深圳市易通自動化設備有限公司

深圳市易通自動化設備有限公司

0
深圳高速貼片機生產

全國服務熱線400-998-3211

您现在的位置:首頁 >> 新聞資訊 >> 行業新聞 >> LED芯片和封装失效的原因

易通自動化

資訊詳細內容

字號:   

LED芯片和封裝失效的原因

瀏覽次數: 日期:2016-11-10

LED照明和背光燈技術在近十幾年已經取得了顯著的進步,作爲公認的新型下一代綠色光源,LED光源已出現在傳統照明等領域,但LED光源尚存在很多沒有解決的問題。

 

其中包括一致性較差、成本較高和可靠性差等,其中最主要的問題就是穩定性和可靠性問題。雖然目前預測LED光源的壽命超過5萬小時。但這個壽命指的是理論壽命,光源在25℃下的使用壽命。在實際使用過程中,會遇到高溫、高溼等惡劣環境,放大LED光源缺陷,加速材料老化,使LED光源快速失效。

 

失效模式的物理機理

LED燈珠是一個由多個模塊組成的系統。每個組成部分的失效都會引起LED燈珠失效。 從發光芯片到LED燈珠,失效模式有將近三十種,如,表1 LED燈珠的失效模式表所示。這裏將LED從組成結構上分爲芯片和外部封裝兩部分。 那麼, LED失效的模式和物理機制也分爲芯片失效和封裝失效兩種來進行討論。

 

 

引起LED芯片失效的因素主要包括:靜電、電流和溫度。

 

靜電放電可釋放瞬間超高電壓,給LED芯片帶來很大的危害,ESD導致的LED芯片失效分爲軟失效和硬失效兩種模式。由靜電帶來的高電壓/電流導致LED芯片短路成爲硬失效模式。LED芯片短路的原因是過高的電壓使電解質破裂,或者過高的電流密度是芯片中產生電流通路。

 

靜電釋放稍微低一些的電壓/電流會導致LED芯片的軟失效。軟失效通常伴隨着芯片反向漏電流的減小,這可能是由於高反向電流使一部分漏電流的路徑消失引起的。相比於垂直LED芯片,靜電對水平LED芯片的危害較大。因爲水平LED芯片的電極在芯片同一側,靜電產生的瞬間高電壓更容易使芯片上的電極短路,從而引起LED芯片失效。

 

大電流也會帶來LED芯片的失效:一方面大電流會帶來比較高的結溫;另一方面,具有高動力能的電子進入了PN結會使Mg-H鍵和Ga-N鍵斷裂。

 

Mg-H鍵的斷裂會進一步激活p層的載流子,使LED芯片在老化開始時有一個光功率上升階段,而Ga-N鍵的斷裂會形成氮空位。氮空位增加了非輻射覆合的可能性,從而解釋了器件的光功率的衰減。氮空位的形成要達到平衡時一個很漫長的過程,這是LED芯片緩慢老化的主要原因。

 

同時,大電流會帶來LED芯片內部的電流擁擠,LED芯片內的缺陷密度越大,電流擁擠的現象越嚴重。過大的電流密度會引起金屬的電遷移現象,使得LED芯片失效。另外InGaN發光二極管在電流和溫度雙重作用下,在有效摻雜的p層中還會出現很不穩定的Mg-H2複合物。

 

溫度對LED芯片的影響主要是使內量子效率降低和LED芯片壽命變短。這是因爲內量子效率是溫度函數,溫度越高內量子效率越低,同時,溫度對材料的老化作用會使歐姆接觸和LED芯片內部材料的性能變差。另外,高的結溫使得芯片內溫度分佈不均勻,產生應變,從而降低內量子效率和芯片的可靠性。熱應力大到一定程度,還可能造成LED芯片破裂。

 

引起LED封裝失效的因素主要包括:溫度、溼度和電壓。

 

目前,研究的最爲深入和廣泛的是溫度對LED封裝可靠性的影響。溫度使LED模塊及系統失效的原因在於以下幾個方面:

 

(1)高溫會使封裝材料降解加快、性能下降;

 

(2)結溫對LED的性能會產生很大的影響。過高的結溫會使熒光粉層燒黑碳化,使得LED光效急劇降低或造成災難性失效。另外,由於硅膠和熒光粉顆粒之間的折射率和熱膨脹係數不匹配,過高的溫度會使熒光粉的轉換效率下降,並且摻的熒光粉比例越高,光效下降的越厲害;

 

(3)由於封裝材料之間熱傳導係數的不匹配,溫度梯度和溫度分佈的不均勻,材料內部可能產生裂紋或者在材料之間界面產生脫層。這些裂紋及脫層都會引起光效下降,芯片、熒光粉層之間的脫層可使取光效率下降,熒光粉層與灌封硅膠之間的脫層最高可使取光效率下降20%以上。硅膠與基板之間的脫層甚至有可能導致金線斷裂,造成災難性失效。

 

通過有關高溼環境實驗研究發現,溼氣的侵入不但使得LED光效下降,而且有可能導致LED的災難性失效。通過85℃/ 85%RH高溫高溼可靠性加速實驗研究發現,溼氣在分層缺陷的形成中起着重要的作用,分層現象的產生使得LED的光效下降,不同芯片表面粗糙不同導致了不同的失效模式。

所屬類別: 行业新闻

該資訊的關鍵詞爲:

網頁背景

深圳市易通自動化設備有限公司

 

手機掃描二維碼瀏覽手機版官方網站 http://m.gujikang88.com(注:貼裝速度與精度等值,會因客戶產品而異)

電 話:0755-29502322 / 27311022 / 27311822 / 27311922  传 真:0755-29502066 售後技術支持:400-998-3211
深圳總部:國內王小姐:13828817225 

華東地區:罗传应 13815263157  

國際專線:0755- 27311822   国际部专员:贺女士  13670197725

地 址:深圳市寶安區福永街道白石廈永悅路9號墾拓互聯網創意園B1棟3樓幢易通自動化  网 址:www.gujikang88.com

地 址:江西省九江市瑞昌市楊林湖大街273號易通智能園  网 址:www.etonjx.com

華東地區: 地 址:江蘇省蘇州市相城區元和街道嘉元路492號A棟22層2206
版權所有:深圳市易通自動化設備有限公司 | 粵ICP備13033368號 | 中企动力提供网站建设