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危!这竟会导致LED芯片发生失效

2024-04-25  浏览量:52

 

危!这竟会导致LED芯片发生失效

 

LED芯片是LED灯的核心组件,LED芯片的质量决定产品的性能和可靠性。其主要功能就是把电能转化成光能,在使用过程中,导致LED芯片失效的原因有很多。

 

引言

 

某LED 芯片在环境应力筛选过程中出现一路芯片中的一颗 LED 芯片不亮,初步判定是过电应力,现进一步分析失效原因。

 

测试分析

 

1 失效复现

 

为了观察灯珠失效状况,对失效灯板和对正常灯板分别施加电压电流,观察灯珠点亮状况:

发现NG1、HG2、NG3灯板都存在发光异常现象,NG4等灯板整体无明显发光现象,正常灯板:灯珠发光正常,电流正常,后续重点分析失效复现样品NG1、NG2、NG3。

 

NG灯板灯珠点亮照片

图1 NG灯板灯珠点亮照片

 

2 IV特性分析

为了更准确地锁定异常灯珠,利用晶体管图示仪对失效灯板上每颗LED灯珠进行IV特性测量,观察单颗灯珠IV特性是否异常,结果显示:每块失效灯板都发现一颗IV特性异常灯珠,异常灯珠均表现为开路失效模式。

 

NG异常灯珠IV特征测试曲线

图2 NG异常灯珠IV特征测试曲线

 

3 外观检查

 

利用体视显微镜对异常灯珠和正常灯珠进行外观检查发现:

①外观完好,未发现明显机械损伤痕迹;

②封装胶体透明,未发现明显开裂、胶体黄变等异常。

 

4 X-Ray观察

 

利用X-Ray对失效灯板进行透视观察分析,结果如下:

失效灯板NG1、NG2:异常灯珠芯片电极焊点均存在脱开现象及灯珠基板开裂异常;其他灯珠未发现明显异常现象。

 

NG1灯板异常灯珠X-Ray透视观察典型照片

图3 NG1灯板异常灯珠X-Ray透视观察典型照片

 

5 剖面分析

 

为了确认异常灯珠芯片电极存在开裂异常,对NG1、NG2失效灯板及OK1正常灯板分别进行切片分析,结果如下:

失效灯板NG1:如图4及表1所示,异常灯珠测试结果:①灯珠外焊点焊接完好,未发现明显异常现象;②芯片电极焊点存在脱开异常,同时发现灯珠基板开裂现象,与X-Ray观察结果一致;③芯片电极未脱开焊点内部发现较多空洞现象;④电极脱开位置未发现明显异常元素,排除外界污染对焊点脱开的影响。其他灯珠测试结果:①灯珠外焊点发现疲劳开裂现象;②芯片电极焊点内发现较多空洞现象。

失效灯板NG2:如图5所示,异常灯珠及其他灯珠切片结果与NG1样品类似。

正常灯板OK1:如图6所示,正常灯珠切片后外焊点同样发现疲劳开裂现象,芯片电极焊点内同样存在较多空洞。

 

NG1灯板异常灯珠及其他灯珠切片后SEM图片及EDS能谱图

图4 NG1灯板异常灯珠及其他灯珠切片后SEM图片及EDS能谱图

 

表1 NG1灯板异常灯珠切片后截面成分测试结果(wt.%)

NG1灯板异常灯珠切片后截面成分测试结果

 

NG2灯板异常灯珠切片后SEM观察图片

图5 NG2灯板异常灯珠切片后SEM观察图片

 

OK1灯板正常灯珠切片后SEM观察图片

图6 OK1灯板正常灯珠切片后SEM观察图片

 

结论

 

LED芯片功能失效的原因为:灯珠基板因环境筛选试验中产生的内应力而开裂,从而导致芯片电极焊点脱开而开路失效。

 

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