真空回流焊炉/真空焊接炉——LED失效分析

LED在日常生活中的应用随处可见，作为现代照明技术的重要器件，其可靠性和稳定性在应用时至关重要。LED的失效模式也有多种形式，本文将分析LED的几种主要失效模式的机理帮助大家了解，以便提前规避来提高LED的质量。

 

一．芯片失效
芯片本身有缺陷或者其他原因对芯片造成损伤会造成芯片失效。如果芯片有源区本来就有损伤，那么在使用过程中，有电流通过，会逐渐退化直至失效，同样也会造成灯具在使用过程中光衰严重直至不亮。键合工艺不合适会造成较大的应力，热量积累也会导致产生的热机械应力随之加强，导致芯片产生裂纹，工作时的电流通过还会使裂纹进一步变大，直至器件完全失效。若金属化层与芯片氧化层之间粘结工艺不良，在使用过程中会导致芯片粘结层完全脱离粘结面而使得样品发生开路失效，同样也会造成LED在使用过程中发生“死灯”现象，可能是在沉淀金属化之前，氧化层受到玷污，或者存在水汽，这种失效是芯片本身制程工艺有问题而导致的。

图2.LED芯片和负极金属化层开裂示意图

二．环氧树脂材料劣化
封装所用的环氧树脂材料，在使用过程中会发生劣化问题，致使LED的寿命降低。其中由于光照或者温度而造成透光率的劣化问题对LED影响最为严重，在芯片发光效率相同的情况下，靠近芯片的环氧树脂明显变成黄色、继而变成褐色，在由蓝光激发黄色荧光粉发出白光的LED中，封装透镜变成褐色会影响其反射性，使得发出的蓝光不足以激发黄色荧光粉，从而使得光效和光谱分布发生改变。

图3.环氧材料褐化示意图

三．腐蚀
空气中的水汽渗入封装材料内部，会造成引线变质、PCB铜线锈蚀等问题，甚至导电离子还会驻留在芯片表面，造成漏电。此外，封装质量不好的器件，由于空洞率过高，也会造成器件的腐蚀。

四．导电胶粘结不良
导电胶用于背面有电极的LED芯片进行粘结。导电胶的使用有严格的规范，必须储存在低温环境中、严格控制固化的温度和时间、基板必须保持干燥、粘结界面必须保持清洁无污染。若规范未达标，可能造成导电胶固化不良，进而导致粘结不良，使得导电胶与芯片或者引线架开裂，LED工作不稳定、串联电阻增大、击穿电压加大甚至断路。

五．键合不良
键合是LED封装中的一个重要步骤，键合不良也会导致芯片的损伤，同时还可能会造成键合丝损伤、键合丝与芯片或引脚间的键合强度不够。

图4.LED金丝键合不良导致开路示意图

六．封装结构设计不当
LED芯片采用的材料相比于Si芯片来说更薄、更脆。不当的封装设计会导致内部存在应力，机械应力在LED芯片的两个电极之间形成相对的剪切力（剪切力是指物体内部或不同物体接触面上因相对移动而产生的力，这种力能够使物体发生剪切变形，导致物体内的各部分沿着平行于作用面的方向产生位移），通过凸点直接作用到LED芯片上，可能会导致芯片开裂或者功能退化。需要对封装进行改进，如在芯片和基板之间添加填充物为芯片提供机械支撑等。

图5.裂纹贯穿了芯片的PN结示意图

七．温度
温度一直也是影响LED光学性质的重要因素。LED系统热阻不变的情况下，如果封装引脚焊接点的温度升高，会使得结温也随之升高，从而导致LED提前失效。LED结温升高会使得环氧树脂材料发生异变，从而增加了系统的热阻，使得芯片和封装之间的受热表面发生退化，最终失效。

八．电流
LED使用不当，过电流或者静电冲击就会损伤LED的芯片，造成芯片断路，形成电过应力失效。如果材料电阻率较高，在生产过程中因静电产生的感生电荷不易消失，当电荷累积到一定程度时，会造成很高的静电电压，当电压超过材料的承受能力时，会造成击穿并放电，使得器件失效。大电流则是因为外部正向电压过大、LED特性退化、散热不良导致器件发生热奔等原因造成的
 

关于LED失效的分析就到这里，通过上文对LED各种失效原因的分析，相信大家对如何提高LED可靠性有了更好的认识。文章若有不当之处欢迎各位朋友予以指正和指教；若与其他原创内容有雷同之处，请与我们联系，我们将及时处理。若您对LED的成品质量与产量有较高要求，我司的真空回流焊炉/真空焊接炉也可满足您的需求，您可与我们联系共同讨论，或前往我司官网了解。

 

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