硫化氢试验（H2S）

一应用原理

当产品在大气中使用时，大气环境会导致产品金属表面形成水膜，而大气中存在的硫化氢、二氧化硫、二氧化氮、氯气等有害气体会溶入金属表面的水膜中，产生腐蚀性离子加速腐蚀的发生。近年来，环境的不断恶化，使得腐蚀的发生几率大大增加，每年电子、电器、通讯、计算机、LED等行业都因为产品在大气中被腐蚀而损失惨重。为了减少损失，各行业积极应对，致力于提高产品的耐腐蚀性能。

二LED器件硫化试验

LED器件遭受硫化氢的侵袭，主要发生在键合线和支架反光层等含银元素部位的化学反应。LED器件发生硫化的现象一般为短期内较大的光衰以及键合线或支架发黑变色。可能的硫化氢污染一般来自灯具的实际使用环境，例如用在石油化工企业生产现场的高棚灯，以及用于温室大棚或植物工厂的植物生长灯等。有时也会发生在灯具的生产制造过程中，例如使用了含有硫化氢的胶水，甚至还有发生在瓦楞纸箱由于回收纸漂白后为除硫，而含有超标硫化氢，进而污染侵蚀尚处于生产制程中的LED器件。因此，很多场合很难避免与硫化氢接触。如果灯具的密封等级不高，就需要LED器件自身提升抗硫化能力。有时也不能把灯具气密性做得太高，有可能会造成灯具点亮后温度升高，密封的一些化学活跃物质在温度催化下产生有害气体，此时不一定是硫化氢，一般称为挥发性有机化合物(VOCs，Volatile Organic Compounds)，美国联邦环保署把除了CO、CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外，所有能参加大气光化学反应的碳化合物定义为VOCs。其中有些与LED器件是不兼容的，如果不能及时透过灯具的呼吸系统排放到环境当中，也会造成灯具较严重的光衰。区别LED器件是受硫化氢污染还是受其他VOCs污染，可以将光衰的LED器件放在85℃烘箱内烘烤8h以上，如果光通量能有所恢复，则说明是非硫化氢污染，因为硫化的结果是生成硫化银，是不可逆的反应。而大部分VOCs与LED器件的反应是生成不稳定的络合物，在VOCs背景环境浓度较低的时候，会发生逆反应。进行LED器件的硫化测试，目前国际上一般是依据IEC 60068-2-43：2003，国内依据等效国标GB/T 2423.20—2014，其核心内容是硫化氢气体要求和测试时长。

三试验气体

试验箱内气体应满足以下条件：硫化氢：10×10-6~15×10-6（体积分数）


温度：（25±2）℃


相对湿度：75%相对湿度应尽可能维持在75%，在任何情况下都不应超过80%或低于70%。用能保证获得均匀混合物的方法，在一定量的空气中混合人硫化氢（任何方便的来源）、水蒸气得到试验用气体（要得到少量硫化氢均匀分布的混合气体，可能需要分步进行混合）。

四实验程序

试验开始前应测量稳定条件下硫化氢的浓度、温度以及相对湿度。在试验过程中进行定期检测以确保这些条件能达到要求。


1. 注意试验样品在摆放时不应相互接触、覆盖或遮蔽，以免阻挡试验气体。


2. 应做好充分的预防措施以确保接触点在暴露过程中不被干扰。


3. 试验样品暴露时接触点应按照相关规范的规定断开和（或）闭合。


4. 试验样品暴露时应无电气负载或由相关规范规定。5. 根据相关规范规定，试验样品应在试验气体中连续暴露4d、10d或21d。6. 由于15ppm硫化氢浓度并不是很高，所以实践中一般选取标准要求的最长时长，即21天，共计504h。有条件的情况下，应每隔固定时长，例如24h，记录光通量变化情况。

五硫化改善方案

通过倒装芯片，底部气密性结构，外部涂覆防硫化层，键合线溅射保护层等技术，可提升LED器件的抗硫化能力。根据实践经验，对于大部分应用场合，一般在IEC 60068-2-43：2003测试标准下，LED器件的光通维持率要在90%以上，才能满足实际环境的抗硫化要求。采用如图3-73所示的抗硫化方案，例如表面溅射，可把LED器件，甚至是可靠性较低的2835器件光通维持率，提升到90%以上。

六金鉴服务




1.业务范围

• 汽车类：汽车设备与装置、汽车零部件等；
• 计算机类：电脑、显示屏、主机、电脑元器件、医疗设备等精密仪器等；
• 电子通信类：手机、射频器、电子通信元器件等，PCB、PCBA；
• 电器类：家电、灯具、变电器等各类家电电器设备、仪器仪表、医疗器械。
  

2.实战案例《LED灯珠抗硫化氢气体腐蚀能力试验 》


实验案例一


1. 前处理：将LED灯珠在 85℃烘烤4 小时，再进行低温（峰值温度 180℃）回流焊，将样品焊接到梅花板上。


2. 依据CIE127、SJ/T 11394-2009及客户要求对灯珠进行光电参数测量，并记录数据。


3. 依据 GB/T 2424.12-2014 及客户要求进行硫化氢气体腐蚀实验。4. 试验结束后，再进行一次光电参数测量，并记录数据。

硫化氢气体腐蚀试验前后灯珠外观观察

硫化氢气体腐蚀试验前后灯珠光电性能测试对比


注：该款灯珠在经过硫化氢气体腐蚀试验96H后，灯珠支架功能区出现发黑，光通量严重下降（超过20%），色温出现明显漂移，整个产品的寿命和可靠性将会大大降低。


实验案例二依据AEC-Q-102 H2S测试项目，不同品牌光源的光通量维持率-时间变化趋势对比测试，依据测试结果，委托单位选择合适的光源应用于车用指示灯产品。




相同支架、不同胶水和相同胶水、不同支架搭配后封装成不同光源，在相同的气体腐蚀。测试条件下做测试，光通量维持率不一样，由此可确认光源的防腐蚀性能与支架、胶水均有关联，只有同时改善两种材料才能提高光源的防腐蚀性能。





不同电镀工艺的镀金端子硫化测试后，表面腐蚀程度越严重，接触电阻增加越大。