危！这竟会导致LED芯片发生失效

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。

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。

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。

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。

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.%）

图5 NG2灯板异常灯珠切片后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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