LED硫化是如何产生的

来源：罗姆半导体社区

在生产使用LED产品的过程中，我们经常会遭遇“产品硫化导致产品失效”等问题，这些问题给客户和生产厂家都带来一定损失，可以说，封装厂商几乎是谈硫色变。今天，我们来谈一谈“如何正确认识LED硫化”的问题。

1、什么是LED硫化现象?

LED硫化现象，指的是由于环境中的硫(S)元素在一定温度与湿度条件下，其中-2价的硫与+1价的银发生化学反应生成黑色Ag2 S的过程。银对硫有很强的亲和力，加热时可以与硫直接化合成Ag2 S。

硫化反应方程式：2Ag+S=>Ag2 S

2、LED硫化现象产品会发生什么变化?

出现硫化反应后，产品功能区会黑化，光通量会逐渐下降，色温出现明显漂移。

3、LED硫化一般发生在什么时候?

对于封装企业而言，它们往往接获到的信息都是产品失效，基本都是客户端已经发生硫化异常后的信息反馈。通过与客户了解和现场勘察确认，我们发现，硫化异常有两种途径：一是出现在客户端通电老化与储存过程中;二是在客户端过回流焊流后。

4、LED硫化如何避免？

全球知名半导体制造商ROHM发布了业界首款完全无银的高亮度红色LED“SML-Y18U2T”，大幅度的提高了汽车灯具尤其是刹车灯在严酷环境下使用的可靠性。

为了挑战硫化给汽车LED刹车灯等带来的麻烦和问题，ROHM近日强势推出业界首款抗硫化无银高亮度红色LED“SML-18U2T”。光学模块生产本部LED制造部商品企划组组长吉田晃久介绍说，它非常适用于汽车刹车灯的防硫化对策，有助于提高长期的可靠性。

“SML-18U2T”是用金等其他材料取代了以往晶片键合焊膏及框架所使用的银，实现了完全无银化。此举消除了由于银受到腐蚀而引起LED亮度衰减现象，可提高应用的可靠性。

一直以来，存在元件晶片键合所用的焊膏部位变黑导致LED发光强度降低的问题。但是，ROHM利用从元件到封装垂直统合型生产体制的优势，晶片键合采用金锡(AuSu)，引线采用金，框架采用金钯(AuPd)，实现了完全无银化，从而使产品同时具备高亮度与优异的抗硫化性能。

5、LED硫化现象中的硫从何而来?

a、电源：LED内置电源里含有二、三十种原物料，电源发热时，这些物料会挥发出含硫/氯/溴气体，它们与含氮水汽结合时，会生成腐蚀性的有害气体，对LED造成腐蚀;

b、PCB板：市面上生产的线路板均有一定含量的硫元素残留，尽管PCB线路板生产厂家在制程工艺中会清洗板材，消除含硫化学溶剂的残留，但普通的生产工艺较难完全清洗干净;

c、含硫橡胶的电源线以及橡胶类的绝缘包装塑料;

d、含卤素阻燃剂物料：印刷线路板、外壳、塑胶、铝基板绝缘层：PBB、PBDE、TBBP-A、PCB、六溴十二烷、三溴苯酚、短链氯化石蜡等卤素化合物经常作为阻燃剂，应用于印刷线路板、外壳、塑胶等物料。这些物料受热到一定温度时，会挥发出含卤气体，含卤气体与含氮水汽结合时，会生成腐蚀性的有害气体，对LED造成腐蚀;

e、锡膏助焊剂：助焊剂里的活化剂成分通常含有少数卤素或有机酸成分，而卤素通常使用的是溴/氯，能使银变成黑色溴化银/氯化银;

f、油墨：PCB板上的绿油、铝基板上的白油、字符、灯具和散热器上的油漆都可能含硫。

6、 如何预防LED硫化问题的发生?

a、由于硅胶具有透氧透湿特性，封装企业应从产品工艺上选用分子间隙小、气密性好、抗硫化能力高的硅树脂作为封装胶水;

b、应用端需要对PCB板硫含量进行控制;

c、由于硫在高温状态下较为活跃，应用端在进行表面贴装工艺前，可预先将PCB板过一次高温回流后再做表面清洁处理;

d、选用不含硫的表面清洁材料及辅料;

e、LED元件、LED应用产品避免与含硫物质存放在同一空间环境。

总之，只要正确地认识LED硫化现象，并且注意规避，选取高质量的LED，LED硫化问题将最终得到有效解决。

审核编辑 黄昊宇