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LED主要失效模式及原因

來源:圖說智能化 ??2018-05-05 閱讀:733
 LED主要失效模式及機(jī)理

1漏電或短路
LED漏電或短路均表現(xiàn)為芯片的阻抗下降,導(dǎo)電性增強(qiáng),即在LED芯片上存在額外的導(dǎo)電通路,相當(dāng)于在芯片兩端并聯(lián)了一個電阻,當(dāng)這個電阻非常小,接近于零時,芯片表現(xiàn)為短路失效,而當(dāng)電阻較大時芯片表現(xiàn)為漏電失效。造成漏電或短路失效的主要原因有:靜電擊穿、過電應(yīng)力、芯片表面存在導(dǎo)電物質(zhì)。
 
靜電擊穿主要是由于樣品在運(yùn)輸、組裝、測試、工作過程中沒有有效的靜電防護(hù),靜電感應(yīng)產(chǎn)生的高電壓直接加在LED芯片的電極兩端,當(dāng)電壓超過芯片所能承受的最高電壓時,將會在極短的時間內(nèi)(納秒級)在芯片的兩電極之間進(jìn)行放電,所產(chǎn)生的功率焦耳熱量使得LED芯片內(nèi)部導(dǎo)電層、發(fā)光層局部形成高溫,高溫將這些層熔成小孔,從而造成漏電或短路的現(xiàn)象。而過電應(yīng)力主要是由于LED芯片超規(guī)格使用,或者由于瞬態(tài)雷擊,開關(guān)電源的瞬態(tài)開關(guān)噪聲,電網(wǎng)波動等產(chǎn)生的高壓脈沖引起的過電損傷。
 
QQ圖片20180505085829
 
LED芯片漏電或短路的另一個主要原因是芯片側(cè)面銀遷移形成通路:這是由于LED本身塑封料密封性不夠好,不能夠有效防止潮氣浸入,水分子滲入到導(dǎo)電銀膠表面,在有電場作用的情況下電解成為氫離子和氫氧根離子,銀在電場及氫氧根離子的作用下,離解產(chǎn)生銀離子,在電場的作用下,銀離子從高電位向低電位遷移,并形成絮狀或枝蔓狀擴(kuò)展,從而在LED芯片兩端形成導(dǎo)電通路,致使芯片漏電或短路。
 
2.開路

原因一:引起開路的最常見失效機(jī)理為機(jī)械應(yīng)力引起LED內(nèi)部部分位置物理層面發(fā)生位移,致使原本應(yīng)該形成良好接觸的部位出現(xiàn)了點連接不良,這種物理層面位移機(jī)理下導(dǎo)致的失效多半表現(xiàn)為間歇性的失效,通過人為的按壓等外部機(jī)械應(yīng)力方式有時候能夠讓LED恢復(fù)正常工作,但這種恢復(fù)是不穩(wěn)定的,當(dāng)芯片受到外部環(huán)境或者機(jī)械應(yīng)力影響時很容易再次出現(xiàn)開路。此外,熱應(yīng)力也有可能引起LED內(nèi)外鍵合區(qū)域分層,從而導(dǎo)致開路,由于封裝材料與金屬線的熱膨脹系數(shù)不同,LED在溫度變化時導(dǎo)致鍵合絲引力過大從鍵合點處拉斷。焊接中過大的熱應(yīng)也會導(dǎo)致灌封膠分層,將鍵合絲拉斷,或?qū)⒐叹сy膠拉裂。
 
 
原因二:引起LED開路的另一個常見失效機(jī)理是銀漿粘接不良導(dǎo)致芯片與引線框架接觸電阻增大。由于粘接面很容易受到污染物的腐蝕,導(dǎo)致銀漿導(dǎo)電性能下降因此對于銀漿的儲存、使用都有嚴(yán)格的規(guī)定,如:必須儲存在低溫環(huán)境中;必須在一定時間內(nèi)使用完,沒有使用完的不能繼續(xù)使用;超過保質(zhì)期不能使用;嚴(yán)格控制固化溫度和固化時間;環(huán)境濕度要有嚴(yán)格控制,基板等必須保持干燥、清潔,否則導(dǎo)電膠易于潮解,引起固化不良。如果銀漿本身質(zhì)量不佳、存儲不當(dāng)、銀漿燒結(jié)時間和溫度不佳、引線框架表面被污染或被氧化都有可能引起銀漿粘接不良致使LED出現(xiàn)開路。
 
原因三:引線鍵合是LED制作工藝中的一個重要步驟,鍵合不良也是導(dǎo)致LED開路失效的一種常見失效機(jī)理。鍵合工藝不良易導(dǎo)致芯片損傷、鍵合絲損傷、鍵合絲與芯片或引腳鍵合強(qiáng)度不夠等問題。鍵合工藝受鍵合溫度、鍵合功率、鍵合時間等因素的影響。
 
原因四:此外,LED鍵合絲熔斷也是引起LED開路的一個常見失效機(jī)理。LED在工作狀態(tài)下,若鍵合絲上的電流超過器件本身能夠承受的極限時,就會出現(xiàn)熔斷。造成LED鍵合絲熔斷的主要原因有:器件超規(guī)格使用、電源浪涌、器件本身特性退化、散熱不良等。
 
3光衰

LED光衰是指在經(jīng)過一段時間的使用后,LED的發(fā)光強(qiáng)度比初始的發(fā)光強(qiáng)度會降低,且不能恢復(fù),降低的部分即為LED的光衰,引起LED光衰的主要失效機(jī)理是灌封膠體材料的老化變色。LED在通電工作時會產(chǎn)生熱量,造成局部溫度的升高,而目前的灌封膠體耐溫普遍不高,當(dāng)灌封膠體長期處于溫度極限之上時,就會產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的損傷,從而導(dǎo)致LED光衰失效。需要說明的是LED通電后,其發(fā)光強(qiáng)度會隨著芯片結(jié)溫的升高而下降,但只要LED的初始發(fā)光強(qiáng)度不變就不能認(rèn)定為光衰。LED的光衰是由于光源材料損傷而引起的不可逆轉(zhuǎn)的衰減失效現(xiàn)象。
 
 
標(biāo)簽: LED LED芯片

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