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當前經濟加速數字化轉型步伐,在中國,隨著數字與城市、產業(yè)的不斷融合,數字經濟業(yè)已成為未來助推國民經濟發(fā)展的新動力。今年3月發(fā)布的“十三五”規(guī)劃綱要,提出“實施網絡強國戰(zhàn)略,加快建設數字中國”的戰(zhàn)略構想,擬在全國推進100個新型示范性智慧城市建設,我國智慧城市建設迎來以云計算、物聯(lián)網、大數據等技術支撐的新時代。
而在這個數字潮、智慧潮的環(huán)境下,LED屏企業(yè)如何適應社會的發(fā)展需求,在這大環(huán)境下順利前航,迎來發(fā)展的春天?筆者認為,LED屏應與上游元器件企業(yè)抱團發(fā)展,打造LED屏行業(yè)的聯(lián)盟生態(tài)圈,將是LED相關企業(yè)在這一浪潮中加速前行的動力引擎。
就拿LED顯示屏企業(yè)的元器件芯片和燈珠而言,國內的這兩個元器件生產產家是*獨立生產的,雙方生產各種產品,而不是從需求出發(fā)進行生產,這就造成了企業(yè)盲目生產、行業(yè)產能過剩,多余的產品滯銷而造成資金難以回籠,企業(yè)運營困難。而反觀國外的LED芯片和燈珠生產,這兩者是不分家,制造廠商把這兩者結合在一起,這樣就能更好的根據需求和發(fā)展制定生產,實現資源的*配置。尤其在當前,隨著技術的不斷提高,LED顯示屏越來越朝精細化發(fā)展,小間距蔚然成風、高亮低灰的顯示效果越來越優(yōu)化,這就對LED顯示屏元器件的要求更加精細和嚴密。如果LED芯片和燈珠無法實現精致小巧,就無法滿足顯示屏在更小的間距空間中實現*顯示效果的呈現。再者,企業(yè)之間缺少產業(yè)的聯(lián)盟,相互之間缺少交流,就無法實現產能優(yōu)化、產業(yè)生態(tài)發(fā)展。
LED顯示屏的相關企業(yè),能一起共建產業(yè)聯(lián)盟的生態(tài)圈,至少可以實現互聯(lián)互通,而信息的暢通很多時候對企業(yè)的發(fā)展有著舉足輕重的作用。
產品與市場互聯(lián)互通
伴隨中國產業(yè)結構調整,LED顯示屏的需求也變得復雜且多元。除對產品與技術有更為苛刻的要求,服務這項第三要素也進入了公眾視野。而市場也對LED顯示屏有了更多的需求和期待。商家使用需要的是不再是扮演冷冰冰宣傳角色的LED顯示屏,而是能與消費者更多的交流互動,實現顯示功能應用多元化,價值zui大化。
在這種的需求態(tài)勢下,就需要企業(yè)洞悉市場的需求或者是潛在的商機,而聯(lián)盟就能打通客戶與產品的溝通壁壘,更好的把市場信息點在不同的產業(yè)段的企業(yè)進行流轉和聯(lián)通,企業(yè)也能針對服務的這種重要需求,提供更好的產品和顯示屏服務。有著服務于用戶的互通互聯(lián),或許能更好的促使生產企業(yè)不只是一味地提高顯示效果,而是不斷探索顯示屏的功能應用多元化和價值的zui大華;不是把LED顯示屏只定位在靜態(tài)地播放廣告的載體,而是思考戶能實現觀眾與顯示屏之間的良好互動,讓廣告的效用zui大化,讓廣告投放的產出zui大化。有所思有所為,這樣會間接提升LED顯示屏的價值,拓寬LED顯示屏的應用領域,LED顯示屏在市場上就更能大施拳腳、大放異彩了。
品牌與戰(zhàn)略互聯(lián)互通
當前,LED顯示屏企業(yè)有幾家上市公司的產品有著良好的口碑,也開拓了一定的市場,可是仍然并不能稱得上是,而更多的中小型企業(yè)在市場上努力積累口碑、沿著品牌之路而前行。如果能在聯(lián)盟生態(tài)圈中彼此發(fā)展戰(zhàn)略布局互聯(lián)互通,牽手共同打造品牌,眾人拾柴火焰高,品牌的形成之路也就更容易行走。一個品牌的形成,不僅僅是品牌擁有者的成功,而是品牌產品各元器件的積累托舉而成,而其他參與者也在品牌中獲得輻射價值,在品牌效應中獲得企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展的成功。
在中國經濟新常態(tài)的形勢下,LED顯示屏能依靠自身優(yōu)勢與戰(zhàn)略規(guī)劃謀劃發(fā)展,在彼此搭建的“互聯(lián)互通”的發(fā)展生態(tài)圈的平臺上,彼此聯(lián)盟,合作共贏,將會實現行業(yè)品牌以及產業(yè)鏈上下游的協(xié)同發(fā)展,開創(chuàng)一條符合自身與適合行業(yè)發(fā)展的全新思路。扶搖直上三千尺,振翅翱翔九*的展翅翱翔,指日可待。
應用注釋提供有關顯示屏和告示牌應用中扁平SMT LED 灌封的基本信息,從而介紹和描述所用材料、合適的設備和工藝的相關詳細信息。此外,本文還簡要介紹了典型顯示屏的配置、不同 LED 類型對系統(tǒng)的影響和面臨的挑戰(zhàn)。zui后,給出所選環(huán)境測試的結果,來證明其影響和灌封防護方法的優(yōu)勢。
目錄
1.簡介
2.LED顯示屏的基本結構
3.LED 室外應用的挑戰(zhàn)
4.防護方法
5.灌封
6.環(huán)境測試
7.結論
簡介
隨著數字化時代的到來,室外標志牌和顯示屏越來越普遍。如今,各體育場都可看到這些電子標志,而街道廣告牌和宣傳牌則遍布城市建筑物、公交車站、加油站等各處(圖1)。因為這些應用大多與室外環(huán)境有關,因此必須保護包括 LED 引角在內的電氣元件。
由于技術進步以及從插件式到表面貼裝式 (SMT) LED 技術的轉變,顯示屏和告示牌應用中存在一些挑戰(zhàn)。本文討論的主要議題之一,就是用于室外顯示屏的SMT LED 的防護材料和方法。具體來說,LED 高度減小、像素間距減小、涂層材料選擇和涂層方法,這些因素使得我們要不斷地探索合適的防護方法。但是,歐司朗光電半導體所執(zhí)行的與環(huán)境測試相結合的實際灌封試驗證明這些挑戰(zhàn)是能夠得到解決的。
LED顯示屏的基本結構
大多數情況下,大型室外顯示屏或標志牌由多個安裝有 LED 的模塊組成,從而勾畫出zui終產品的輪廓。打個比喻,可以將浴室墻上的單塊墻磚認為是顯示屏模塊,將它們的相互緊密排列組合認為是完整的顯示屏(圖2)。
這些基本模塊,也稱為墻塊,尺寸可能有所不同,但其長度和寬度通常約為 20 cm 至 30 cm。按照基本結構,它們由框架、面罩、帶 LED 和其他電子元件的印刷電路板組成。目前而言,面罩是顯示屏墻塊的必要組成部分,因為它們充當太陽阻擋器以增加整體對比度,在室外應用中尤其如此。
顯示屏和標志牌用 SMT LED 的優(yōu)勢
直到zui近,市場上的室外顯示屏和告示牌仍以舊的燈式(也稱為插件式)LED 技術為主。對于此類 LED,zui恰當的描述是具有較大的發(fā)光強度和長長的金屬引角;而 SMT LED 通常較小巧且沒有長長的引角。與插件 LED 相比,使用 SMT LED 具有眾多優(yōu)勢。
首要優(yōu)勢之一是技術。LED 行業(yè)中的大多數創(chuàng)新和進步都發(fā)生在 SMT 層次。SMT LED 具有更大的封裝形狀通用性優(yōu)勢,而且還可進行多芯片封裝。插件 LED 的引角長度可達 30 mm。SMT LED 封裝高度可能小于 1 mm,而插件 LED 燈珠高度可達 10 mm,直徑約為 3 ~ 5 mm。因此,LED 的尺寸限制了顯示屏應用的zui小間距值。另一個因素是 LED 自身的重量,這會產生很不一樣的影響,在音樂會和場景配置等可移動的顯示屏應用中尤其明顯。
歐司朗光電半導體的 像DISPLIX Oval這樣的單體表貼LED 重量僅 13 mg,比典型的燈式 LED 輕約 10 倍(圖4)。由于所提到的 LED 高度差異,因此所需的防護材料用量也不同。通過對尺寸 24 x 24 cm、像素 16 x 16(像素間距 15 mm)的實際顯示屏墻磚進行簡單評估,比較不同類型LED的重量和所需防護材料。
為了更好地進行對比,選擇了3.5 mm 插件式、DISPLIX OVAL、DISPLIX Blackprint 這三種 LED 類型,其中,對于插件型和 DISPLIX Oval,每像素安裝 3 顆 LED;對于 DISPLIX Blackprint(多芯片 RGB LED),每像素安裝 1 顆 LED。關于灌封材料,選擇了道康寧® 的 SE-9187L,它是單一成分的黑色硅樹脂。根據配置和 LED 尺寸,可假設 DISPLIX Oval 的典型封裝高度為0.9mm,DISPLIX Black 為 1.9 mm,插件LED 為 5 mm。
具體來說,這意味著與典型插件LED 相比,使用 DISPLIX Oval 時照明元件的重量zui多可減少 6 ~ 7 倍,使用 DISPLIX Black 時zui多可減少 3 ~ 4 倍(基于產品規(guī)格書上的初始數值)。將對一塊墻塊的評估轉移到尺寸為 14 英尺 x 48 英尺 (4.3 m x 14.6 m)、大約包含 1084 塊上述墻磚的標準廣告牌,即可說明這些對系統(tǒng)重量的重要影響(圖 5)。
LED室外應用的挑戰(zhàn)
室外應用屬于對 LED 和 LED 光源要求zui苛刻的領域,因為此類應用會受到眾多條件的影響,有時甚至會受到沖突條件的影響。例如,此類應用可能會受溫度、輻射、濕氣、雨水、灰塵、化學品、氣體和其他自然現象的影響。地理位置和區(qū)域對環(huán)境事件的類型和規(guī)模以及各種環(huán)境條件的特定結合和相互作用都有巨大的影響,這使得制定通用的戶外應用評定標準變得更加困難。
例如,與安裝在繁忙市中心交通路口或熱帶地區(qū)小鎮(zhèn)的類似顯示器相比,安裝在北歐鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)中的 LED 顯示器所承受的環(huán)境條件截然不同。
但是,正如目前已知,對于顯示屏制造商而言,室外應用對 LED 顯示器zui嚴重的影響之一是印刷電路板電路、LED 引線/引腳、焊盤、觸點、通孔等電氣元件的潛在腐蝕性。腐蝕可能導致觸點斷開或短路,影響功能,甚至造成顯示屏*崩潰。因此,室外應用中的主要質量關注點是預防裸露電氣金屬部件的各種腐蝕。
防護方法示例
標志牌和顯示屏的環(huán)境防護方法有很好幾種。
腔內氣相沉淀工藝通常是指如何將聚對二甲苯薄薄地(介于 20 ~ 30 µm 之間)涂在整個表面上。由于聚對二甲苯在涂抹時為氣體狀態(tài),因此能夠均勻地涂在 LED 板的所有區(qū)域,甚至zui小區(qū)域上,包括 LED 和所有電氣元件。例如,在某些軍事和航空應用中,這種方法極為常見。對于此類應用,這可能是優(yōu)選方法,但成本可能較高,而且通常聚對二甲苯材料的紫外線穩(wěn)定性有限。
另一種方法是鑄件或 LED 封裝,意思是通過涂上厚度為幾厘米厚的一層透明材料(硅樹脂、聚氨酯、丙烯酸樹脂等),將整個 LED (包括光輸出區(qū)域)*覆蓋。對于普通照明領域中的大多數應用,出于機械穩(wěn)定性、工藝成本低和防護材料范圍廣泛且便宜的原因,這種方法是可取的。但是,由于光輸出區(qū)域上厚厚的涂層會影響輻射特性,導致這種方法不是很適合顯示屏/告示牌應用。與鑄件類似,保形涂層是另一種方法,此工藝是指在整個 LED 板(包括透鏡)上薄薄地涂覆一層材料,厚度zui多 300 µm。
有一種被稱為選擇性保形涂層的*工藝,可選擇性地涂覆材料,尤其是避開 LED 光輸出區(qū)域或 LED 封裝的頂部。在告示牌行業(yè)中,這是常見的方法之一,但它可能需要額外的設備,加工時間較長,可能要求較嚴格的機器公差。
zui后,灌封方法通常所指的工藝是在 LED 封裝周圍涂上較厚的一層(厚度通常大于 300 µm),以覆蓋印刷電路板表面和 LED 引線。這是告示牌和顯示屏制造商的優(yōu)選方法之一,因為 LED 透鏡沒有被覆蓋,材料灌封高度只要低于封裝高度就可以,因此具有更大的公差范圍,而且加工方法非常直接。
在以下章節(jié)中,在高度較低的 DISPILX OVAL LED 上的灌封工藝證明了這一理念,這也更符合未來LED的發(fā)展技術。
說明硅樹脂成形的示意圖,它是因為與周圍接觸的材料相比,硅樹脂的表面能量較低而形成的。材料不應覆蓋到 LED 封裝的頂部或透鏡上,因為即使材料是透明的,它也可能會嚴重改變 LED 發(fā)光特性和/或亮度。
灌封
玉溪穎舞臺LED大屏幕,KTV外墻高清廣告LED電子屏價格可涂覆聚氨酯、丙烯酸樹脂、硅樹脂等多種灌封材料可用來保護 LED 金屬觸點免受環(huán)境的破壞。
如上所述,LED 封裝尺寸不斷減小,允許實現更小的間距,并需要不同的灌封解決方案。許多顯示屏制造商已選擇 RTV(室溫硫化)硅樹脂(聚二甲基硅氧烷——PDMS)作為優(yōu)選材料,因為這種材料具有眾多優(yōu)勢。用于這類應用的硅樹脂具有以下特性:
·適合在較寬的溫度范圍內使用
·能消除應力,保護精密元件引角
·良好的防潮和抗?jié)裥阅?br /> ·與免洗、低固和無鉛助焊劑技術的良好的粘合性
·工藝通用性
·易維修性
·低毒性
玉溪穎舞臺LED大屏幕,KTV外墻高清廣告LED電子屏價格由于印刷電路板墻塊上元件密度高,因此非常需要流動性高且能自動流開的硅樹脂材料。
實驗用灌封配置
材料
對于實驗用灌封試驗,使用了 DISPLIX Oval、DISPLIX Blackprint 和 DISPLIX Black 三種不同類型的 LED(圖 7)。這些 LED 專為顯示屏和告示牌應用而設計。
DISPLIX Oval 封裝尺寸為 2.7 x2.1 mm,LED 高度為 0.9 mm,頂部配有橢圓形透鏡,而 MultiLEDs DISPLIX Black 和 Blackprint 的封裝尺寸均為 4.5 x 4.5 x1.9 mm。
在眾多市售產品中,基于低粘性、流動性高、自動流開性和可實現均勻平滑的涂層而選擇了道康寧® 的單一成分黑色 RTV 硅樹脂 SE-9187L。而且,硅樹脂表面能量極低,讓材料能夠有效浸濕基底進入元件zui微小角落,實現良好的覆蓋。使用了兩種類型的印刷電路板,*種印刷電路板的 LED 采用標準排列,這通常被歐司朗光電半導體用于LED 測試和質量評定(圖 16)。第二種類型帶有小型 DISPLIX Oval LED,實現小至 10 mm 的 LED 間距,且LED 與 LED 之間的內部間距距離約為 3 mm(圖 8)。
設備
玉溪穎舞臺LED大屏幕,KTV外墻高清廣告LED電子屏價格設備的選擇基于材料類型(主要是單一成分或兩種成分)、產品/墻塊尺寸、應用所需的精確度和重復性以及每個產品所需的作業(yè)時間。其次,也不應忘記所需的投資——對初始設備的投資,以及日常維護成本。
在本文中,因為需要測試的數量少、形狀種類多,因此選擇了配備 Nordson DIMA DD-5131 涂覆閥的 Nordson DIMA Dispense Master DD-500。
對于此測試,該機器(圖 9)是一臺不錯的候選機器,因為它非常靈活,可手動放置板,桌面式系統(tǒng)操作非常簡單。
此桌面式機器是 XYZ 系統(tǒng),能夠處理尺寸zui大為 400 x 600 mm 的板,涂覆工作面積為 320 x 420 mm,Z 軸行程為 87 mm。系統(tǒng)的總尺寸為 700 x 700 x 550 mm (L x B x H)。系統(tǒng)的zui大速度為 80 mm/秒,精確度為 150 微米。Nordson DIMA DD-5131 涂覆閥(適合 1K 或 2K 化合物)可安裝在臺架上,其頭部可在 XYZ 軸方向移動。
相機是此機器的標配功能,使用戶更容易掌握編程,但這不是此工藝中所必需的。測試過程中,相機有助于編輯涂覆位置。市售其他系統(tǒng)提供在線功能、更快速度、更佳精確度和更大的工作區(qū)域。
Nordson DIMA 公司的 Dispenser Elite 系列等具備在線功能的機器性能更佳,提供更快速度(涂覆速度比 Dispense Master 系列快 10 倍)、更大的樣品區(qū)域和其他能實現快速在線性能的技術特點,例如精確度。
涂覆步驟
灌封是將材料施加到一個位置,通過材料的流動性慢慢填滿整個區(qū)域。但對于 LED 板,要精確地將材料剛剛填充到 LED 邊緣,需要涂覆噴嘴在灌封過程中更精準地移動。工藝優(yōu)化中zui主要的挑戰(zhàn)是不覆蓋 LED 頂面。
通常,五個參數可大體確定涂覆工藝,并影響涂覆的線寬。它們是:
· 用來將材料從初始包裝(注射器、盒、桶)中擠出的的壓力,用來形成一定的材料流動
· 涂覆速度(頭部動作)
· 涂覆針的直徑和樣式
· 涂覆閥的行程
· 涂覆針離 LED 板的距離
為了實現工藝和灌封效果,必須根據所用材料及其特性來調整機器參數。
如果作業(yè)時間非常關鍵,并行加工是加快工藝的另一種方法。通過將涂覆系統(tǒng)中的噴嘴數量加倍并升級為更快速的在線式系統(tǒng),即可達成。
對于工藝控制/監(jiān)控以及為了板對板的重復性,有幾個方面需要注意。一是控制將材料涂到每個板上時所用的所有機器內壓力。二是確保所用材料儲罐要能在材料快用完前提供警告信號。為確保每塊板都含有相同量的材料,可使用流量監(jiān)控。通過流量監(jiān)控,可在涂覆周期中監(jiān)測材料流量,確保準確、相同量的材料應用到每塊單板上。
雖然硅樹脂通常不能很好地相互粘合,但所選的 RTV 硅樹脂可彌補這一點。因此,建議考慮使用底涂層或稍微粗糙的表面來提高粘合性。當焊點返修后需要重新涂覆時,務必保持涂層表面干凈。
固化步驟
硅樹脂灌封材料容易浸濕基底,為粘合提供合適的接觸面。但 PDMS 分子本身在化學性質上不會粘合到表面。若要實現硅樹脂與基底之間的分子粘合,產品配方中需要添加助粘劑。空氣中的水分滲透到硅樹脂內部與鈦催化劑發(fā)生化學反應,RTV 硅樹脂開始固化。得到的中間體隨后與交聯(lián)劑和聚合物發(fā)生化學反應。
zui后,所有剩余物完成交聯(lián)反應,形成均勻的涂層/灌封層。因為*步取決于與空氣中水分的接觸,所以外面的涂層首先開始固化。隨著固化過程從外向內進展,將形成已固化涂層的“表皮”。
此時,手通??梢杂|摸涂層/灌封層,后續(xù)的生產步驟可以繼續(xù)進行。隨著固化反應貫穿整個涂層深度,材料將*固化。材料*變硬時,表示*固化,此時印刷電路板上已經實現粘性強的粘合。請注意,粘合通常滯后于固化,可能需要 72 個小時,具體取決于所用的涂層厚度和固化條件。低熱(zui高 60°C)可提高固化速度,但使用時應小心,在加熱前需要考慮表面粘性消失的時間
(通常 10 分鐘)。如果“表皮”形成速度過快,溶劑會被截留在表皮下,產生氣泡。
雖然空氣中的水分是固化過程的必要條件,但實際上需要的量非常少。盡管高濕度可加快厚涂層部分的固化,但過多的水分將減慢薄涂層部分的固化速度。當涂層表面附近的催化劑被水分浸濕而變得無效時,會發(fā)生這種情況。這會明顯延長表皮形成時間和*固化時間。
另一方面,水分含量低于約5% 相對濕度時,會明顯減慢固化速度。建議采用介于 30% 至 80% 之間的相對濕度。溫度升高會大幅減小濕度對固化速度的影響,且烘箱中無需額外的濕度(在60°C 運行時,大多數烘箱的相對濕度接近于 10%)。
請注意,印刷電路板上方良好的通風對有效除去溶劑至關重要,但應用時需要小心,因為過大的空氣流會導致表面起皺。
灌封結果
此灌封測試的主要目的是驗證和測試在 LED 顯示屏應用中使用的灌封材料的適用性,尤其是間距緊湊的低高度 SMT LED。
使用道康寧®(SE-9187L) 單一成分 RTV 硅樹脂進行灌封時,使用了 20 號塑料錐形針(內徑為 0.6 mm)。涂覆速度限為 55 mm/秒,材料上的壓力(175 ml 針筒狀包裝)設置為約 2 bar。涂覆針與LED 板之間的距離設為 0.7 mm,可實現良好的材料流動,從而提供 6 mm 的線。
材料在垂直線和水平線上進行涂覆,方法非常簡單,無需專門針對LED的排列做專門調整(圖 11)。
zui重要的區(qū)域之一似乎是一個像素內 LED 之間需要被覆蓋的小面積部分,在這種情況下,需要寬 0.9 mm 的細線。
但是正如試驗所示,所選的硅樹脂在 LED 之間很好地流動,均勻地填充單個像素中的空白空間。這在一定程度上要歸功于毛細管效應和優(yōu)化的涂覆工藝。盡管從遠距離看板時,好像 LED 封裝和透鏡被硅樹脂材料覆蓋(圖 12),但使用顯微鏡近距離觀察時,封裝和透鏡實際上并沒有被覆蓋
在印刷電路板邊緣附近,根據沉積量不同,材料形成遞減的涂層,并在板的邊緣停止,沒有溢流,但無需灌封框架。
在一次試驗中,按照 RTV 硅樹脂(道康寧® SE-9187L)的材料數據表做高溫烘烤固化,試驗發(fā)現固化過程中,強大的空氣流導致硅樹脂的“表皮”形成過程中出現褶皺。使用上述固化步驟部分中提到的合適的烘箱,可避免這一現象。已灌封測試板在室溫下固化24 小時,然后再進行運輸。根據數據表,超過 90% 的完整物理特性應該在 24 至 72 小時內獲得。因此這時可以謹慎的處理PCB板,從而在制造過程中節(jié)省時間。
此外,該封裝測試是在濕度條件不同的天氣條件下完成的(無需高濕度水平即可完成固化過程,這是這種材料的一個優(yōu)勢)。操作過程簡單,材料在多個試驗中表現出良好的重復性。
受測硅樹脂內含助粘劑,在*固化后*眼看過去即顯示DISPLIX Blackprint 的灌封工藝與 DISPLIX Oval 類似,但由于采用 3 合 1 芯片封裝而導致LED 與 LED 之間的墻空間較大(5.5 mm,間距為 10 mm),在加工過程中對精確度的要求甚至更低。
環(huán)境測試
因為關于室外顯示屏應用的環(huán)境測試沒有具體的標準,完成所選測試的目的在于確定非??量痰臈l件。測試包括“鹽霧應力”、“IPx8”和“混合流動氣體腐蝕”。
三個測試均執(zhí)行相同的預處理步驟,旨在對 LED 施加更多應力——根據濕度敏感等級 (MSL) 進行水分預處理,在zui高溫度(260°C 峰值)條件下進行回流焊接、溫度循環(huán) (TC) 和溫濕偏置 (T&HB)。
溫度循環(huán)通常用來證明封裝、芯片和電線/芯片粘合體穩(wěn)定,能抵抗由溫度變化造成的機械應力。這基于 JEDEC JESD22- A104,在兩個充氣式溫度爐(例如 -40°C 和 100°C)中完成。
在腐蝕測試前使用 TC 應力作為預處理,旨在找出觸面中可能的薄弱環(huán)節(jié),這些薄弱環(huán)節(jié)可能導致脫層,zui終導致應力級別增加、腐蝕性增強。溫濕偏置 (T&HB) 通過加快水分在防護材料中的滲透,來評估潮濕條件下產品的可靠性。
隨著材料劣化或腐蝕以及由材料不兼容引起的機械偏移,那些由于不恰當的工藝、不合理的搬運而導致可靠性降低的問題將會被揭露出來(JEDEC JESD22-A101)。在此測試的預處理序列中,T&HB 在 85°C/85% R.H. 條件下使用開/關模式執(zhí)行,旨在提高水分和機械應力對 LED 的影響。
根據 CEI/IEC 529,IPx8 測試是指浸入到水中達到1 m,持續(xù)至少 30 分鐘(歐司朗光電半導體則執(zhí)行了 24 小時)。流動混合氣體腐蝕測試用于確定操作和儲存的室內環(huán)境對電化學產品的腐蝕性影響。
以下方法模擬不同腐蝕性條件:方法 1 用于評估輕度腐蝕性環(huán)境(相當干凈的環(huán)境);方法 2 和 4 用于評估中等腐蝕性環(huán)境;方法 3 用于評估嚴重的腐蝕性環(huán)境(工業(yè)儀器室)。方法3中觸點容易發(fā)生孔隙腐蝕和產品的蠕變腐蝕; 使用方法 1、2 和 4 (IEC 60068-2- 60)主要腐蝕機制為孔隙腐蝕。
鹽霧測試用于確定產品抵抗鹽腐蝕的能力。顯示屏/告示牌制造商通常使用此“鹽霧”測試或相關的變體測試(與 MIL- STD-810 方法 509.4 相關)進行質量評定。
環(huán)境測試結果
所做的環(huán)境測試背后有兩個主要目的。
*,所選的測試需要檢查特定條件是否對產品有潛在腐蝕,以及對電氣和物理性能的影響,同時要確認應用的實用性。第二,測試材料上防護涂層和表面處理的有效性。對于每個測試標準,分別使用帶 DISPLIX Oval、DISPLIX Black 或 DISPLIX Blackprint 的測試板——已灌封樣品和未灌封樣品以供參考。按照道康寧® 的建議,完成灌封 2 周后,執(zhí)行了環(huán)境測試。
在灌封流程之前和之后,分別對板進行了目視檢查(圖 17)。為了檢查和驗證 LED 的光學和電氣參數,在每個單獨的測試步驟完成后,重新測量板的電光數值。故障標準定義為正向電壓 Uf 變化超過初始值的 +/-10% 和/或亮度 (Iv/Ie) 變化超過初始值的 +/-30%。
僅在鹽霧測試中,未采取防護措施的 LED 表現出電氣特性 (Uf) 和光學特性 (Iv) 逐漸劣化。圖 19 使用 DISPLIX Oval LED 示例說明了影響。對于 DISPLIX Black/Blackprint,顯示出類似的結果。
相反,在我們的試驗中,采用道康寧® SE-9187L 硅樹脂的已灌封 LED 板沒有表現出任何負面影響。因此可說明,所使用的硅樹脂能夠防止鹽霧環(huán)境條件對 LED 的電光特性造成影響。
總結
與插件 LED 封裝相比,在顯示屏應用中使用 SMT LED 具有許多優(yōu)勢。一方面,SMT 加工技術擁有眾多優(yōu)勢,另一方面,由于更小或更集成的封裝形式以及由于自身封裝重量和所用灌封材料的減輕,表貼LED擴展了系統(tǒng)特性,
通常,這可說明灌封作為一種可能的預防措施,也適合低高度(DISPLIX Oval 的zui小測試高度為0.9 mm)的 SMT LED。但是,由于 LED 之間的間隙較小,選擇專為電氣元件和照明應用中灌封工藝而開發(fā)的適當硅樹脂是十分必要的。就簡單加工和防護效果而言,道康寧® 的黑色硅樹脂 (SE-9187L) 通常符合要求。像素密度較高時,會出現小間隙。通過毛細管作用和優(yōu)化的涂覆工藝,小間隙在元件頂端會封閉起來。
如灌封測試過程中所示,很容易調整工藝去適合低高度灌封,因為其可通過幾個參數進行設置。通過相應的設備、一些工藝經驗和一些優(yōu)化,可得到良好的結果。從所選環(huán)境測試可以看出,鹽霧導致未采取防護措施的 LED 的電氣特性 (Uf) 以及亮度 (Iv) 逐漸劣化,而硅樹脂能夠防止鹽霧環(huán)境條件對 LED 的電光特性造成影響。
由于目前對“室外”沒有明確規(guī)定的定義,也沒有指導 LED 室外應用的標準,因而關于適當和適合特性的定義,有很多種不同的解釋。