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          深度分析LED產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中關(guān)于靜電的防護措施

          作者: 時間:2011-07-25 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          近年來,LED生產(chǎn)技術(shù)在我國漸趨成熟,應(yīng)用領(lǐng)域廣泛及普及成為趨勢。但目前大多數(shù)的LED制造商尚不完全具備生產(chǎn)該類產(chǎn)品的真正實力,從而給帶來了隱患,以至影響到整個市場。如何規(guī)范化生產(chǎn),如何生產(chǎn)出真正意義上的低衰減、長壽命的 ?本文從LED生產(chǎn)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(chǎn)生的原因

           從微觀上說,根據(jù)原子物理理論,電中性時物質(zhì)處于電平衡狀態(tài),由于不同的物質(zhì)電子的接觸產(chǎn)生的電子的得失,使物質(zhì)失去電平衡,產(chǎn)生靜電現(xiàn)象。

            從宏觀上講,原因有:物體間摩擦生熱,激發(fā)電子轉(zhuǎn)移;物體間的接觸和分離產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移;電磁感應(yīng)造成物體表面電荷的不平衡分布;摩擦和電磁感應(yīng)的綜合效應(yīng)。

           靜電電壓是由不同種類的物質(zhì)相互接觸與分離而產(chǎn)生。這種效應(yīng)即是大家熟知的摩擦起電,所產(chǎn)生的電壓取決于相互摩擦的材料本身的特性。由于在實際生產(chǎn)過程中主要是人體與相關(guān)元器件的直接接觸與間接接觸產(chǎn)生靜電。所以根據(jù)本行業(yè)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(chǎn)過程中的危害

           如果在生產(chǎn)任何環(huán)節(jié)上忽視防靜電,它將會引起電子設(shè)備失靈甚至使其損壞。

           當(dāng)半導(dǎo)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(dǎo)體產(chǎn)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(zhì)的擊穿強度,就會對元件造成損壞。氧化層越薄,則LED和驅(qū)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(zhì)量存在問題等等,都會產(chǎn)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(jié)點的溫度超過半導(dǎo)體硅的熔點(1415℃)時所引起的。靜電的脈沖能量可以產(chǎn)生局部地方發(fā)熱,因此出現(xiàn)直接擊穿燈管和IC的故障。即使電壓低于介質(zhì)的擊穿電壓,也會發(fā)生這種故障。一個典型的例子是,LED是PN結(jié)組成的二極管,發(fā)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(qū)動電路中的各中IC受到靜電的影響后,也可能不立即出現(xiàn)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(xiàn)出來,所以對LED產(chǎn)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(shè)計方面,把靜電保護設(shè)計到LED器件內(nèi),例如大功率LED,設(shè)計者在承載GaN基LED芯片倒裝的硅片上,設(shè)計靜電保護二極管,這時硅片不但作為GaN的承載基體,還起到保護作用,使采用這種芯片封裝的器件S達到幾千伏。它的優(yōu)點是直接提岡吟件抗能力,簡化封裝生產(chǎn)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(chǎn)工藝復(fù)雜并且需要專業(yè)生產(chǎn)設(shè)各,它適用于高價值的LED器件。

          (2)從生產(chǎn)工藝方面,有兩種靜電防護途徑;①消除產(chǎn)生靜電的材料與過程。通過材料的選用,使靜電產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(fā)生的靜電,防止靜電放電的發(fā)生。

          2,esd靜電防護接地技術(shù)

          接地就是直接將靜電通過一條導(dǎo)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(shù)靜電防護系統(tǒng)的效果,都依賴于接地地線的質(zhì)量,靜電接地技術(shù)是靜電泄放工藝中的主要環(huán)節(jié),系統(tǒng)接地的質(zhì)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(yīng)該是一個優(yōu)良的導(dǎo)體,即電流流過地線時不產(chǎn)生電位降,地線上各點電位相同。在工作區(qū)的靜電地線應(yīng)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(tǒng)

          在進行靜電敏感器件的操作時,工作臺上應(yīng)鋪設(shè)具有靜電導(dǎo)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(tǒng)

          人體防靜電系統(tǒng)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(tǒng)兼各靜電泄放、中和和屏蔽的作用。防靜電手腕帶由靜電導(dǎo)電材料制成,通過與皮膚直接接觸,把人體靜電直接導(dǎo)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(dǎo)電織物為面料,它們在與人的接觸中不產(chǎn)生靜電,并能將人體本身所帶靜電很快泄放,導(dǎo)人大地,起到靜電防護作用。

          5.生產(chǎn)過程的esd靜電防護

          LED從芯片到封裝應(yīng)用(ying1 yong4)的生產(chǎn)過程較復(fù)雜,就防靜電而言,是一個綜合治理的過程,應(yīng)滲透到生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié),并根據(jù)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)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(shè)備(如固晶機、鍵合臺、測試設(shè)各、波峰焊設(shè)各等)的工藝要求:

          (1)設(shè)各應(yīng)良好接地;

          (2)有必要的設(shè)各周圍要鋪設(shè)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(guān)鍵部位設(shè)置離子風(fēng)機。

          6.離子風(fēng)機

          絕緣體往往容易產(chǎn)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(fēng)機是一種吹出離子化氣流的設(shè)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(qū)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(tài)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(yīng)保持良好的工作習(xí)慣。

          人體在某些狀態(tài)下的帶靜電情況一覽表

          (3)包裝是產(chǎn)品出廠前的最后一個環(huán)節(jié),包裝工藝的好壞直接影響產(chǎn)品達到用戶手中是否為合格品。包裝應(yīng)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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