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

近年來(lái)，LED生產(chǎn)技術(shù)在我國漸趨成熟，應用領(lǐng)域廣泛及普及成為趨勢。但目前大多數的LED制造商尚不完全具備生產(chǎn)該類(lèi)產(chǎn)品的真正實(shí)力，從而給LED產(chǎn)品帶來(lái)了隱患，以至影響到整個(gè)市場(chǎng)。如何規范化生產(chǎn)，如何生產(chǎn)出真正意義上的低衰減、長(cháng)壽命的 LED產(chǎn)品？本文從LED生產(chǎn)過(guò)程的靜電防護角度，討論該過(guò)程靜電帶來(lái)的危害及其防護方法。

　靜電產(chǎn)生的原因

　從微觀(guān)上說(shuō)，根據原子物理理論，電中性時(shí)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)生靜電現象。

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

　靜電電壓是由不同種類(lèi)的物質(zhì)相互接觸與分離而產(chǎn)生。這種效應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LED產(chǎn)品在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)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。所以根據本行業(yè)的特點(diǎn)我們可做一些針對性的靜電防范措施。

　 靜電在LED生產(chǎn)過(guò)程中的危害

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

　當半導體器件單獨放置或裝入電路時(shí)，即使沒(méi)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是半導體產(chǎn)品，如果LED的兩個(gè)針腳或更多針腳之間的電壓超過(guò)元件介質(zhì)的擊穿強度，就會(huì )對元件造成損壞。氧化層越薄，則LED和驅動(dòng)IC對靜電的敏感性也就越大，例如焊錫的不飽滿(mǎn)，焊錫本身質(zhì)量存在問(wèn)題等等，都會(huì )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點(diǎn)的溫度超過(guò)半導體硅的熔點(diǎn)（1415℃）時(shí)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(huì )發(fā)生這種故障。一個(gè)典型的例子是，LED是PN結組成的二極管，發(fā)射極與基極間的擊穿會(huì )使電流增益急劇降低。LED本身或者驅動(dòng)電路中的各中IC受到靜電的影響后，也可能不立即出現功能性的損壞，這些受到潛在損壞的元件通常在使用過(guò)程中才會(huì )表現出來(lái)，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）從元器件設計方面，把靜電保護設計到LED器件內，例如大功率LED，設計者在承載GaN基LED芯片倒裝的硅片上，設計靜電保護二極管，這時(shí)硅片不但作為GaN的承載基體，還起到ESD保護作用，使采用這種芯片封裝的器件ESDS達到幾千伏。它的優(yōu)點(diǎn)是直接提岡吟件抗ESD能力，簡(jiǎn)化封裝生產(chǎn)和器件安裝等過(guò)程的靜電防護措施；缺點(diǎn)是增加成本，增大體積，芯片生產(chǎn)工藝復雜并且需要專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)設各，它適用于高價(jià)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(guò)程。通過(guò)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(guò)一條導線(xiàn)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。多數靜電防護系統的效果，都依賴(lài)于接地地線(xiàn)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，系統接地的質(zhì)量將直接影響電荷的釋放能力。地線(xiàn)必須是能夠接受或提供大量電荷的，理想的地線(xiàn)應該是一個(gè)優(yōu)良的導體，即電流流過(guò)地線(xiàn)時(shí)不產(chǎn)生電位降，地線(xiàn)上各點(diǎn)電位相同。在工作區的靜電地線(xiàn)應為靜電專(zhuān)用地線(xiàn)，不得與其他地線(xiàn)共用。防靜電接地是廠(chǎng)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

在進(jìn)行靜電敏感器件的操作時(shí)，工作臺上應鋪設具有靜電導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(guò)接地使靜電能迅速泄放。

4．人體防靜電系統

人體防靜電系統主要由防靜電手腕帶、防靜電工作服、鞋襪等組成，必要時(shí)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兼各靜電泄放、中和和屏蔽的作用。防靜電手腕帶由靜電導電材料制成，通過(guò)與皮膚直接接觸，把人體靜電直接導走，所以手腕帶運用時(shí)必須與皮膚接觸良好，使皮膚上的瞬時(shí)靜電電壓、于100V．防靜電工作椅以靜電導電織物為面料，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，導人大地，起到靜電防護作用。

5．生產(chǎn)過(guò)程的esd靜電防護

LED從芯片到封裝應用(ying1 yong4)的生產(chǎn)過(guò)程較復雜，就防靜電而言，是一個(gè)綜合治理的過(guò)程，應滲透到生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節，并根據各生產(chǎn)環(huán)節的工藝要求，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(gè)設備（如固晶機、鍵合臺、測試設各、波峰焊設各等）的工藝要求：

（1）設各應良好接地；

（2）有必要的設各周?chē)佋O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(shí)，在靜電防護關(guān)鍵部位設置離子風(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(lái)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各，它用來(lái)中和累積在絕緣材料上的任何電荷，提供一個(gè)等電位的工作區域。

7．esd靜電防護其他注意事項

（1）進(jìn)行GaN基LED測試時(shí)，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(xiàn)路，特別是恒流測試的電源開(kāi)路電壓不能過(guò)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，應保持良好的工作習慣。

（3）包裝是產(chǎn)品出廠(chǎng)前的最后一個(gè)環(huán)節，包裝工藝的好壞直接影響產(chǎn)品達到用戶(hù)手中是否為合格品。包裝應采用防靜電屏蔽袋，它用于器件的包裝、運輸和儲存，具有一定的防潮效果。