由封裝膠引起的LED燈珠異常問題分析

由于高可靠性與極佳的顯色性，LED技術開始成為了目前照明領域中的主流技術，但高可靠性并不意味著LED產品不會損壞，在實際應用中LED的關鍵器件LED燈珠還是會出現變色問題的。本文就將針對由于封裝膠引起的LED燈珠變色問題進行分析。

封裝膠中殘留外來異物

圖1

一般來說，如果是由于封裝膠中存留的外來物引起的燈珠異常，會導致燈珠的外觀呈現黑色。揭開封裝膠，發現有一個黑色異物夾雜在封裝膠內，用掃描電鏡及能譜儀(SEMEDS)對異物進行成分分析，確認其主成分為鋁(Al)、碳(C)、氧(O)元素，還含有少量的雜質元素，測試結果如圖1所示。結合用戶反饋的失效背景可知，該異物是在封裝過程中引入的。

封裝膠受化學物質侵蝕發生膠體變色

圖2

這種情況一般發生在玻璃光管燈當中。內部的LED燈帶使用單組份室溫固化硅橡膠粘結固定在玻璃管上，固膠部位燈帶上的LED燈珠出現發黃變暗現象。失效燈珠封裝膠的材質為硅橡膠，使用SEMEDS測試封裝膠的元素成分，發現其比正常燈珠封裝膠成分多檢出了硫(S)元素，測試結果如圖2所示。

通常硫磺、有機二硫化物和多硫化物等含硫物質可以作為硫化劑，使橡膠發生硫化交聯反應，從而使橡膠的結構改變，呈現出顏色發黃變暗、熱分解溫度升高的現象。

通過TGA測試燈珠封裝膠體的熱分解溫度可知，失效燈珠封裝膠在失重2%、5%、10%、15%和20%時的溫度均比同批次良品封裝膠相同失重量的溫度高出25℃以上，封裝膠熱分解曲線如下圖所示，證實了封裝膠因發生硫化交聯導致其熱分解溫度升高的現象。使用ICPOES進一步對起固定作用的單組份固化硅橡膠進行化學成分分析，檢出其中含有約400ppm的硫(S)元素。

(a)失效品

(b)良品

圖3

通過分析可得知，LED燈珠發黃的主要原因是由于化學氣體的揮發導致的，玻璃燈管內粘結固定用的單組份室溫固化硅橡膠在固化過程中揮發出的含硫(S)的氣體侵入到了LED封裝膠中，使封裝膠發生了進一步的硫化交聯反應，而再次硫化交聯導致封裝膠體變黃變暗。后續用戶改用未使用單組份固化硅橡膠的塑料燈管則未出現燈珠變色的現象。因此，LED生產方在產品設計選材和制造時應考慮產品各部件所用不同材料相互間的匹配性，避免因材料的不兼容而導致后續出現可靠性問題。

以上兩點就是在封裝膠過程中可能引起燈珠異常的兩個方面，本文針對這兩個方面，結合圖文的形式進行了不同的講解。在設計過程中遇到LED燈珠損壞問題的朋友，不妨花上幾分鐘來閱讀本文，相信會有意想不到的收獲。