LED照明產(chǎn)品失效模式一般可分為：芯片失效、封裝失效、電應(yīng)力失效、熱應(yīng)力失效、裝配失效。通過對這些失效現(xiàn)象的分析和改進(jìn)，可對我們設(shè)計(jì)和生產(chǎn)高可靠性的LED照明產(chǎn)品提供幫助。 tN z(s)
LED常見故障（失效） Yw_!40`
芯片失效 \q^:$iY~
芯片失效是指芯片本身失效或其它原因造成芯片失效。造成這種失效的原因往往有很多種：芯片裂紋是由于鍵合工藝條件不合適，造成較大的應(yīng)力，隨著熱量積累所產(chǎn)生的熱機(jī)械應(yīng)力也隨之加強(qiáng)，導(dǎo)致芯片產(chǎn)生微裂紋，工作時(shí)注入的電流會(huì)進(jìn)一步加劇微裂紋使之不斷擴(kuò)大，直至器件完全失效。其次，如果芯片有源區(qū)本來就有損傷，那么會(huì)導(dǎo)致在加電過程中逐漸退化直至失效，同樣也會(huì)造成燈具在使用過程中光衰嚴(yán)重直至不亮。再者，若芯片粘結(jié)工藝不良，在使用過程中會(huì)導(dǎo)致芯片粘結(jié)層完全脫離粘結(jié)面而使得樣品發(fā)生開路失效，同樣也會(huì)造成LED在使用過程中發(fā)生“死燈”現(xiàn)象。導(dǎo)致芯片粘結(jié)工藝不良的原因，可能是由于使用的銀漿過期或者暴露時(shí)間過長、銀漿使用量過少、固化時(shí)間過長、固晶基面被污染等。 Cl!9/l?z
封裝失效 "NTiQ}i
封裝失效是指封裝設(shè)計(jì)或生產(chǎn)工藝不當(dāng)導(dǎo)致器件失效。封裝所用的環(huán)氧樹脂材料，在使用過程中會(huì)發(fā)生劣化問題，致使LED的壽命降低。這種劣化問題包括：光透過率、折射率、膨脹系數(shù)、硬度、透水性、透氣性、填料性能等，其中尤以光透過率最為重要。有研究表明光的波長越短，光透過率的劣化越嚴(yán)重，但是對于綠光以上波長(即大于560nm)來說，這種影響并不嚴(yán)重。Lumileds2003年曾公布過功率LED白光器件和φ5白光器件的壽命實(shí)驗(yàn)曲線，19kh后，用硅樹脂封裝的功率器件，光通量仍可維持初始的80%，而用環(huán)氧樹脂封裝的對比曲線則表示在6kh后，光通量維持率僅為50%。實(shí)驗(yàn)表明，在芯片發(fā)光效率相同的情況下，靠近芯片的環(huán)氧樹脂明顯變成黃色、繼而變成褐色。這種明顯的退化過程，主要就是由于光照以及溫升引起的環(huán)氧樹脂光透過率的劣化所造成的。與此同時(shí)，在由藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉發(fā)出白光的LED中，封裝透鏡的褐變會(huì)影響其反射性，并且使得發(fā)出的藍(lán)光不足以激發(fā)黃色熒光粉，從而使得光效和光譜分布發(fā)生改變。 d-T pY*v
對于封裝而言，還有一個(gè)影響LED壽命的重要因素就是腐蝕。在LED使用中，一般引起腐蝕的主要原因是水汽滲入了封裝材料內(nèi)部，導(dǎo)致引線變質(zhì)、PCB銅線銹蝕;有時(shí)，隨水汽引入的可動(dòng)導(dǎo)電離子會(huì)駐留在芯片表面，從而造成漏電。此外，封裝質(zhì)量不好的器件，在其封裝體內(nèi)部會(huì)有大量的殘留氣泡，這些殘留的氣泡同樣也會(huì)造成器件的腐蝕。 iWIq~t*,H]
熱過應(yīng)力失效 kq@~QI?9
溫度一直是影響LED光學(xué)性質(zhì)的重要因素，而在研究LED失效模式的時(shí)候，國內(nèi)外學(xué)者考慮到將工作環(huán)境溫度作為加速應(yīng)力，來進(jìn)行LED加速壽命實(shí)驗(yàn)。這是因?yàn)樵贚ED系統(tǒng)熱阻不變的前提下，封裝引腳焊接點(diǎn)的溫度升高，則結(jié)溫也會(huì)隨之升高，從而導(dǎo)致LED提前失效。 Pk;YM}
電過應(yīng)力失效 \jx3Fs:Q
LED若在過電流的情況下使用(EOS)或者靜電沖擊損傷(ESD)了芯片，都會(huì)造成芯片開路，形成電過應(yīng)力失效。例如，GaN是寬禁帶材料.電阻率較高。如果使用該類芯片，在生產(chǎn)過程中因靜電產(chǎn)生的感生電荷不易消失，當(dāng)其累積到相當(dāng)?shù)某潭葧r(shí)，可以產(chǎn)生很高的靜電電壓，這一電壓一旦超過材料的承受能力，就會(huì)發(fā)生擊穿現(xiàn)象并放電，使得器件失效。 pk0{*Z?@
改善措施 $dG:29w
通過對以上所介紹的LED主要失效模式的分析，可以從中獲悉改善LED在實(shí)際使用壽命的技術(shù)方法。 eg24.W9c
散熱技術(shù) Gr#WD=I-}
散熱技術(shù)一直是影響LED應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，如果LED器件不能夠及時(shí)散熱，就會(huì)導(dǎo)致芯片的結(jié)溫嚴(yán)重升高，繼而發(fā)光效率急劇下降，可靠性(如壽命、色移等)將變壞;于此同時(shí)，高溫高熱將使LED封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，可能進(jìn)一步引發(fā)一系列的可靠性問題。因此，在制造工藝上，可以選擇導(dǎo)熱性好的底座，并且使得LED的散熱面積盡可能的大，從而增加器件的散熱性能。 -,2CMS#N
防靜電技術(shù) z, n[}Q#u
以GaN作為芯片的LED，在使用中存在的一個(gè)很大問題就是靜電效應(yīng)，如果不處理好這一問題，就會(huì)嚴(yán)重影響到器件的壽命。因此，在LED設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮到防靜電的設(shè)計(jì)，以避免器件因?yàn)楦哽o電電壓造成擊穿等失效現(xiàn)象。 ^ ,aI2vC
封裝技術(shù) )W&{OMr
封裝所用的環(huán)氧樹脂材料，會(huì)因?yàn)楣庹找约皽厣鹌涔馔高^率的劣化，在使用中則表現(xiàn)為原本透明的環(huán)氧樹脂材料發(fā)生褐變，影響器件原本的光譜功率分布。因此，在進(jìn)行LED封裝的時(shí)候，我們要嚴(yán)格控制固化的溫度，避免在進(jìn)行封裝的時(shí)候，就已經(jīng)造成了環(huán)氧樹脂的提前老化。另一方面，為了防止器件發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，在選擇透明性好的封裝材料的同時(shí)，要注意注塑過程中，盡量排干凈材料內(nèi)部的氣泡，以減小水氣的殘留量，降低器件發(fā)生腐蝕的幾率。 d{Owz&PL
優(yōu)化制造工藝 <
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LED制造過程中需要合適的鍵合條件，若鍵合過大將會(huì)壓傷芯片，反之則會(huì)造成器件的鍵合強(qiáng)度不足，使得器件容易脫松。因此，在保證器件鍵合強(qiáng)度的同時(shí)，需要盡量降低鍵合工藝對芯片造成的損傷，以達(dá)到優(yōu)化鍵合工藝的目的。在進(jìn)行芯片的粘接時(shí)，要求控制溫度和時(shí)間在合適的范圍之內(nèi)，使得焊料達(dá)到致密，無空洞，殘余應(yīng)力小等工藝要求。 jwP5pu
合理篩選 *D.Ajd.G
在LED出廠前，可以增加一道篩選工藝，就是對其中的一些樣品進(jìn)行合理的老化和篩選試驗(yàn)，剔除一些可能發(fā)生提前失效的器件，以降低LED在實(shí)際使用中的提前失效現(xiàn)象。 &0 xM 2J
結(jié)論 1x%B`d
綜上所述，盡管LED具有很高的理論壽命，但是在實(shí)際使用過程中，受芯片、封裝、應(yīng)力等因素的影響，使用時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到所預(yù)期的理論值。為了確實(shí)提高LED的壽命，無論是在制造工藝上，還是在應(yīng)用層面上，都需要更進(jìn)一步的研究、探索和實(shí)踐。隨著LED技術(shù)的不斷發(fā)展，必定還會(huì)有新的問題不斷浮現(xiàn)。但是只要能夠掌握LED失效的根本原因，就能在實(shí)踐中確實(shí)改善LED器件的性能，將這種新型光源推廣到應(yīng)用領(lǐng)域的前端，更好地服務(wù)于生產(chǎn)和生活。
