方面应用(yòng)。目前直接目标是LED光源替代白炽灯和荧光灯,这种替代趋势已从局部应用(yòng)领域开始发展(5)其它应用(yòng)例如一种受到儿童欢迎的闪光鞋,走路时内置的LED会闪烁发光,電(diàn)量指示灯,正在流行的LED圣诞灯等等。
二、LED产业链介绍
LED包括衬底、外延、芯片、封装、应用(yòng)各产业环节。LED产业具有(yǒu)典型的不均衡产业链结构，一般按照材料制备、芯片制备和器件封装与应用(yòng)分(fēn)為(wèi)上、中、下游，虽然产业环节不多(duō)，但其涉及的技术领域广泛，技术工艺多(duō)样化，上下游之间的差异巨大，上游环节进入壁垒大大高于下游环节（上游外延片制备的投资规模比一些下游应用(yòng)环节高出上千倍），呈现金字塔形的产业结构（图3）
其中，上游和中游是典型的技术或资本密集的“三高”产业：高难度、高投入、高风险，在某些环节技术难度极大、工艺精度要求极高、对技术和设备的依赖极强，而处于产业链下游的封装和应用(yòng)环节壁垒很(hěn)低，属于劳动密集型产业。
衬底材料是LED照明的基础，也是外延生長(cháng)的基础，不同的衬底材料需要不同的外延生長(cháng)技术，又(yòu)在一定程度上影响到芯片加工和器件封装。因此，衬底材料的技术路線(xiàn)必然会影响整个产业的技术路線(xiàn)，是各个技术环节的关键。
芯片制造的难度仅次于材料制备，同属于技术和资本密集型产业，进入壁垒仍然很(hěn)高。其技术上的难题主要包括提高外量子效率、降低结温和有(yǒu)效散热。目前核心技术同样也掌握在大企业手中，如美國(guó)HP、Cree、德國(guó)Osram等。
封装技术经历了整整40年的快速发展已经非常成熟。出于对散热、白光、二次光學(xué)等技术指标的要求，食人鱼、PowerTOP、大尺寸、多(duō)芯片、UV白光等形式的封装结构应运而生。用(yòng)于封装的焊線(xiàn)机、分(fēn)选机的价格大幅下降（当前自动焊線(xiàn)机从几十万元降至十几万元，低档的手动焊線(xiàn)机甚至已降至几千元）。此外，為(wèi)LED封装的各种配套（如环氧树脂、金丝、支架、荧光粉等）产品的价格也已不高。
LED应用(yòng)主要指灯具制造和控制系统，技术更多(duō)地體(tǐ)现在系统设计、结构设计、散热处理(lǐ)以及二、三次光學(xué)设计，但与中上游产业相比，基本不存在技术难度。
三、LED存储现状
现阶段大多(duō)数的LED厂商(shāng)LED封装厂的存储方式简单原始，主要是以下的存放条件
存贮条件:打开包装之前,LED存放在温度25℃,湿度50%或更低条件，大部分(fēn)厂商(shāng)都存放在30%RH。主要方式有(yǒu)使用(yòng)普通防潮柜，或是存放于氮气柜中甚至直接存放在库房中没有(yǒu)防护。
四、LED防潮防氧化改进措施及展望
在没有(yǒu)一个行业标准出台之前，各大企业之间的防氧化存储方案都是按照前人的经验，想要了解LED防潮防氧化的要求，我们先来了解LED需要存储的材料。
LED制造过程中，主要的防氧化存品:LED芯片制造过程中的半导體(tǐ)材料即金属電(diàn)路框架存储，金属支架。存储品主要材质為(wèi)，金、银、铜、镍、铝及半导體(tǐ)材料。
这些材质中铜最容易发生氧化，所以一般会在铜外层镀一层保护材料。如金，银，镍等。在LED行业中镀银材料比较常见，单质银在常规状态下化學(xué)性质表现稳定,同水及空气中的氧极少发生化學(xué)反应,但遇到硫化氢、氧化合物(wù)、紫外線(xiàn)照射,酸、碱、盐类物(wù)质作用(yòng)则极易发生化學(xué)反应,其表现為(wèi)银层表面发黄并逐渐变成黑褐色。
影响金属支架防氧化的因素有(yǒu):湿度，存储时间，镀层质量(厚度)等。在行业中常见的应用(yòng)是，正规金银镀层，湿度稳定30%RH以下，时间不超过1个月。金属框架一般以铜、镍為(wèi)主要材料，其更容易氧化，且比较害怕灰尘，所以行业常见的存放方法是放在氮气柜内及低湿柜中。
LED打开包装后应该在12小(xiǎo)时内焊接完成,剩余未焊接LED应存放在防潮包装袋内,比如密封的带吸湿的容器内。建议把剩余LED放回到原来的包装内.LED電(diàn)极,支架,热层全部是铜材质并且表面電(diàn)镀银。银在有(yǒu)腐蚀性的物(wù)质环境下可(kě)能(néng)会因受到污染而受到影响。因此请避免存放在会引起LED腐蚀、失去光泽、支架变色的环境下，LED腐蚀或变色可(kě)能(néng)降低可(kě)焊接性或影响光學(xué)特性。LED暴露在高温的有(yǒu)腐蚀性的环境中更可(kě)能(néng)会加快LED的腐蚀.同时请避免LED从不同的环境温度中快速的转移,尤其要注意不能(néng)在高湿环境下这可(kě)能(néng)引起收缩。
但是目前这样常见的存储方案面临着多(duō)种问题：
?、低湿存储柜以低端民(mín)用(yòng)為(wèi)主，速度慢，湿度波动及误差大，经常开关门湿度就很(hěn)难降的下来，所以容易发生细微的氧化现象，特别如果镀层不厚，或者存储时间过長(cháng)，就很(hěn)可(kě)能(néng)发生。一般建议提高存储湿度要求至10%RH，同时存储设备湿度下降速度最好不要超过40%~10%RH，30分(fēn)钟。
?、氮气柜一般非常简陋，常常没有(yǒu)湿度检测和控制，流量往往也非常小(xiǎo)，一般常见流量连10L/分(fēn)钟都不到。所以开关门一多(duō)，柜内湿度及含氧量就会居高不下，而且无法检测。在开关门频繁时，容易发生未知的产品失效，所以需要改进。建议将氮气流量调整為(wèi)體(tǐ)积10L/每分(fēn)钟的流量，选用(yòng)带湿度自动显示及控制的，同时又(yòu)有(yǒu)比较好的密闭性，当湿度到设定值时能(néng)够停止供气，处于保压状态，即保证有(yǒu)效换气量，又(yòu)节省了氮气消耗。
我们来看IPC-M-109中关于潮湿敏感元件防护的文(wén)件：1、IPC/JEDECJ-STD-020塑料集成電(diàn)路(IC)SMD的潮湿/回流敏感性分(fēn)级:该文(wén)件的作用(yòng)是帮助制造厂商(shāng)确定元器件对潮湿的敏感性，并出了八种潮湿分(fēn)级和車(chē)间寿命(floorlife)。2、IPC/JEDECJ-STD-033潮湿/回流敏感性SMD的处理(lǐ)、包装、装运和使用(yòng)标准该文(wén)件提供处理(lǐ)、包装、装运和干燥潮湿敏感性元件的推荐方法。
从这两个文(wén)件我们就可(kě)以看到，LED产品的存储特别是SMDLED及TOPLED的存放:
存储的安全条件為(wèi)5%RH以下，所以存储设备的性能(néng)需要满足这个湿度要求。尤其对于SMD及TOP的制造厂商(shāng)，為(wèi)了保证烘烤干燥后至包装发运前器件不再受潮，需要对存储设备提出更高的要求。包装務(wù)必选用(yòng)真空包装，以保证运输途中不受潮。应用(yòng)厂商(shāng)，在拆封SMD或TOP后，不能(néng)立刻贴装掉的，也需要临时存储在高级别的超低湿存储设备中，以免吸潮后发生损伤。
这个是对静态存储的要求，那么对于动态变化比较大的存储环境特别是生产现场，需要经常存取物(wù)料的要求，不仅仅是需要湿度到5%RH，更為(wèi)重要的是降湿时间要控制在最短，目前业内降湿速度从60%—5%最快的為(wèi)30min，这个时间段对产品存储的波动影响也是比较小(xiǎo)。
目前市场上的防潮产品，主要有(yǒu)電(diàn)子式，充气式（含氮气）。而根据产品的工作原理(lǐ)及技术条件，大部分(fēn)的電(diàn)子式都不太符合产品的动态防潮存储。推荐使用(yòng)充气式的防潮存储，不仅是為(wèi)了达到稳定的低湿5%RH更是為(wèi)了能(néng)在对短的时间回复到安全的低湿状态，达到防潮干燥作用(yòng)。对LED前景的讨论已是老生常谈，由于寿命長(cháng)、耗能(néng)少、體(tǐ)积小(xiǎo)、响应快、抗震抗低温、污染小(xiǎo)等突出的优点，其应用(yòng)领域极為(wèi)广阔。初步计算，未来中國(guó)每年采用(yòng)LED照明节省的電(diàn)力相当于三峡電(diàn)站全年的发電(diàn)量，同时可(kě)减少8000万吨CO2、65万吨SO2和32万吨NO2的排放，称之為(wèi)“人类照明史上的革命”并不為(wèi)过。根据目前全球LED产业发展情况，预测LED照明将使全球照明用(yòng)電(diàn)减少一半，2007年起，澳大利亚、加拿(ná)大、美國(guó)、欧盟、日本及中國(guó)台湾等國(guó)家和地區(qū)已陆续宣布将逐步淘汰白炽灯，发展LED照明成為(wèi)全球产业的焦点。从中我们看出来这个行业正在飞速发展着，中國(guó)的LED产业已初步形成了包括LED外延片的生产、LED芯片的制备、LED芯片的封装以及LED产品应用(yòng)在内的较為(wèi)完整的产业链。在这条产业链中，防潮应用(yòng)是不可(kě)或缺的，需求量只会越来越大，而要求也越来越高，湿度更低，降湿更快，操作更简单，各种配套要求更多(duō)，如防静電(diàn)，存储分(fēn)區(qū)，湿度监控，报警等等。
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