LED屏死燈原因分析
LED屏經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，那么我們先從物料（芯片、支架、熒光粉、固晶膠、封裝膠和金線）入手，分析部分可能導(dǎo)致死燈的原因。
芯片
01：芯片抗靜電能力差
LED燈珠的抗靜電指標(biāo)高低取決于LED發(fā)光芯片本身，與封裝材料預(yù)計(jì)封裝工藝基本無(wú)關(guān)，或者說(shuō)影響因素很小，很細(xì)微；LED燈更容易遭受靜電損傷，這與兩個(gè)引腳間距有關(guān)系，LED芯片裸晶的兩個(gè)電極間距非常小，一般是一百微米以內(nèi)吧，而LED引腳則是兩毫米左右，當(dāng)靜電電荷要轉(zhuǎn)移時(shí)，間距越大，越容易形成大的電位差，也**是高的電壓。所以，封成LED燈后往往更容易出現(xiàn)靜電損傷事故。
02：芯片外延缺陷
LED外延片在高溫長(zhǎng)晶過(guò)程中，襯底、MOCVD反應(yīng)腔內(nèi)殘留的沉積物、外圍氣體和Mo源都會(huì)引入雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會(huì)滲入磊晶層，阻止氮化鎵晶體成核，形成各種各樣的外延缺陷，**終在外延層表面形成微小坑洞，這些也會(huì)嚴(yán)重影響外延片薄膜材料的晶體質(zhì)量和性能。
03：芯片化學(xué)物殘余
電極加工是制作LED芯片的關(guān)鍵工序，包括清洗、蒸鍍、黃光、化學(xué)蝕刻、熔合、研磨，會(huì)接觸到很多化學(xué)清洗劑，如果芯片清洗不夠干凈，會(huì)使有害化學(xué)物殘余。這些有害化學(xué)物會(huì)在LED通電時(shí)，與電極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致死燈、光衰、暗亮、發(fā)黑等現(xiàn)象出現(xiàn)。因此，鑒定芯片化學(xué)物殘留對(duì)LED封裝廠來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。
04：芯片的受損
LED芯片的受損會(huì)直接導(dǎo)致LED失效，因此提高LED芯片的****性至關(guān)重要。蒸鍍過(guò)程中有時(shí)需用彈簧夾固定芯片，因此會(huì)產(chǎn)生夾痕。黃光作業(yè)若顯影不****及光罩有破洞會(huì)使發(fā)光區(qū)有殘余多出的金屬。晶粒在前段制程中，各項(xiàng)制程如清洗、蒸鍍、黃光、化學(xué)蝕刻、熔合、研磨等作業(yè)都必須使用鑷子及花籃、載具等，因此會(huì)有晶粒電極刮傷的情況發(fā)生。
芯片電極對(duì)焊點(diǎn)的影響：芯片電極本身蒸鍍不牢靠，導(dǎo)致焊線后電極脫落或損傷；芯片電極本身可焊性差，會(huì)導(dǎo)致焊球虛焊；芯片存儲(chǔ)不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致電極表面氧化，表面玷污等等，鍵合表面的輕微污染都可能影響兩者間的金屬原子擴(kuò)散，造成失效或虛焊。
05：新結(jié)構(gòu)工藝的芯片與光源物料的不兼容
新結(jié)構(gòu)的LED芯片電極中有一層鋁，其作用為在電極中形成一層反射鏡以提高芯片出光效率，其次可在一定程度上減少蒸鍍電極時(shí)黃金的使用量從而降低成本。但鋁是一種比較活潑的金屬，一旦封裝廠來(lái)料管控不嚴(yán)，使用含氯超標(biāo)的膠水，金電極中的鋁反射層**會(huì)與膠水中的氯發(fā)生反應(yīng)，從而發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。
LED支架
06：鍍銀層過(guò)薄
市場(chǎng)上現(xiàn)有的LED光源選擇銅作為引線框架的基體材料。為防止銅發(fā)生氧化，一般支架表面都要電鍍上一層銀。如果鍍銀層過(guò)薄，在高溫條件下，支架易黃變。鍍銀層的發(fā)黃不是鍍銀層本身引起的，而是受銀層下的銅層影響。在高溫下，銅原子會(huì)擴(kuò)散、滲透到銀層表面，使得銀層發(fā)黃。銅的可氧化性是銅本身****的弊病。當(dāng)銅一旦出現(xiàn)氧化狀態(tài)，導(dǎo)熱和散熱性能都會(huì)大大的下降。所以鍍銀層的厚度至關(guān)重要。同時(shí)，銅和銀都易受空氣中各種揮發(fā)性的硫化物和鹵化物等污染物的腐蝕，使其表面發(fā)暗變色。有研究表明，變色使其表面電阻增加約20～80%，電能損耗增大，從而使LED的穩(wěn)定性、****性大為降低，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重事故。
07：鍍銀層硫化
LED光源怕硫，這是因?yàn)楹虻臍怏w會(huì)通過(guò)其多孔性結(jié)構(gòu)的硅膠或支架縫隙，與光源鍍銀層發(fā)生硫化反應(yīng)。LED光源出現(xiàn)硫化反應(yīng)后，產(chǎn)品功能區(qū)會(huì)黑化，光通量會(huì)逐漸下降，色溫出現(xiàn)明顯漂移；硫化后的硫化銀隨溫度升高導(dǎo)電率增加，在使用過(guò)程中，極易出現(xiàn)漏電現(xiàn)象；更嚴(yán)重的狀況是銀層****被腐蝕，銅層暴露。由于金線二焊點(diǎn)附著在銀層表面，當(dāng)支架功能區(qū)銀層被****硫化腐蝕后，金球出現(xiàn)脫落，從而出現(xiàn)死燈。
08：鍍銀層氧化
金鑒檢測(cè)在接觸的LED發(fā)黑初步診斷的業(yè)務(wù)中發(fā)現(xiàn)硫/氯/溴元素越難越難找了，然而LED光源鍍銀層發(fā)黑跡象明顯，這可能與銀氧化有關(guān)。但EDS能譜分析等純?cè)胤治鰴z測(cè)手段都不易判定氧化，因?yàn)榇嬖谟诳諝猸h(huán)境、樣品表面吸附以及封裝膠等有機(jī)物中的氧元素都會(huì)干擾檢測(cè)結(jié)果的判定，因此判定氧化發(fā)黑的結(jié)論需要使用SEM、EDS、顯微紅外光譜、XPS等專業(yè)檢測(cè)以及光、電、化學(xué)、環(huán)境老化等一系列****性對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)合專業(yè)的檢測(cè)知識(shí)及電鍍知識(shí)進(jìn)行綜合分析。
09：電鍍質(zhì)量不佳
鍍層質(zhì)量的優(yōu)劣主要決定于金屬沉積層的結(jié)晶組織，一般來(lái)說(shuō)，結(jié)晶組織愈細(xì)小，鍍層也愈致密、平滑、防護(hù)性能也愈高。這種結(jié)晶細(xì)小的鍍層稱為“微晶沉積層”。金鑒指出，好的電鍍層應(yīng)該鍍層結(jié)晶細(xì)致、平滑、均勻、連續(xù)，不允許有污染物、化學(xué)物殘留、斑點(diǎn)、黑點(diǎn)、燒焦、粗糙、針孔、麻點(diǎn)、裂紋、分層、起泡、起皮起皺、鍍層剝落、發(fā)黃、晶狀鍍層、局部無(wú)鍍層等缺陷。
在電鍍生產(chǎn)實(shí)踐中，金屬鍍層的厚度及鍍層的均勻性和完整性是檢查鍍層質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，因?yàn)殄儗拥姆雷o(hù)性能、孔隙率等都與鍍層厚度有直接關(guān)系。特變是陰極鍍層，隨著厚度的增加，鍍層的防護(hù)性能也隨之提高。如果鍍層的厚度不均勻，往往其**薄的地方首先被破壞，其余部位鍍層再厚也會(huì)失去保護(hù)作用。
鍍層的孔隙率較多，氧氣等腐蝕性的氣體會(huì)通過(guò)孔隙進(jìn)入腐蝕銅基體
10：有機(jī)物污染
金鑒還指出，因?yàn)殡婂冞^(guò)程中會(huì)用到各種含有機(jī)物的藥水，鍍銀層如果清洗不干凈或者選用質(zhì)量較差以及變質(zhì)的藥水，這些殘留的有機(jī)物一旦在光源點(diǎn)亮的環(huán)境中，在光、熱和電的作用下，有機(jī)物則可能發(fā)生氧化還原等化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致鍍銀層表面變色。
11：水口料
塑料的材質(zhì)是LED封裝支架導(dǎo)熱的關(guān)鍵，金鑒檢測(cè)發(fā)現(xiàn)如果PPA支架是水口料，會(huì)使PPA的塑料性能降低，從而產(chǎn)生以下問(wèn)題：高溫承受能力差，易變形，黃變，反射率變低；吸水率高，支架會(huì)因吸水造成尺寸變化及機(jī)械強(qiáng)度下降；與金屬和硅膠結(jié)合性差，比較挑膠，與很多硅膠都不匹配。這些潛在問(wèn)題，使得燈珠很難使用在稍大的功率上，一旦超出了使用功率范圍，初始亮度很高，但衰減很快，沒(méi)用幾個(gè)月燈**暗了。
熒光粉
12：熒光粉水解
氮化物的熒光粉容易水解，失效。
13：熒光粉自發(fā)熱的機(jī)制
熒光粉自發(fā)熱的機(jī)制，使得熒光粉層的溫度往往高于 LED 芯片 p-n 結(jié)。其原因是熒光粉的轉(zhuǎn)換效率并不能達(dá)到 ****，因此熒光粉吸收的一部分藍(lán)光轉(zhuǎn)化成黃光，在高光能量密度 LED 封裝中熒光粉吸收的另一部分光能量則變成了熱量。由于熒光粉通常和硅膠摻在一起，而硅膠的熱導(dǎo)率非常低，只有 0.16 W/mK，因此熒光粉產(chǎn)生的熱量會(huì)在較小的局部區(qū)域累積，造成局部高溫，LED 的光密度越大則熒光粉的發(fā)熱量越大。當(dāng)熒光粉的溫度達(dá)到 450 攝氏度以上是，會(huì)使熒光粉顆粒附近的硅膠出現(xiàn)碳化。一旦有某個(gè)地方的硅膠出現(xiàn)碳化發(fā)黑，其光轉(zhuǎn)化效率更低，該區(qū)域?qū)⑽崭?LED 發(fā)出的光能量并轉(zhuǎn)化更多的熱量，溫度繼續(xù)增加，使得碳化的面積越來(lái)越大。
終上所述，物料的選擇以及物理化學(xué)等的不同變化都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)各種差別，所以市場(chǎng)上LED品牌也是多種多樣。當(dāng)然，質(zhì)量的好壞**終還是要體現(xiàn)在平常的使用當(dāng)中，故障率其實(shí)**是檢驗(yàn)各家產(chǎn)品優(yōu)劣的更本。我們?cè)诖艘仓皇菐椭蠹液?jiǎn)單分析產(chǎn)品故障的部分原因，希望大家能理性對(duì)待各自產(chǎn)品在使用中遇到的問(wèn)題。