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深度分析LED产品在生产过程中关于静电的防护措施

近年来,LED生产技术在我国渐趋成熟,应用领域广泛及普及成为趋势。但目前大多数的LED制造商尚不完全具备生产该类产品的真正实力,从而给LED产品带来了隐患,以至影响到整个市场。如何规范化生产,如何生产出真正意义上的低衰减、长寿命的 LED产品?本文从LED生产过程的静电防护角度,讨论该过程静电带来的危害及其防护方法。
     静电产生的原因
     从微观上说,根据原子物理理论,电中性时物质处于电平衡状态,由于不同的物质电子的接触产生的电子的得失,使物质失去电平衡,产生静电现象。
     从宏观上讲,原因有:物体间摩擦生热,激发电子转移;物体间的接触和分离产生电子转移;电磁感应造成物体表面电荷的不平衡分布;摩擦和电磁感应的综合效应。
     静电电压是由不同种类的物质相互接触与分离而产生。这种效应即是大家熟知的摩擦起电,所产生的电压取决于相互摩擦的材料本身的特性。由于LED产品在实际生产过程中主要是人体与相关元器件的直接接触与间接接触产生静电。所以根据本行业的特点我们可做一些针对性的静电防范措施。
     静电在LED生产过程中的危害
     如果在生产任何环节上忽视防静电,它将会引起电子设备失灵甚至使其损坏。
     当半导体器件单独放置或装入电路时,即使没有加电,由于静电也可能造成这些器件的永久性损坏。大家熟知,LED是半导体产品,如果LED的两个针脚或更多针脚之间的电压超过元件介质的击穿强度,就会对元件造成损坏。氧化层越薄,则LED和驱动IC对静电的敏感性也就越大,例如焊锡的不饱满,焊锡本身质量存在问题等等,都会产生严重的泄漏路径,从而造成毁灭性的破坏。
     另一种故障是由于节点的温度超过半导体硅的熔点(1415℃)时所引起的。静电的脉冲能量可以产生局部地方发热,因此出现直接击穿灯管和IC的故障。即使电压低于介质的击穿电压,也会发生这种故障。一个典型的例子是,LED是PN结组成的二极管,发射极与基极间的击穿会使电流增益急剧降低。LED本身或者驱动电路中的各中IC受到静电的影响后,也可能不立即出现功能性的损坏,这些受到潜在损坏的元件通常在使用过程中才会表现出来,所以对LED产品的寿命影响都是致命的。
         1.一般esd静电防护的基本思路 
      (1)从元器件设计方面,把静电保护设计到LED器件内,例如大功率LED,设计者在承载GaN基LED芯片倒装的硅片上,设计静电保护二极管,这时硅片不但作为GaN的承载基体,还起到ESD保护作用,使采用这种芯片封装的器件ESDS达到几千伏。它的优点是直接提冈吟件抗ESD能力,简化封装生产和器件安装等过程的静电防护措施;缺点是增加成本,增大体积,芯片生产工艺复杂并且需要专业生产设各,它适用于高价值的LED器件。
       (2)从生产工艺方面,有两种静电防护途径;①消除产生静电的材料与过程。通过材料的选用,使静电产生的途径不存在了或者减少了,从源头消除了静电放电的产生与积累,是静电防护的有效的基本方法之一。②泄放或中和防止静电放电。因为产生静电的所有途径是不可能完全消除的,所以我们需要安全地泄放或中和那些要发生的静电,防止静电放电的发生。
        2,esd静电防护接地技术
         接地就是直接将静电通过一条导线的连接泄放到大地,这是防静电措施中是最直接、最有效的方法。多数静电防护系统的效果,都依赖于接地地线的质量,静电接地技术是静电泄放工艺中的主要环节,系统接地的质量将直接影响电荷的释放能力。地线必须是能够接受或提供大量电荷的,理想的地线应该是一个优良的导体,即电流流过地线时不产生电位降,地线上各点电位相同。在工作区的静电地线应为静电专用地线,不得与其他地线共用。防静电接地是厂房基建工程中重要的指标之一。
        3.esd静电防护操作(jing4 dian4 fang2 hu4 cao1 zuo1)系统
        在进行静电敏感器件的操作时,工作台上应铺设具有静电导电和静电耗散功用的材料制成的防静电台垫。使所有与器件接触的端子、工具、仪器仪表、人体达到一致的电位,并通过接地使静电能迅速泄放。
        4.人体防静电系统
        人体防静电系统主要由防静电手腕带、防静电工作服、鞋袜等组成,必要时还需要辅以防静电工作帽、手套、脚套等物品。这种整体的防静电系统兼各静电泄放、中和和屏蔽的作用。防静电手腕带由静电导电材料制成,通过与皮肤直接接触,把人体静电直接导走,所以手腕带运用时必须与皮肤接触良好,使皮肤上的瞬时静电电压、于100V.防静电工作椅以静电导电织物为面料,它们在与人的接触中不产生静电,并能将人体本身所带静电很快泄放,导人大地,起到静电防护作用。
         5.生产过程的esd静电防护
LED从芯片到封装应用(ying1 yong4)的生产过程较复杂,就防静电而言,是一个综合治理的过程,应渗透到生产的各个环节,并根据各生产环节的工艺要求,提出不同的对策,以达到对器件的有效静电防护。对固定单个设备(如固晶机、键合台、测试设各、波峰焊设各等)的工艺要求:
(1)设各应良好接地;
(2)有必要的设各周围要铺设防静电地垫;
(3)操作者穿(_cao1 zuo1 zhe3 chuan1)戴防静电衣、帽、腕带等
(4)必要时,在静电防护关键部位设置离子风机。
        6.离子风机
        绝缘体往往容易产生静电,用接地的方法不能消除绝缘体上的静电,通常利用离子作用来中和这些绝缘材料上的静电。离子风机是一种吹出离子化气流的设各,它用来中和累积在绝缘材料上的任何电荷,提供一个等电位的工作区域。
        7.esd静电防护其他注意事项
(1)进行GaN基LED测试时,除了测试仪接(ce shi shi _chu le ce shi yi jie)地外,还要了解测试仪的测试线路,特别是恒流测试的电源开路电压不能过高,以免LED受到负反馈脉冲电压的冲击而失效。
(2)表为人体几种状态的带静电情况,从中不难看出,相同条件下,湿度(空气中潮气)的上升,静电电位U降低了,即ESD的危险性降(de wei xian xing jiang)低了,但仍然存在,因此不可放松静电防护措施,应保持良好的工作习惯。

(3)包装是产品出厂前的最后一个环节,包装工艺的好坏直接影响产品达到用户手中是否为合格品。包装应采用防静电屏蔽袋,它用于器件的包装、运输和储存,具有一定的防潮效果。

 
     
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