柔性透明薄膜LED显示技术瓶颈解决方案和灯珠失效分析

作者：李雍

本刊特约分析师

江西长方半导体科技有限公司

深圳市前海恒云联科技有限公司

近年来，柔性透明薄膜LED显示屏异军突起，其柔软、透明、轻薄、任意曲面塑形、节能环保等优异表现让一统天下的传统显示形式焕然一新，深受行业和客户的青睐和重视。尤其是进入二〇二三年以来，许多厂家都感觉到柔性透明薄膜显示屏市场前景广阔，纷纷上马，跃跃欲试。

图一 柔性透明薄膜LED显示模组结构示意图

但是，随着应用场景的渗透和普及，柔性薄膜透明屏暴露的问题增多，故障频发，严重制约了柔性透明显示屏市场的发展，影响了行业高质量发展和自主性创新步伐，集中表现的屏体大面积死灯、断点、暗条、黄变、脱胶、龟裂、硬化、液化、裂解等现象，让我们必须深刻反思根源所在和高度重视技术路径。

                            图二 贴装后环境变化产生的气泡          图三 贴装六个月后模组氧化黄变                      图四 搁置三个月后硬化的模组

新材料应用和新封装体系的创新呼唤着新工艺新技术的导入，不能用常规显示思路和传统模组经验来替换透明显示概念，有机薄膜透明显示屏是集微电子技术、光电子技术、计算机技术、信息处理技术为一体的高科技产品；它是由基础物理、材料科学、芯片封装和有机化学构成的综合学科支撑的。藐视科学技术、盲目粗制滥造是导致柔性透明薄膜LED显示屏故障频发、像素失效的主要原因。新型透明显示技术的成熟和稳定与芯片制程、基材性质、灯芯封装、防护工艺、应用环境和安装结构有着千丝万缕的联系，忽视了哪个环节都会给工程项目带来无可挽回的损失。

                                        图五 周而复始维修的亮条                                    图六 层出不穷的“毛毛虫”

                                     图七 受热膨胀的模组                                               图八 整行断供的模组

综合近年来柔性透明薄膜LED显示屏在实际应用过程中暴露出来的问题，通过深入了解生产企业的制造流程，笔者认为诱发故障的原因是研发过程中忽视气候条件和藐视物料性质及蔑视硬件参数而造成的隐形技术瓶颈，完全可以通过改善工艺和更换材料彻底解决工程应用中故障频发的现状。

一、基材与PCB

柔性透明显示绝非“一块塑料布敷上印刷电路再贴上灯珠”就能实现卷曲通透显示那么简单粗暴，藐视材料科学、盲目粗制滥造是导致柔性透明薄膜LED显示屏故障频发、像素失效的主要原因。

目前柔性透明薄膜显示屏使用的PCB基材有两种。一种是PET；一种是CPI。

1、PET

                                               图九 改性PET原膜                                  图十 改性PET金属层镀膜

        PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）是目前最重要的有机化学合成材料之一,具有良好的耐热性、耐药品性、力学性能和电学性能，尤其是透明性好、绝缘性佳、较低的生产成本和较高的性能价格比的优势，颇受创新研发工程师的青睐。将PET直接用于LED显示物料，因其耐温性和涨缩性及柔韧性不理想，必须对其进行改性，使其适应柔性薄膜透明显示屏所面对的工艺制程和光电性能及工作环境。采用成核剂物理渗透和促进剂化学合成的方式对PET基材实施改性工艺，使其耐温性、涨缩性、柔韧性、阻燃性、UV性符合LED显示屏工程需求和电气性能的基膜物料。关注基材的温度指标，尤其是膜材的涨缩系数。重点关注的是“单位温度范围变量”下的涨缩系数。

2、CPI

                                           图十一 国产显示专用CPI基膜    图十二 国内顶级CPI制造企业拉膜车间    图十三 国产CPI金属覆膜工艺

CPI（聚酰亚胺）薄膜具有优良的耐高低温性、电气绝缘性、粘结性、耐辐射性、耐介质性，能在－269℃～280℃的温度范围内长期使用，短时可达到400℃的高温。玻璃化温度分别为280℃(Upilex R)、385℃(Kapton)和500℃以上(Upilex S)。20℃时拉伸强度为200MPa，200℃时大于100MPa。CPI特别适宜用作柔性印制电路板基材和各种耐高温电机电器绝缘材料，当前多用于触摸屏产品。CPI（聚酰亚胺）在很宽的温度范围和频率范围内都有稳定的表现。除此之外,聚酰亚胺还具有耐低温、膨胀系数低、阻燃以及良好的生物相容性等特性。聚酰亚胺优异的综合性能和合成化学上的多样性,决定了其料浆稍作透明变性处理就可以直接成为电子电器和柔性印制电路板及透明薄膜LED显示屏的PCB基材。

柔性透明薄膜LED显示屏问世以来，大部分生产制造企业都在使用PET做为基膜经FPC制成PCB，这个环节最容易忽略的就是PET基膜是否经过改性工艺？基膜金属层工艺是蒸镀溅射？还是高压胶合？

                               图十四 未改性PET薄膜PCB残留化合物腐蚀分解                            图十五 PET基膜PCB板因频繁温度变化断裂

没有经过改性工艺（无论是物理改性还是化学改性）处理的PET不仅耐温性很差，而且涨缩性呈无规则扩散。尽管在SMT灯珠贴片时采用低温锡膏勉强通过回流焊，但在后期使用环境中，气候条件、温湿度变化、传导介质材料、基膜与金属层的晶格失配等等都会给模组带来风险；采用高压胶合工艺制程的基材，更是无法保证胶体压合金属铜箔时，来自胶体本身的热合硫化物的后期分解、制程加工中的焊剂残留化合、回流焊过程中的温度骤变等都会给产品带来隐患。

PET膜要改性，逐个工序清洁净，切莫草率做电路，免得使用总犯病 

柔性透明薄膜LED显示屏生产制造商选用CPI做基膜的厂家不多，因为原物料成本太高，每平方米CPI的采购价格是改性PET的二十倍以上，故无人问津。但是，不可否认，未来解决柔性透明薄膜LED显示屏基材的根本出路唯有变性CPI，这里所谓的“变性”只是在其浆料里掺杂透明因子，让常规CPI的透明度得以大幅度提升。

                                  图十六 国产专显CPI浆料                                            图十七 国产专显CPI蒸镀溅射基膜

       聚酰亚胺薄膜CPI的耐温性、绝缘性、粘结性、抗UV性、耐盐雾性，抗氧化性、拉伸性、涨缩性、阻燃性等综合性能是目前有机聚酯显示膜材的天花板；无论选用哪一种有机聚酯薄膜透明基材，厚度都不能低于100 μm，也不能高于200 μm；一定要采用MOPVD蒸镀/溅射等方法实施金属敷膜，且敷膜厚度不能低于35 μm。对于灯驱分离的传统常规RGB灯芯，基材要采用双面敷铜方案制作基膜，这就对锡膏的温度有较高的要求，且要有双温锡膏应对双面回流焊温度。当前，已有头部柔性薄膜透明屏企正在对接会同国内高端CPI研发制造上市公司，瞄准高端透明CPI未来市场，年内就会联合开发符合有机聚酯柔性透明薄膜显示屏电器性能和物理参数及化学指标的CPI投放市场，价格接近改性PET价格，甚至低于当前物料供应价格。

CPI膜很稳定，唯有透明要变性，关注厚度和强度，不可敷胶防变硬。

二、灯芯与IC

1、灯驱分合 两大阵营

    ⑴外观结构：显示专用RGB三色灯芯结构是决定柔性薄膜透明屏稳定可靠的必要条件。所谓的“灯驱分合”是当前有机薄膜透明LED显示屏驱动点亮的两种模式，既“灯驱合一”和“灯驱分离”。首先我们对比一下两者的外观结构：

                                    图十八 常规灯芯灯驱分离模组和驱动板                          图十九 专用灯驱合一灯芯模组和连接方式

图十八是使用有机薄膜柔性透明基膜制成双面PCB基材常规灯驱分离型模组；灯板壁厚接近200μm ，基膜富有弹性，柔韧度号，物理强度较高，通常不做表面敷胶处理；双面通孔布线，因灯驱分离方案需要“逐点线控”，所以柔性薄膜PCB上面布线密集，而且双面均有线路； 采用板载引脚，发光背面隐蔽型抗震设计，引脚连接器采用插拔式，方便四个方向无限极联、无缝拼接。

    几乎所有的灯驱合一方案的基材都是单面敷铜，图十九是常见灯驱合一灯板的外观，由于单面电路布局，基膜普遍选择壁厚在125μm左右的膜材 ，基膜柔韧度强，物理强度较高，通常表面做敷胶防护处理 ，因灯驱合一方案布线数量较少，IC集成在灯芯“逐点自控”，所以柔性薄膜PCB外观清晰透彻，只有单面线路，可以增加线宽线程，压降较少，故单元模组长度可以加长；缺点是引脚只能按单向相对拼接，必有一端排线引出，无法完成四个方向无缝拼接和无限极联。

⑵内部结构：

灯驱分离方案中采用常规显示屏用RGB灯珠，温度性能好，单元模组点亮后，常规恒流参数在RGB典型值时，灯珠温升不超过5C°屏体无明显温升； 节能省电，因灯驱分离方案是每个单元灯芯“逐点集控”，所以，集中控制板IC处理效率极高，整体单元模组耗电是等面积等亮度常规显示屏的35%； 灯芯封装引线少，键合技术成熟，常规标准RGB显示用灯珠，芯片和封装技术稳定可靠，灯杯支架内键合引线很少，多则五条十焊点，少则三条六焊点，焊线机打线点力度可根据发光芯片受力参数平均值设置，不会造成外延片隐性断裂，焊线键球熔体结实，不易形成虚焊、假焊、空焊等封装隐患； 参见下组图。

                                      图二十 常规RGB灯芯内部示意图               图二十一 常规RGB灯芯实景         图二十二 常规灯芯结构示意图

   灯驱合一方案的先天性瑕疵已经越来越被生产商和用户所公认。首先是温度指标，由于灯芯和驱动IC封装在一个腔体里，单元模组点亮后，发光体热沉开始形成，灯珠温升灯珠随亮度迅速升高，无法保证RGB在出厂规格典型值正常工作，只能降低恒流参数工作，如此措施温升也要超过15C°；屏体持续温升明显；高亮视频播放时，屏体温升超过25C°以上；发光芯片和驱动IC共同的热沉叠加效应，让40%以上的电能转化为热能而无效消耗，因灯驱合一方案是“逐点逐控”，每个灯珠内嵌入的IC，使显示屏的耗电是常规同款显示屏的135%；

加之封装引线数量巨多：非标RGB显示灯珠、芯片和封装技术不成熟、灯杯支架内键合引线很多、焊线机打线着力点力度无法根据发光芯片受力参数和驱动IC受力参数分别设置，焊线设备性能的制约，只能设定在一个平均值上打线，轻则虚焊、浅则假焊、重则IC断裂、深则芯片失效；这样的先天性封装瑕疵无法避免，发光点失控隐患机率无法预测，死灯风险增大，可靠性好稳定性极差。参看下图： 

图二十三专用灯驱合一发光灯芯的内部结构照片和示意图

⑶应用差异：

  灯驱分合两大阵营在工程项目应用方面也有着泾渭分明的差异；首先表现的比较突兀的就是曲面异型屏体的结构设计。灯驱分离模式因采用双面电路灯板，四边隐蔽型连接器加持，可连续无缝拼接、无限极连，在任意尺寸、任意曲面、任意形状方面表现的随心所欲；加之采用常规显示屏用灯珠，规格多样，性能稳定，光衰和热沉极低，使用寿命和可靠性强；压根就无需标新立异、不打自招地声称“断点续传”之所谓“功能”；试问，传统常规显示屏何来“断点续传”之说？ 另灯驱分离方案可降低生产成本，RGB显示用灯珠采购物美价廉，选择性强，灯芯规格可根据工程需求随意设计，平装、倒装、反极性、黑白架构和款式封装供应商超多，产品定型游刃有余。如下图所示，非灯驱合一方案无法实现。 

图二十四  采用背负式隐蔽型连接器实现的无缝拼接无限极连有机薄膜透明异形LED显示屏

   结构和先天性瑕疵限定了灯驱合一方案只能在一次性拼接平面造型和等距异形间隔造型方面发挥作用，连续无缝拼接和无限极连几乎没有其用武之地。灯芯结构的败笔使支架内部存在混线、断线、断路的几率，使灯珠内部芯片热量与IC热量叠加形成高温，导致灯杯腔体内封装物料硫化物、银胶、环氧树脂等后期微气泡膨胀，造成引线位移、短路或断路。

还有因基膜敷铜采取压胶铺设导致灯板布线受热开路；所有的灯驱合一生产厂家为了降低成本，选用的基材几乎都是热压胶合金属层，没有采购蒸镀溅射敷膜，当灯板大面积升温时，因膨胀系数和晶格失配，导致金属层与膜材在应力作用下分基起层； 再加上安装条件苛刻，号称定制产品，需专人安装，施工复杂，逐板调试，让灯驱合一显示产品的口碑一泻千里。

图二十五 安装复杂 调试繁琐 故障频发的灯驱合一方案

坚持拒绝灯驱合一方案，使用常规RGB显示屏专用灯珠做产品。坚持采用“逐灯集控”远程统一管控模组像素点，使用隐蔽式抗震连接器接驳极联灯板模组，打造安装简单，施工便捷，简化维修工序的标准箱体。坚持研发生产等间距像素点模组，选用金线反极性高亮灯珠，在双面金属层柔性PCB上实施双温SMT ，向去支架裸晶柔性晶膜LED透明屏挺近。

三、死灯之源

1、防静电ESD措施缺失

      LED灯珠的抗静电指标高低取决于LED发光芯片本身，与封装材料预计封装工艺基本无关，或者说影响因素很小，很细微；LED灯更容易遭受静电损伤，这与两个引脚间距有关系，LED芯片裸晶的两个电极间距非常小，一般是以微米级计量，而LED引脚则是两毫米左右，当静电电荷要转移时，间距越大，越容易形成大的电位差，也就是高的电压。所以，封装成型的LED灯芯往往更容易出现静电损伤事故，尤其是灯珠大面积贴装在有机聚酯薄膜等高静电介质上，作业员没有采取防静电措施操作而直接接触屏体，其静电高压冲击伤害程度极大。

图二十六 没有防护措施的4KV瞬间高压已经击穿IC

    笔者曾走访过行业内有机薄膜透明LED显示屏生产制造商和全国各地的工程商，几乎没有一家企业在安装调试、拆解组合产品的过程中执行防静电措施。即便给出善意的提醒，也没有得到应有的重视。

2、外延片缺陷

LED外延片在MOCVD高温生长晶体过程中，衬底、MOCVD反应腔内残留的沉积物、外围气体和Mo源都会引入杂质，这些杂质会渗入磊晶层，阻止氮化镓、砷化镓等晶体成核，形成各种各样的外延缺陷，最终在外延层表面形成微小坑洞，这些也会严重影响外延片薄膜材料的晶体质量和性能。对于近期创新在聚酯有机薄膜上直接贴装裸晶的显示屏工艺，更需高度注意改性PET/CPI化学成分残留杂质与芯片沉积物的后期热沉高温化合，产品出厂前，一定要进行72小时连续老化，让芯片级缺陷消失在出货前。

3、化合物残留

电极加工是制作LED芯片的关键工序，包括清洗、蒸镀、黄光、化学蚀刻、熔合、研磨，会接触到很多化学清洗剂，如果芯片清洗不够干净，会使有害化学物残余。电极数量越多，潜在风险越大。灯驱合一就是比较典型的高数量电极组合体。这些有害化学物会在LED/IC通电时，与电极发生电化学反应，导致死灯、光衰、暗亮、发黑等现象出现。在“灯驱合一”方案中嵌入的行管IC芯片因存在上述隐患，因此，做好来料检验和鉴定芯片化学物残留的步骤对LED封装厂来说至关重要，屏企在采购灯珠时要与封装厂加强互动和交流，索取检验报告，确保高品质原物料上线。

4、芯片级受损

LED芯片的受损会直接导致LED失效，因此提高LED芯片的可靠性至关重要。蒸镀过程中有时需用弹簧夹固定芯片，因此会产生夹痕。黄光作业若显影不完全及光罩有破洞会使发光区有残余多出的金属。晶粒在前段制程中，各项制程如清洗、蒸镀、黄光、化学蚀刻、熔合、研磨等作业都必须使用镊子及花篮、载具等，因此会有晶粒电极刮伤的情况发生，因此，选择正规LED芯片制造和封装企业产品显得格外重要。

5、流片级焊接

芯片电极对焊点的影响：无论是LED发光芯片还是驱动IC芯片，制备电极本身蒸镀不牢靠，导致焊线后电极脱落或损伤；芯片电极本身可焊性差，会导致焊球虚焊；芯片存储不当会导致电极表面氧化，表面玷污等等，键合表面的轻微污染都可能影响两者间的金属原子扩散和离子跃迁，都会造成失效或虚焊。所以，我们尽最大可能减少芯片级电极数量元器件植入产品，就是杜绝上游、中游和产品端污染有效措施。

6、制程氯蚀残留

一些新架构的LED芯片电极中都镀有一层铝膜，其作用为在电极中形成一层反射镜以提高芯片出光效率，其次可在一定程度上减少蒸镀电极时黄金的使用量，从而降低芯片制造成本。但铝是一种比较活泼的金属，一旦封装厂来料管控不严，使用含氯超标的胶水，金电极中的铝反射层就会与胶水中的氯发生反应，从而发生腐蚀现象。

7、铜支架镀层

市场上现有的LED光源选择铜作为引线框架的基体材料。为防止铜发生氧化，一般支架表面都要电镀上一层银。如果镀银层过薄，在高温条件下，支架易黄变。镀银层的发黄不是镀银层本身引起的，而是受银层下的铜层影响。在高温下，铜原子会扩散、渗透到银层表面，使得银层发黄。铜的可氧化性是铜本身最大的弊病。当铜一旦出现氧化状态，导热和散热性能都会大大的下降。所以镀银层的厚度至关重要。同时，铜和银都易受空气中各种挥发性的硫化物和卤化物等污染物的腐蚀，使其表面发暗变色。有研究表明，变色使其表面电阻增加约20～80%，电能损耗增大，从而使LED的稳定性、可靠性大为降低，甚至导致严重事故。所以，应该选用什么品质的灯珠用于高端新型显示屏是生产制造商应该重视的问题。

8、发光体硫化

LED光源极惧硫化物，这是因为含硫的气体会通过其多孔性结构的硅胶或支架缝隙，与光源镀银层发生硫化反应。LED光源出现硫化反应后，产品功能区会黑化，光通量会逐渐下降，色温出现明显漂移；硫化后的硫化银随温度升高导电率增加，在使用过程中，极易出现漏电现象；更严重的状况是银层完全被腐蚀，铜层暴露。由于金线二焊点附着在银层表面，当支架功能区银层被完全硫化腐蚀后，金球出现脱落，从而出现死灯。上述细思极恐的硫化过程不仅提示厂家慎用热沉值极高的灯驱合一灯珠，同时也告诫我们不可在灯板模组上盲目镀膜，因为，几乎所有配方的胶体中的潜在硫化物防不胜防，贴装之后，升温会加速硫化反应，促使灯珠快速失效。

9、常态氧化

在接触的LED发黑初步诊断的业务中发现硫/氯/溴元素越难越难找了，然而LED光源镀银层发黑迹象明显，这可能与银氧化有关。但EDS能谱分析等纯元素分析检测手段都不易判定氧化，因为存在于空气环境、样品表面吸附以及封装胶体等有机物中的氧元素都会干扰检测结果的判定，因此判定氧化发黑的结论需要使用SEM、EDS、显微红外光谱、XPS等专业检测以及光、电、化学、环境老化等一系列可靠性对比实验，结合专业的检测知识及电镀知识进行综合分析。但是，我们在次还是强调，切勿草率镀膜、盲目封胶，因为，氧化无处不在。

10、有机物污染

行业专家指出，无论灯珠电镀过程或基材蒸镀溅射过程中都会用到各种有机物溶液和药水，灯珠镀银层或灯板金属层如果清洗不干净或者选用质量较差以及变质的药水，这些残留的有机物就会在光源点亮的环境中，在光和热及电的多重作用下，有机物则可能发生氧化还原反应导致镀银层表面变色，我们经常会看见柔性薄膜透明屏模组线路周围变黑改色，也见过室内无阳光辐射的薄膜透明屏体黄变，其实都是乱用有机物镀膜敷层的结果。

11、支架原物料

   材质是LED封装支架导热的关键，权威检测部门发现，如果选用塑料支架，且PPA材质是水口料，会使PPA的塑料性能降低，从而产生以下问题：高温承受能力差，易变形，黄变，反射率变低；吸水率高，支架会因吸水造成尺寸变化及机械强度下降；与金属和硅胶结合性差，比较挑胶，与很多硅胶都不匹配。这些潜在问题，使得灯珠很难使用在灯驱合一方案的模组上，一旦超出了使用条件承受范围，初始亮度很高，但衰减很快，没用几个月灯就暗了。这就是消费者近期诟病的所谓晶膜屏、水晶屏、玻璃屏产品“开始光鲜亮丽，后期乌烟瘴气”的根本原因。

12、银胶剥离

导电银胶的基体是环氧树脂类材料，热膨胀系数比芯片和支架都大很多，在灯珠的冷热冲击使用环境中，会因为热的问题产生应力，温度变化剧烈的环境中效应将更为加剧，胶体本身有拉伸断裂强度和延展率，当拉力超过时，那么胶体就裂开了。固晶胶的在界面处剥离，散热急剧变差，芯片产生的热不能导出，结温迅速升高，大大加速了光衰的进程。近期，柔性薄膜透明LED显示屏的几家头部企业，开始研发去支架、去灯珠的倒装裸晶柔性透明COB模组，其根本目的就是要规避灯珠封装工艺中林林总总的有机物残留带来的隐患，未来的柔性薄膜透明COB将摈弃焊线，直接锡膏固晶，经过回流焊固化后，定会有高品质起色。

13、离子跃迁

通过对不良灯珠分析，有在芯片侧面检测出异常银元素，在显微镜下可观察到银颗粒从底部正极银胶区域以枝晶状延伸，逐渐扩散到芯片上部P-N结侧面附近，专家判定不良灯珠漏电失效极有可能是来自固晶银胶的银离子，其在芯片侧面发生离子迁移所造成的。银离子迁移现象是在产品使用过程中逐渐形成的，随着迁移现象的加重，最终银离子会导通芯片P-N结，造成芯片侧面存在低电阻通路，导致芯片出现漏电流，严重情况下甚至造成芯片短路。异常的银离子迁移的原因是多方面的，但主要原因是银基物料受潮。如银胶受潮后，侵入的水分子促使银分子离子化，并在由下到上垂直方向电场的作用下，沿芯片侧面发生迁移。因此，我们建议客户慎用硅胶封装、银胶粘结垂直结构和银浆固化倒装芯片的灯珠，选用金锡共晶的焊接方式将芯片固定在支架上，并加强灯板模组的防护级别。

14、固化剂化合

LED封装用有机硅的固化剂含有白金（铂）络合物，而这种白金络合物非常容易“中毒”，毒化剂是任意一种含氮（N）、磷（P）、硫（S）的化合物，各类自媒体推广柔性薄膜透明屏的短视频中，充斥着海量的“一贴玻璃变大屏”、“撕下保护膜，贴上看视频”的贴装胶膜就是这种毒化剂，该毒化剂附着在发光灯珠表面，生产商草率的以为可以黏贴任何透明介质，可是，毒化剂与LED灯珠封装顶部有机硅固化剂白金络合物化合，则会导致有机硅固化不完全，同时造成固化剂非线性膨胀系数偏高，应力增大。毒化剂的产生不可小觑，那些光鲜亮丽的晶膜屏、水晶屏一旦完成贴装，就会在三到六个月之间发生断点、断线、金属层翘起等灯芯大面积失效；灯驱合一更需要特别规避镀膜敷胶的毒化反应。

图二十七 毒化剂作用下的贴装晶膜屏七个月

15、慎用封装胶

⑴胶体耐热差

目前在市场上，出现了众多天花乱坠的纳米灌封胶、高分子防护胶、光学级镀膜胶等针对性极强的LED视显产品封装胶。据检测表明，纯硅胶到400度才开始裂解，但是添加了环氧树脂的改性硅胶的耐热性被拉低到环氧树脂的水平，当这种改性硅胶运用到有机薄膜柔性透明显示模组或者屏体长期运行在高温环境中，就会出现胶体发黄、发黑、开裂、死灯等现象，其他成分的灌封胶的成分也是大同小异，既经不起冷，更经不起热；所以，有机薄膜透明屏通透率的衰减，不完全是UV造成的结果，这也是很多室内有机透明薄膜屏并不暴露在阳光下，仍然在六个月左右黄化、龟裂、硬化的主要原因。

⑵胶体化合

    设备生产商从来都比产品制造商的嗅觉更敏锐，更高效，他们不失时机地探寻和把握制造厂商的需求，总能在产品规模化量产前，适时推出生产设备。但是，任何一款新设备，都要等待完善的工艺制程得到实践检验后推向用户，过早地面世，也会造成“水土不服”。就目前广泛采用的灌封硅胶而言，我们发现极易发生硅胶重复“化合”的物质有：含N，P，S等有机化合物；Sn，Pb、Hg、Sb、Bi、As等重金属离子化合物；含有乙炔基等不饱和基的有机化合物。而这些物质，都是新型显示技术未经封胶实际检验就匆忙选用的原物料。尤其是在胶体非凝固、半凝固或液化时，我们提醒制造商注意下面这些物料：

▪ 有机橡胶：硫磺硫化橡胶例如手套；

▪ 聚酯薄膜屏体表面镀膜：目前炒作的所谓贴膜屏、晶膜屏、软膜贴装；

　　▪ 环氧树脂、聚氨酯树脂：胺类、异氰酸脂类固化剂；

　　▪ 综合型有机硅RTV橡胶：特别是使用Sn类触媒；

　　▪ 软质聚氰乙烯：可塑剂、稳定剂；

　　▪ 焊剂：锡膏的重金属成分；

　　▪ 工程塑料：阻燃剂、增强耐热剂、紫外线吸收剂等；

　　▪ 镀银，镀金表面（制造时的电镀液是主要原因）；

▪ Solder register产生的脱气（有机硅加热固化引起）；

上述所列原物料极易发生胶体化合，请精准评估，谨慎使用。

⑶胶体非线性

在灯珠频繁的冷热冲击使用环境中，会因为热的问题产生应力，温度变化剧烈的环境中效应将更为加剧，胶体本身虽有拉伸断裂强度和延展率，当频繁热胀冷缩和拉力应力递减时，那么胶体化学键就会断裂，所谓的“方便快捷贴装”就会变成“花钱吃亏上当”。

⑷胶体氯化

但目前国内环氧树脂生产企业普遍生产规模小，管理模式和生产工艺落后，操作机械自动化程度不高，导致环氧树脂的各项参数难以保障。低品质的环氧树脂的生产与我国现状产业现状有关，产业急需升级。部分LED生产制造商为了降低成本，还专门寻觅类似的低端原物料供应商。　　

环氧树脂中的氯不仅对支架镀银层、合金线或其他活泼金属及芯片电极（铝反射层）造成氯化腐蚀，而且也能与胺类固化剂起络合作用而影响树脂的固化。氯含量是环氧树脂的一个重要物性指标，它是指环氧树脂中所含氯的质量分数，包括有机氯和无机氯。无机氯会影响固化树脂的电性能。有机氯含量标志着分子中未起闭环反应的那部分氯醇基团的含量，它含量应尽可能地降低，否则也要影响树脂的固化及固化物的性能。我们常见晶莹剔透的晶膜屏，短时间的轻柔、通透、洁净，就是因为将氯醇基团的含量人为提高而表现出来的暂时外观。

16、渐行渐远的金线

⑴金线替换

金线具有电导率大、导热性好、耐腐蚀、韧性好、化学稳定性极好等优点，但金线的价格昂贵，导致封装成本过高。在元素周期表中，过渡族金属元素中金、银、铜和铝四种金属元素具有较高的导电性能。很多LED厂商试图开发诸如铜合金、金包银合金线、银合金线材来代替昂贵的金线。虽然这些替代方案在某些特性上优于金线，但是在化学稳定性方面却差很多，比如银线和金包银合金线容易受到硫/氯/溴化腐蚀，铜线容易氧化。在类似于吸水透气海绵的封装硅胶来说，这些替代方案使键合丝易受到化学腐蚀，光源的可靠性降低，使用时间长了，LED灯珠容易断线死灯。新型高端显示技术呼唤制造业使用金线灯芯，不可为蝇头小利断送精品的最后一公里。

⑵线径隐患

1克金，可以拉制出长度26.37m、直径50μm（2 mil）的金线，也可以拉制长度105.49m、直径25μm（1 mil）的金线。如果打金线长度都是固定的，如果来料金线的直径为原来的一半，那么对打的金线所测电阻为正常的四分之一。

专家指出，对于供应商来说，金线直径越细，成本越低，在售价不变的情况下，利润越高。而对于使用金线的LED客户来说，采购直径上偷工减料的金线，会存在金线电阻升高，熔断电流降低的风险，会大大降低LED光源的寿命。1.0 mil的金线寿命，必然比1.2 mil的金线要短，但是封装厂的简单检测是测试不出来，采购商可以在有能力提供金线直径的机构实施来料检测。强烈建议有机薄膜柔性透明模组生产制造商选择足径金线，确保产品质量。

⑶表面缺陷

（1）丝材表面应无超过线径5%的刻痕、凹坑、划伤、裂纹、凸起、打折和其他降低器件使用寿命的缺陷。金线在拉制过程，丝材表面出现的表面缺陷，会导致电流密度加大，使损伤部位易被烧毁，同时抗机械应力的能力降低，造成内引线损伤处断裂。　　

（2）金线表面应无油污、锈蚀、尘埃及其他粘附物，这些会降低金线与LED芯片之间、金线与支架之间的键合强度。

我们建议新型显示产品选用正规名品封装厂家的系列金线灯珠。

⑷物理强度

能承受树脂封装时所产生的冲击的良好金线必须具有规定的拉断负荷和延伸率。同时，金线的破断力和延伸率对引线键合的质量起关键作用，具有高的破断率和延伸率的键合丝更利于键合。

太软的金丝会导致以下不良：

①拱丝下垂；

②球形不稳定；

③球颈部容易收缩；

④金线易断裂。

太硬的金丝会导致以下不良：

   ①将芯片电极或外延打出坑洞；     

②金球颈部断裂；

③形成合金困难；

④拱丝弧线控制困难。

向头部品牌灯珠供应商索取产品测试报告，就会知道灯芯引线的物理强度数据。

图二十八  灯芯封装稳定的金线

17、重视PCB灯板模组

⑴拉伸断点

用于LED显示屏的聚酯薄膜基材要经过“改性”或“变性”，使其在涨缩性、阻燃性、耐热性、匹配性、降解性、应力性、通透性等各类物理化学性质都优于其变性前的常态水平。没有改性的聚酯薄膜基板在温度变化频繁的环境下反复涨缩，极易拉断线路和灯珠焊盘，造成断点死灯。我们再次强调：无论选用PET还是CPI基膜，都要确认选择改变性质的原膜，能用CPI，就不用PET。

⑵金属层脱落

在有机聚酯薄膜基材上蚀刻电路之前，首先要敷设金属层，制成有机薄膜单双层PCB板。目前采用蒸镀溅射、高温压合、胶合敷贴三种方式。金属层包括银层、镍层、铜层，有些聚酯薄膜PCB只有镍铜层。非蒸镀溅射工艺敷设的金属层，在面对气候各异的地域和反复高热工艺制程中产生金属疲劳而剥离起层造成断路死灯。所以，原膜的金属层附着，一定要采用蒸镀溅射工艺，杜绝使用压胶结合制程。

⑶防护性镀膜

聚酯薄膜PCB经SMT贴片成型后，为了防止灯体和元器件物理性损伤而镀膜是生产厂家普遍的工序。但是，在不了解镀膜材料成分和化学性质而盲目喷涂敷膜，宏观上虽达到了加固灯板元器件强度，但微观上镀膜材料沉积在灯珠和线路周围，加之高温光照工况下镀膜材料中硫化物、硅基衍生物加速了与聚酯薄膜和金属的氧化还原反应，长此以往而腐蚀了灯板电路和灯珠引脚，造成大面积反复死灯。故需要反复评估，精准防护。

⑷便捷性敷胶

    目前很多厂商打出“贴膜屏”“晶膜屏”“软膜屏”等概念，均以直接胶贴在玻璃介质上而声称“快捷安装”或“便捷贴装”，却很少关注敷胶胶体的化学成分。从当前市场上流通的各种胶体原料来看，几乎没有一款胶体能够应对长期的氧化、紫外线、高频度温差、膨胀系数等环境指标。柔性有机薄膜与胶体的结合是两种有机聚合物的平面接触，化学成分决定了结合面的不稳定性和氧化性，物理性质决定了两种物质晶格失配和差异化涨缩比，而这多重的叠加效应作用在灯珠支架材质、引脚焊盘、锡膏残留物、金属导线上的隐患不可小视，LED失效和死灯不可避免。

综上所述，柔性聚酯薄膜显示屏死灯在列举这么多原因之后，我们可以归纳结论，一个LED死灯简单的表象，可能是几十种原因殊路同归所致，过去LED产业遇到问题后大多没有针对性“确诊”，盲目的臆断和猜测，很难看出问题本质，要尊重科学，积累知识，了解原材料，把握工艺制程才能从根本上解决问题，才是做产品、出精品的唯一出路。

本文全面概括了有机薄膜柔性透明LED显示产品投入市场应用后所发生的技术瓶颈和负面影响，也阐述了规避缺陷问题而提出的解决方案和建议及意见。因为有机薄膜透明LED显示屏是面世不久的新型视显产品，所以，这里给出的结论和方法带有一定的片面性和局限性，恳请读者给予批评指正，目的是让新型显示行业整体产品同步持续提升，技术瓶颈不断突破，制造水平逐步提高，让低迷的常规传统显示屏市场注入一支强心剂，让柔性薄膜透明LED显示屏市场复苏活跃，让新产品得到消费者的认同和更广泛的应用。