危！這竟會導(dǎo)致LED芯片發(fā)生失效

LED芯片是LED燈的核心組件，LED芯片的質(zhì)量決定產(chǎn)品的性能和可靠性。其主要功能就是把電能轉(zhuǎn)化成光能，在使用過程中，導(dǎo)致LED芯片失效的原因有很多。

引言

某LED 芯片在環(huán)境應(yīng)力篩選過程中出現(xiàn)一路芯片中的一顆 LED 芯片不亮，初步判定是過電應(yīng)力，現(xiàn)進一步分析失效原因。

測試分析

1 失效復(fù)現(xiàn)

為了觀察燈珠失效狀況，對失效燈板和對正常燈板分別施加電壓電流，觀察燈珠點亮狀況：

發(fā)現(xiàn)NG1、HG2、NG3燈板都存在發(fā)光異常現(xiàn)象，NG4等燈板整體無明顯發(fā)光現(xiàn)象，正常燈板：燈珠發(fā)光正常，電流正常，后續(xù)重點分析失效復(fù)現(xiàn)樣品NG1、NG2、NG3。

圖1 NG燈板燈珠點亮照片

2 IV特性分析

為了更準(zhǔn)確地鎖定異常燈珠，利用晶體管圖示儀對失效燈板上每顆LED燈珠進行IV特性測量，觀察單顆燈珠IV特性是否異常，結(jié)果顯示：每塊失效燈板都發(fā)現(xiàn)一顆IV特性異常燈珠，異常燈珠均表現(xiàn)為開路失效模式。

圖2 NG異常燈珠IV特征測試曲線

3 外觀檢查

利用體視顯微鏡對異常燈珠和正常燈珠進行外觀檢查發(fā)現(xiàn)：

①外觀完好，未發(fā)現(xiàn)明顯機械損傷痕跡；

②封裝膠體透明，未發(fā)現(xiàn)明顯開裂、膠體黃變等異常。

4 X-Ray觀察

利用X-Ray對失效燈板進行透視觀察分析，結(jié)果如下：

失效燈板NG1、NG2：異常燈珠芯片電極焊點均存在脫開現(xiàn)象及燈珠基板開裂異常；其他燈珠未發(fā)現(xiàn)明顯異常現(xiàn)象。

圖3 NG1燈板異常燈珠X-Ray透視觀察典型照片

5 剖面分析

為了確認異常燈珠芯片電極存在開裂異常，對NG1、NG2失效燈板及OK1正常燈板分別進行切片分析，結(jié)果如下：

失效燈板NG1：如圖4及表1所示，異常燈珠測試結(jié)果：①燈珠外焊點焊接完好，未發(fā)現(xiàn)明顯異常現(xiàn)象；②芯片電極焊點存在脫開異常，同時發(fā)現(xiàn)燈珠基板開裂現(xiàn)象，與X-Ray觀察結(jié)果一致；③芯片電極未脫開焊點內(nèi)部發(fā)現(xiàn)較多空洞現(xiàn)象；④電極脫開位置未發(fā)現(xiàn)明顯異常元素，排除外界污染對焊點脫開的影響。其他燈珠測試結(jié)果：①燈珠外焊點發(fā)現(xiàn)疲勞開裂現(xiàn)象；②芯片電極焊點內(nèi)發(fā)現(xiàn)較多空洞現(xiàn)象。

失效燈板NG2：如圖5所示，異常燈珠及其他燈珠切片結(jié)果與NG1樣品類似。

正常燈板OK1：如圖6所示，正常燈珠切片后外焊點同樣發(fā)現(xiàn)疲勞開裂現(xiàn)象，芯片電極焊點內(nèi)同樣存在較多空洞。

圖4 NG1燈板異常燈珠及其他燈珠切片后SEM圖片及EDS能譜圖

表1 NG1燈板異常燈珠切片后截面成分測試結(jié)果（wt.%）

圖5 NG2燈板異常燈珠切片后SEM觀察圖片

圖6 OK1燈板正常燈珠切片后SEM觀察圖片

結(jié)論

LED芯片功能失效的原因為：燈珠基板因環(huán)境篩選試驗中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力而開裂，從而導(dǎo)致芯片電極焊點脫開而開路失效。

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