提升户外SMDLED 显示屏的可靠性的方法

    （一）封装材料，PPA（聚邻苯二甲酰胺），环氧树脂，金属的热胀系数差异，在环境温度变化或管子工作时温升时造成LED 引线开路，从而造成死灯，就是LED 户外表贴显示屏的“命门”所在。确切地说，这只是“命门”的一个部分，或许还不是当前户外SMDLED显示屏可靠性问题的最关键的部分。实际上，封装材料与引线金属的热胀系数不同，热胀冷缩造成LED内部应力的问题是各种LED 管都有的问题，经过业界十年以上的研究发展，已经在很大程度上得到解决。众所周知，直插式灯管的封装材料也是环氧树脂，引线也是金丝，而目前如346，546等经典户外用LED直插式灯管因引线热胀系数差异引起的死灯现象已非常少见，可以说问题已基本解决。可见封装厂家在材料工艺上采取措施是可以有效地解决这个“命门”。事实上多数生产SMDLED的封装厂家就已经采取措施，也取得成效。SMDLED 产品出厂前检验中要进行的包括高低温存贮，高低温冲击，潮湿试验，机械震动和冲击等例行试验能有效地检验这一类可靠性问题。

    （二）户外SMDLED 封装材料热胀系数的差异的影响可能更多的是影响器件的密封性。首先，无论是SMDLED还是直插式灯管，其金属引线（管脚）与树脂的热胀系数不同，在冷热变化的情况下，它们的界面会出现细小的缝隙，久而久之，产生裂纹。环氧树脂等封装本身，因工艺的缺陷其致密性也有可能存在缺陷，这样，水汽或其他有害气体就可能侵入，造成危害。PPA材料吸湿性相对较大，在潮湿环境下其湿应力也会造成密封性缺陷。对此，必须在材料和封装工艺方面寻找解决方法。制作户外显示屏，普遍采用封胶的办法，能有效解决这个问题。可惜对于户外SMDLED显示屏，封胶的方法效果有限。众所周知，直插式灯管封胶时是自PCB 板向上，一直封到管帽高度，且将部分管帽封住，也就是说，把管脚出线处淹没在密封胶里，只要保证密封胶与管子封装材料的良好连接，就可以解决金属引线与封装树脂的热胀系数差异引起的密封性问题。

    （三）同样，对于有害气体如腐蚀性气体、盐雾等的危害，户外SMDLED 显示屏的抗御能力也比直插式灯管显示屏要差很多。事实上，国内外知名厂商的在推出户外SMDLED 器件和屏幕产品方面，是十分慎重和稳健的，有的厂商尽管室内SMDLED 已经十分广泛使用，仍然迟迟不推出用于户外的SMDLED产品，这当然有他的原因。还有的厂商在制作户外SMDLED 显示屏时，尽管已经采用适于户外用的SMDLED器件，仍然使用专门设计的防护罩或采用其他防护措施，例如整体灌胶等。这样当然增加成本和并且损失一些光能输出，但是可靠性得到更大的保障。

    （四）SMDLED 屏幕的制作，与直插式led灯管显示屏最大的不同在于，直插式灯管的装焊，采用波峰焊或人工手焊，而SMDLED 必须采用回流焊。波峰焊是将元器件插装好以后，将PCB板通过熔融的焊锡池，这时受热的是PCB板和元器件的引脚，以LED管而言，受热点在引线与PCB的接触焊点处，距离LED 的 PN结一般有10mm左右。而回流焊完全不同，它是整个器件加热的，在预热阶段，整个器件被加热到150~200oC，焊接时的温度更达到240~260oC，这样LED 受热的情况比起直插式灯管要严峻的多得多。

    （五）元器件的湿度敏感等级对于回流焊前的准备工作极为重要。显示屏所用的SMDLED和塑料封装的各种元器件如贴片电阻、贴片电容都属于非密封型固态表面贴装组件。它们在存贮或进行回流焊之前的工序中，如果吸收了湿气，那么，当这类封装暴露在回流焊的高温时，封装内的蒸汽压力会大幅增加，在特定状况下，该压力会造成封装材料发生内部脱层从而脱离晶粒及（或）导线框/基座，或是发生未扩展到封装外面的内部裂缝、或是邦定损伤、金属线窄化、邦定翘起、薄膜裂缝、或邦定下方凹口等等损伤，以最严重的状况来说，这个应力会造成封装外部裂缝，即称为“爆米花”的现象。

    不仅仅是SMDLED ，凡属SMD 器件的回流焊都必须高度重视，如果元器件不满足湿敏条件，（塑封元器件都属于这种类型）都必须确保没有水汽侵入，或在焊前进行烘烤，否则，在过回流焊的时候就会发生脱层现象。损坏元器件。

    （六）无论是室内用的LED还是户外用的LED，也不分是何种封装，直插式还是表面贴装式，静电放电都会造成损坏。而且静电损伤具有隐蔽性、潜在性、随机性和积累性，对于显示屏的可靠性和寿命影响极大。只有在生产、运输、存贮、处理的每一个环节都采取足够的静电防护措施，才能保证器件长期安全有效的运用。

    （七）用于户外的LED 显示屏，无论是直插式灯管还是SMDLED显示屏，如何抵御紫外线的侵害，是一个重要的课题，紫外线会导致半导体材料性能的改变，降低LED 的发光效率，同时又使得封装材料老化，降低气密性和透明度，使得LED 的发光能力下降，屏幕亮度下降，而且环氧树脂透明度降低，不仅出光效率下降，导致亮度下降，而且有更多的光被吸收，又使得结温上升，最终影响管子的寿命。解决的途径是采用抗紫外线性能好的封装材料和胶水。

    （八）实现和提升LED显示屏的可靠性是一个系统工程问题，涉及企业的方方面面。LED 灯管和SMDled芯片的可靠性是最重要的要素，除此之外，还要良好的设计、生产、安装、使用和维护，可靠性工程说到底是企业的综合实力的集中体现。至于户外SMDLED 显示屏，作为LED显示屏的新品种，其优越性和发展前景毋庸置疑。但是毕竟历史较短，经验也有限，积累的数据也不多，为了不断提高户外SMDLED显示屏的性能和可靠性，需要全行业，上下游厂商共同努力，形成良好的互动，相辅相成，共谋发展。当务之急，是制定相关标准。这已经成为业内企业家和专家的共识，行业协会也已经着手委托业内有影响的厂商组织起草标准，不久将进入评审报批阶段，也希望得到更多的企业和专家的关注和支持。