LED主要失效模式及原因

1漏电或短路

LED漏电或短路均表现为芯片的阻抗下降，导电性增强，即在LED芯片上存在额外的导电通路，相当于在芯片两端并联了一个电阻，当这个电阻非常小，接近于零时，芯片表现为短路失效，而当电阻较大时芯片表现为漏电失效。造成漏电或短路失效的主要原因有：静电击穿、过电应力、芯片表面存在导电物质。
 

静电击穿主要是由于样品在运输、组装、测试、工作过程中没有有效的静电防护，静电感应产生的高电压直接加在LED芯片的电极两端，当电压超过芯片所能承受的最高电压时，将会在极短的时间内（纳秒级）在芯片的两电极之间进行放电，所产生的功率焦耳热量使得LED芯片内部导电层、发光层局部形成高温，高温将这些层熔成小孔，从而造成漏电或短路的现象。而过电应力主要是由于LED芯片超规格使用，或者由于瞬态雷击，开关电源的瞬态开关噪声，电网波动等产生的高压脉冲引起的过电损伤。

 

 

LED芯片漏电或短路的另一个主要原因是芯片侧面银迁移形成通路：这是由于LED本身塑封料密封性不够好，不能够有效防止潮气浸入，水分子渗入到导电银胶表面，在有电场作用的情况下电解成为氢离子和氢氧根离子，银在电场及氢氧根离子的作用下，离解产生银离子，在电场的作用下，银离子从高电位向低电位迁移，并形成絮状或枝蔓状扩展，从而在LED芯片两端形成导电通路，致使芯片漏电或短路。

 

原因一：引起开路的最常见失效机理为机械应力引起LED内部部分位置物理层面发生位移，致使原本应该形成良好接触的部位出现了点连接不良，这种物理层面位移机理下导致的失效多半表现为间歇性的失效，通过人为的按压等外部机械应力方式有时候能够让LED恢复正常工作，但这种恢复是不稳定的，当芯片受到外部环境或者机械应力影响时很容易再次出现开路。此外，热应力也有可能引起LED内外键合区域分层，从而导致开路，由于封装材料与金属线的热膨胀系数不同，LED在温度变化时导致键合丝引力过大从键合点处拉断。焊接中过大的热应也会导致灌封胶分层，将键合丝拉断，或将固晶银胶拉裂。

 

 

原因二：引起LED开路的另一个常见失效机理是银浆粘接不良导致芯片与引线框架接触电阻增大。由于粘接面很容易受到污染物的腐蚀，导致银浆导电性能下降因此对于银浆的储存、使用都有严格的规定，如：必须储存在低温环境中；必须在一定时间内使用完，没有使用完的不能继续使用；超过保质期不能使用；严格控制固化温度和固化时间；环境湿度要有严格控制，基板等必须保持干燥、清洁，否则导电胶易于潮解，引起固化不良。如果银浆本身质量不佳、存储不当、银浆烧结时间和温度不佳、引线框架表面被污染或被氧化都有可能引起银浆粘接不良致使LED出现开路。

 

原因三：引线键合是LED制作工艺中的一个重要步骤，键合不良也是导致LED开路失效的一种常见失效机理。键合工艺不良易导致芯片损伤、键合丝损伤、键合丝与芯片或引脚键合强度不够等问题。键合工艺受键合温度、键合功率、键合时间等因素的影响。

 

原因四：此外，LED键合丝熔断也是引起LED开路的一个常见失效机理。LED在工作状态下，若键合丝上的电流超过器件本身能够承受的极限时，就会出现熔断。造成LED键合丝熔断的主要原因有：器件超规格使用、电源浪涌、器件本身特性退化、散热不良等。

 

LED光衰是指在经过一段时间的使用后，LED的发光强度比初始的发光强度会降低，且不能恢复，降低的部分即为LED的光衰，引起LED光衰的主要失效机理是灌封胶体材料的老化变色。LED在通电工作时会产生热量，造成局部温度的升高，而目前的灌封胶体耐温普遍不高，当灌封胶体长期处于温度极限之上时，就会产生不可逆转的损伤，从而导致LED光衰失效。需要说明的是LED通电后，其发光强度会随着芯片结温的升高而下降，但只要LED的初始发光强度不变就不能认定为光衰。LED的光衰是由于光源材料损伤而引起的不可逆转的衰减失效现象。