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2014

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LED防靜電常識

LED防靜電常識 一、什么是靜電 物質都是由分子組成，分子是由原子組成，原子中有帶負電的電子和帶正電 荷的質子組成。在正常狀況下，一個原子的質子數(shù)與電子數(shù)量相同，正負平衡， 所以對外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。但是電子環(huán)繞于原子核周圍，一經外力即脫離軌道，離開原來的原子兒而侵入其他的原子B，A 原子因缺少電子數(shù)而帶有正電現(xiàn)象，稱為陽離子、B 原子因增加電子數(shù)而呈帶負電現(xiàn)象，稱為陰離子。 造成不平衡電子分布的原因即是電子受外力而脫離軌道，這個外力包含各種能量(如動能、位能、熱能、化學能……等)，靜電是一種客 的自然現(xiàn)象， 產生的方式很多，基本過程可歸納為：接觸 → 電荷→轉移 →偶電層形成 → 電荷分離。設備或人體上的靜電最高可達數(shù)萬伏以至數(shù)十萬伏，在正常操作條件下也常達數(shù)百至數(shù)千伏。人體由于自身的動作及與其它 體的接觸-分離、磨擦或感應等因素，可以帶上幾千伏甚至上萬伏的靜電。靜電是正、負電荷在局部范圍內失去平衡的結果。它是一種電能，留存在 體表現(xiàn)，具有高電位、低電量、 小電流和作用時間短的特點。 當兩個不同的體相互接觸時就會使得一個 體失去一些電荷如電子轉移到另一個 體使其帶正電，而另一個體得到一些剩余電子的 體而帶負電。若在分離的過程中電荷難以中和，電荷就會積累使 體帶上靜電。所以 體與其它體接觸后分離就會帶上靜電。通常在從一個 體上剝離一張塑料薄膜時就是一種典型的“接觸分離”起電，在日常生活中脫衣服產生的靜電也是“接觸分離”起電。在我們的周圍環(huán)境甚至我們的身上都會帶有不同程度的靜電，當靜電積累到一定程度時就會發(fā)生放電。 二、靜電損害的特點 (1) 隱蔽性 人體不能直接感知靜電除非發(fā)生靜電放電，但是發(fā)生靜電放電人體也不一定能有電擊的感覺，這是因為人體感知的靜電放電電壓為2－3 KV，所以靜電具有隱蔽性。 (2) 潛在性 有些電子元器件受到靜電損傷后的性能沒有明顯的下降，但多次累加放電會給器件造成內傷而形成隱患。因此靜電對器件的損傷具有潛在性。 (3) 隨機性 電子元件甚么情況下會遭受靜電破壞呢？可以這么說，從一個元件產生以后，一直到它損壞以前，所有的過程都受到靜電的威脅，而這些靜電的產生也具有隨機動性性。其損壞也具有隨機動性性。 (4) 復雜性 靜電放電損傷的失效分析工作，因電子產品的精、細、微小的結構特點而費時、費事、費錢，要求較高的技術并往往需要使用掃描電鏡等高精密儀器。 即使如此，有些靜電損傷現(xiàn)象也難以與其他原因造成的損傷加以區(qū)別，使人誤把靜電損傷失效當作其他失效。這在對靜電放電損害未充分認識之前，常常歸因于早期失效或情況不明的失效，從而不自覺地掩蓋了失效的真正原因。所以靜電對電子器件損傷的分析具有復雜性。 三、靜電的產生： LED屬半導體器件，對靜電較為敏感，尤其對于白、綠、藍、紫色LED要做好預防靜電產生和消除靜電工作。 ① 摩擦：在日常生活中，任何兩個不同材質的物體接觸后再分離，即可產生靜電，而產生靜電的最常見的方法，就是摩擦生電。材料的絕緣性越好，越容易摩擦生電。另外，任何兩種不同物質的物體接觸后再分離，也能產生靜電. ② 感應：針對導電材料而言，因電子能在它的表面自由流動，如將其置于一電場中，由于同性相斥，異性相吸，正負離子就會轉移，在其表面就會產生電荷。 ③ 傳導：針對導電材料而言，因電子能在它的表面自由流動，如與帶電物體接]觸，將發(fā)生電荷轉移。 四、靜電對LED的危害： LED芯片為GaN 寬禁帶材料，電阻率較高，該類芯片在生產過程中因靜電產生的感生電荷不易消失，累積到相當?shù)某潭?，可以產生很高的靜電電壓。當超過材料的承受能力時，會發(fā)生擊穿現(xiàn)象并放電。藍寶石襯底的藍色芯片其正負電極均位于芯片上面，間距很?。粚τ贗nGaN/AlGaN/GaN雙異質結，InGaN有源層僅幾十納米，對靜電的承受能力很小，極易被靜電擊穿，使器件失效。GaN基LED和傳統(tǒng)的LED相比，抗靜電能力差是其鮮明的缺點，靜電導致的失效問題已成為影響產品合格率和使用推廣的一個非常棘手的問題。 ① 因瞬間的電場或電流產生的熱，使LED局部受傷，表現(xiàn)為漏電流迅速增加，仍能工作，但亮度降低（白光將會變色），壽命受損。 ② 因電場或電流破壞LED的絕緣層，使器件無[法工作（完全破壞），表現(xiàn)為死燈。 五、LED對靜電的防范措施 靜電控制的主要措施有：靜電的泄漏和耗散、靜電中和、靜電屏蔽與接地、增濕等。 靜電放電引起的元器件擊穿損害是電子工業(yè)最普遍、最嚴重的靜電危害，它分硬擊穿和軟擊穿。硬擊穿是一次性造成元器件介質擊穿、燒毀或永久性失效；軟擊穿則是造成器件的性能劣化或參數(shù)指標下降。 在LED產業(yè)化生產中，靜電的防范是否得當，直接影響到產品的成品率、可靠性和經濟效益。靜電的防范措施有如下幾種： ①對生產、使用場所從人體、臺、地、空間及產品傳輸、堆放等方面實施防范，手段有防靜電服 、手套、手環(huán)、鞋、墊、盒、離子風扇、檢測儀器等。 ② 芯片上設計靜電保護線路。也可從襯底材料、外延結構和芯片結構上改進，在很大程度上解決防靜電擊穿的問題，例如用SiC做襯底，使P和N的兩個電極從兩個面引出，可以較大程度上解決這一問題，再如用Flip-Chip，在LEDPN結兩端在硅片上制作兩個背對背穩(wěn)壓管箝位達到保護LED Pn結不受靜電威脅。 ③ LED應用上裝配靜電保護器件。 ④ LED儲存運輸過程中靜電防護。 ⑤防靜電性能的檢測周期及注意事項。防靜電臺墊、地板、工鞋、工衣、周轉容器等應至少每月檢測一次。防靜電手腕帶、風槍、風機、儀器等應每天檢測一次。檢測時，須考慮受檢場所的溫度、濕度等因素。 六、靜電消除措施： 對于整個工序（生產,測試、包裝等）所有與LED直接接觸的員工都要做好防止和消除靜電措施，主要有： 1、車間鋪設防靜電地板并做好接地。 2、工作臺為防靜電工作臺，生產機臺接地良好。 3、操作員穿防靜電服、帶防靜電手環(huán)、手套或腳環(huán)。 4、應用離子風機，焊接電烙鐵做好接地措施。 5、包裝采用防靜電材料。 七、焊 接: 焊接時請注意選擇恒溫烙鐵，焊接溫度為260℃，烙鐵與LED焊盤一次接觸的時間不要超過3S（焊接時注意電烙鐵一定要接地，操作人員要佩帶靜電手環(huán)或吹離子風機）四驅動電路因大功率LED遵循二極管的伏安特性曲線，如果驅動電壓浮動則相應的驅動電流漂移很大，容易損害燈珠，因此建議客戶使用較穩(wěn)定的恒流驅動電源或IC，而不要采用恒壓驅動電源或IC。 八、靜電測量的主要參數(shù) ①電荷量靜電的實質是存在剩余電荷。電荷是所有的有關靜電現(xiàn)象本質方面的理量。電位、電場、電流等有關的量都是由于電荷的存在或電荷的移動而產生的理量。在科研院所、高等院校、檢測站和工礦企業(yè)等部門經常需要測量體的電荷量或電荷密度。表示靜電電荷量的多少用電量Ｑ表示，其單位是庫侖Ｃ，由于庫侖的單位太大通常用微庫或納庫。 1庫侖＝1000000微庫 1微庫＝1000000納庫 ② 靜電電壓由于在很多場合測量靜電電位較容易，另一個常用的靜電參數(shù)是靜電電位，其單位為伏，但由于靜電電壓通常很高，因此常用一個較大的單位-千伏(kV)