LED數碼管顯示屏失效 | 封裝工藝關鍵性

LED的封裝過程是指將LED芯片與支架封裝成LED燈的過程，而封裝工藝直接影響LED產品的性能和質量。

本案例將通過無損透視觀察、開封分析、LED燈珠半導體特性分析等方面，通過深入分析，找出LED數碼管顯示屏失效原因竟與封裝工藝有極大關系！

背景

某LED顯示故障，表現為少畫、多畫異常，更換顯示屏后，恢復正常。現對5pcs缺畫失效燈板、2pcs多畫失效燈板進行測試分析，查找LED屏顯示異常的原因。

測試分析

1 LED燈珠半導體特性分析

對拆下后的顯示屏pin間I-V特性曲線分別測量，結果如圖1所示：

缺畫4#顯示屏pin1&pin5、 pin4&pin10半導體特性均表現為漏電異常；多畫2#顯示屏pin1&pin5、 pin4&pin8、pin4&pin10及pin4&pin11半導體特性均表現為漏電異常。

以上結果可知，LED顯示屏存在電性異常，主要表現為漏電異常和開路異常。

圖1 NG顯示屏pin間I-V特性測試結果

2 無損透視觀察

選取2處典型漏電位置（多畫2# 樣品pin4&pin10、pin4&pin11）進行針對性結構分析。

利用X射線透視設備對上述電性異常pin間線路及LED燈珠進行透視檢查，結果如圖2所示：

所有電性異常pin間線路完好，未見明顯異常現象；LED燈珠未見鍵合絲輪廓，經后面開封后成分分析，證明為鋁線鍵合。

圖2 NG顯示屏電性異常區域透視照片

3 開封分析

將多畫2# pin4&pin10、pin4&pin11對應燈珠F4、G4進行化學開封，并利用光學顯微鏡及電子掃描顯微鏡對開封后內部結構進行觀察分析。

多畫2#-F4燈珠：如圖4及表1所示，開封結果顯示：①初始鍵合點形貌異常，呈現化學腐蝕形貌；②晶元表面發現明顯電遷移枝晶形貌，即晶元表面存在電化學遷移；③EDS分析結果顯示，晶元表面遷移元素為Au，同時發現少量的腐蝕性元素Br。

多畫2#-G4燈珠：如圖5及表2所示，開封結果顯示：①初始鍵合點形貌異常，呈現化學腐蝕形貌；②晶元表面發現明顯電遷移枝晶形貌，即晶元表面存在電化學遷移；③EDS分析結果顯示，晶元表面遷移元素為Au。

以上結果可知，漏電LED燈珠晶元表面均發現明顯Au遷移枝晶，Au遷移的發生初步推測與晶元表面異常Br元素有關。異常溴元素存在，溴可以與金發生絡合反應，為金遷移提供必要條件。

圖3 LED燈珠內部鍵合結構示意圖

圖4 漏電LED燈珠（F4）化學開封后光學觀察照片及SEM形貌

圖5 漏電LED燈珠（G4）化學開封后光學觀察照片及SEM形貌

結論與建議

總結：

LED顯示屏出現缺畫、多畫等故障的主要原因為晶元表面產生金遷移和鍵合點發生金鋁化合反應。

根本原因包括：封裝過程中引入腐蝕元素，例如本案中的溴元素(Br)；

建議：

封裝過程杜絕腐蝕性元素的引入，例如本案例中的溴元素。

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