于LED產(chǎn)業(yè)的科研檢測機構(gòu)，能夠?qū)ED進行嚴(yán)格的檢測，致力于為客戶提供高質(zhì)量的測試服務(wù)，為LED在各個領(lǐng)域的可靠應(yīng)用提供堅實的質(zhì)量保障。以金鑒接觸的失效分析大數(shù)據(jù)顯示，LED死燈的原因可能過百種，我們僅以LED光源為例，從LED光源的五大原物料（芯片、支架、熒光粉、固晶膠、封裝膠和金線）的入手，介紹部分可能導(dǎo)致死燈的原因。

芯片

1.芯片抗靜電能力差

LED燈珠的抗靜電能力主要取決于發(fā)光芯片本身的特性，封裝材料和工藝的影響相對較小。值得注意的是，封裝成LED燈后反而更容易出現(xiàn)靜電損傷事故。這源于芯片電極間距與引腳間距的顯著差異：芯片裸晶電極間距通常小于100微米，而LED引腳間距約為2毫米。當(dāng)靜電電荷轉(zhuǎn)移時，較大的引腳間距會形成更高的電位差，導(dǎo)致更易發(fā)生靜電損傷。

2.芯片外延缺陷

在高溫長晶過程中，外延片會受到多種污染源的影響。襯底、MOCVD反應(yīng)腔內(nèi)的殘留沉積物、外圍氣體以及Mo源都可能引入雜質(zhì)。這些雜質(zhì)滲入磊晶層后，會阻礙氮化鎵晶體正常成核，形成各種外延缺陷，最終在外延層表面產(chǎn)生微小坑洞，嚴(yán)重?fù)p害外延層薄膜的晶體質(zhì)量和性能。

3.芯片化學(xué)物殘余

電極加工是LED芯片制造的關(guān)鍵工序，包含清洗、蒸鍍、黃光、化學(xué)蝕刻、熔合和研磨等多個環(huán)節(jié)。這些工序涉及大量化學(xué)清洗劑的使用，如果清洗不徹底，會導(dǎo)致有害化學(xué)物質(zhì)殘留。在LED通電工作時，這些殘留物會與電極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，進而引發(fā)死燈、光衰、暗亮、發(fā)黑等不良現(xiàn)象。因此，對芯片化學(xué)物殘留的檢測對LED封裝廠至關(guān)重要。

4.芯片物理損傷

LED芯片的物理損傷會直接導(dǎo)致器件失效。在蒸鍍工藝中，使用彈簧夾固定芯片可能產(chǎn)生夾痕；黃光作業(yè)中顯影不完全或光罩有破洞，會導(dǎo)致發(fā)光區(qū)殘留多余金屬；在前段制程的清洗、蒸鍍、化學(xué)蝕刻等環(huán)節(jié)中，使用鑷子、花籃和載具都可能造成晶粒電極刮傷。

芯片電極質(zhì)量對焊點可靠性的影響同樣不可忽視：電極蒸鍍不牢固會導(dǎo)致焊線后電極脫落；電極可焊性差會造成焊球虛焊；存儲不當(dāng)引發(fā)的電極表面氧化或污染等問題，都會影響金屬原子擴散，導(dǎo)致失效或虛焊。

5.新結(jié)構(gòu)芯片與物料的兼容性問題

新型LED芯片電極中通常加入鋁層，既可作為反射鏡提高出光效率，又能減少黃金用量降低成本。但鋁是活潑金屬，若封裝廠來料管控不嚴(yán)，使用含氯超標(biāo)的膠水，鋁反射層就會與氯離子發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致腐蝕現(xiàn)象。

LED支架

1.鍍銀層過薄

目前市場上大多采用銅作為LED支架的基體材料。為防止銅氧化，支架表面需要電鍍銀層。

鍍銀層過薄會在高溫環(huán)境下導(dǎo)致支架黃變，這種變色并非銀層本身引起，而是底層銅原子擴散滲透至銀層表面所致。

銅的氧化特性會顯著降低其導(dǎo)熱和散熱性能，因此鍍銀層厚度至關(guān)重要。同時，銅和銀都易受空氣中硫化物和鹵化物的腐蝕，導(dǎo)致表面發(fā)暗變色。研究表明，變色會使表面電阻增加20-80%，電能損耗增大，從而大幅降低LED的穩(wěn)定性和可靠性。

2.鍍銀層硫化

LED光源對含硫環(huán)境特別敏感。含硫氣體會通過硅膠的多孔結(jié)構(gòu)或支架縫隙與鍍銀層發(fā)生硫化反應(yīng)。硫化后產(chǎn)品功能區(qū)會黑化，光通量逐漸下降，色溫發(fā)生明顯漂移。生成的硫化銀隨溫度升高導(dǎo)電率增加，極易出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。

更嚴(yán)重的是，當(dāng)銀層被完全腐蝕暴露出銅層后，附著在銀層上的金球會脫落，直接導(dǎo)致死燈。

3.鍍銀層氧化

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)。但由于環(huán)境中的氧元素會干擾檢測結(jié)果，準(zhǔn)確判定氧化需要借助SEM、EDS、顯微紅外光譜、XPS等多種檢測手段，并結(jié)合可靠性對比試驗和專業(yè)分析知識。金鑒實驗室在進行試驗時，嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)操作，確保每一個測試環(huán)節(jié)都精準(zhǔn)無誤地符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.電鍍質(zhì)量不佳

鍍層質(zhì)量主要取決于金屬沉積層的結(jié)晶組織。通常結(jié)晶組織越細小，鍍層越致密、平滑，防護性能也越高。優(yōu)質(zhì)電鍍層應(yīng)結(jié)晶細致、均勻連續(xù)，無污染物、斑點、黑點、燒焦、粗糙、針孔、麻點、裂紋等缺陷。

電鍍層厚度及其均勻性、完整性是衡量鍍層質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，特別是陰極鍍層的防護性能隨厚度增加而提高。如果厚度不均勻，最薄處會首先被破壞，導(dǎo)致整個鍍層失去保護作用。若鍍層孔隙率較高，氧氣等腐蝕性氣體會通過孔隙腐蝕銅基體。

鍍層的孔隙率較多，氧氣等腐蝕性的氣體會通過孔隙進入腐蝕銅基體

5.有機物污染

還指出，因為電鍍過程中會用到各種含有機物的藥水，鍍銀層如果如果清洗不徹底或選用質(zhì)量差、變質(zhì)的藥水，殘留有機物在光源點亮?xí)r，會在光、熱和電的作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，引起鍍銀層表面變色。

6.水口料

塑料材質(zhì)是LED支架導(dǎo)熱的關(guān)鍵因素，發(fā)現(xiàn)如果PPA支架是水口料，會使PPA的塑料性能降低，從而產(chǎn)生以下問題：高溫承受能力差，易變形黃變，反射率降低；吸水率高導(dǎo)致尺寸變化和機械強度下降；與金屬和硅膠結(jié)合性差，匹配度低。這些潛在問題使得燈珠難以適用較大功率，一旦超功率使用，雖然初始亮度很高，但衰減極快，使用壽命大幅縮短。

熒光粉

1.熒光粉水解

氮化物熒光粉容易發(fā)生水解，導(dǎo)致失效。這一特性需要在存儲和使用過程中特別關(guān)注。

2.熒光粉自發(fā)熱的機制

熒光粉自發(fā)熱機制導(dǎo)致其層內(nèi)溫度往往高于LED芯片p-n結(jié)。這是因為熒光粉的轉(zhuǎn)換效率無法達到100%，吸收的部分藍光轉(zhuǎn)化成黃光的同時，另一部分光能量轉(zhuǎn)化為熱量。由于熒光粉通常與熱導(dǎo)率僅0.16W/mK的硅膠混合，產(chǎn)生的熱量會在局部區(qū)域累積，形成高溫點。LED光密度越大，熒光粉發(fā)熱量越高。當(dāng)熒光粉溫度達到450攝氏度以上時，會導(dǎo)致周邊硅膠碳化發(fā)黑。一旦開始碳化，該區(qū)域光轉(zhuǎn)化效率進一步降低，吸收更多光能量并轉(zhuǎn)化更多熱量，形成惡性循環(huán)，碳化面積持續(xù)擴大。

固晶膠

1.銀膠剝離

導(dǎo)電銀膠的基體是環(huán)氧樹脂類材料，其熱膨脹系數(shù)遠大于芯片和支架。在燈珠的冷熱沖擊使用環(huán)境中，熱應(yīng)力問題尤為突出，溫度變化越劇烈，影響越嚴(yán)重。當(dāng)拉力超過膠體本身的拉伸斷裂強度時，膠體就會開裂。固晶膠在界面處剝離會導(dǎo)致散熱急劇惡化，芯片熱量無法導(dǎo)出，結(jié)溫快速升高，大幅加速光衰進程。

2.銀膠分層

銀粉顆粒以懸浮狀態(tài)分散在漿料體系中，由于密度差、電荷、凝聚力、作用力和分散體系結(jié)構(gòu)等因素影響，常出現(xiàn)銀粉沉降分層現(xiàn)象。沉降過快會導(dǎo)致產(chǎn)品掛漿時產(chǎn)生流掛，涂層厚薄不均，影響涂膜的物理化學(xué)性能。分層還會直接影響器件的散熱性能、粘接強度和導(dǎo)電性能。

3.銀離子遷移

某客戶用硅膠封裝，導(dǎo)電銀膠粘結(jié)的垂直倒裝光源出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，委托金鑒查找原因。金鑒通過對不良燈珠分析，在芯片側(cè)面檢測出異常銀元素，并可觀察到銀顆粒從底部正極銀膠區(qū)域以枝晶狀延伸形貌逐漸擴散到芯片上部P-N結(jié)側(cè)面附近，因此金鑒判定不良燈珠漏電失效極有可能為來自固晶銀膠的銀離子在芯片側(cè)面發(fā)生離子遷移所造成。

銀離子遷移是在產(chǎn)品使用過程中逐漸形成的，隨著遷移加劇，銀離子最終會導(dǎo)通芯片P-N結(jié)，在芯片側(cè)面形成低電阻通路，導(dǎo)致漏電流異常，嚴(yán)重時造成芯片短路。

銀遷移的主要原因包括銀基材料受潮，侵入的水分子使銀離子化，在垂直方向電場作用下沿芯片側(cè)面發(fā)生遷移。

4.固晶膠不干

LED封裝用有機硅的固化劑含有鉑絡(luò)合物，這種物質(zhì)容易中毒，毒化劑是任何含氮、磷、硫的化合物。一旦固化劑中毒，有機硅固化不完全，會導(dǎo)致線膨脹系數(shù)偏高，應(yīng)力增大。

封裝膠

1.膠水耐熱性差

據(jù)金鑒的檢測表明，純硅膠到400度才開始裂解，但添加了環(huán)氧樹脂的改性硅膠的耐熱性會被拉低到環(huán)氧樹脂的水平。當(dāng)這種改性硅膠用于大功率LED或高溫環(huán)境時，會出現(xiàn)膠體發(fā)黃、發(fā)黑、開裂、死燈等現(xiàn)象。

2.膠水固化不良

LED封裝用有機硅的固化劑含有白金（鉑）絡(luò)合物，而這種白金絡(luò)合物非常容易中毒，毒化劑是任意一種含氮（N）、磷（P）、硫（S）的化合物，一旦固化劑中毒，則有機硅固化不完全，則會造成線膨脹系數(shù)偏高，應(yīng)力增大。

易發(fā)生硅膠“中毒”的物質(zhì)有：含N，P，S等有機化合物；Sn，Pb、Hg、Sb、Bi、As等重金屬離子化合物；含有乙炔基等不飽和基的有機化合物。要注意下面這些物料：

? 有機橡膠：硫磺硫化橡膠例如手套

? 環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂：胺類、異氰酸脂類固化劑

? 綜合型有機硅RTV橡膠：特別是使用Sn類觸媒

? 軟質(zhì)聚氰乙烯：可塑劑、穩(wěn)定劑

? 焊劑

? 工程塑料：阻燃劑、增強耐熱劑、紫外線吸收劑等

? 鍍銀，鍍金表面（制造時的電鍍液是主要原因）

? Solder register產(chǎn)生的脫氣（有機硅加熱固化引起）

3.封裝膠線膨脹系數(shù)過大

在燈珠的冷熱沖擊使用環(huán)境中，熱應(yīng)力問題會加劇，溫度變化越劇烈，影響越嚴(yán)重。當(dāng)拉力超過膠體本身的拉伸斷裂強度時，膠體就會開裂。

4.膠水含氯

目前國內(nèi)環(huán)氧樹脂生產(chǎn)企業(yè)普遍規(guī)模較小，管理模式和工藝相對落后，操作機械化程度不高，導(dǎo)致環(huán)氧樹脂的各項參數(shù)難以保證。低品質(zhì)環(huán)氧樹脂的生產(chǎn)與我國產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀有關(guān)，產(chǎn)業(yè)升級需求迫切。

環(huán)氧樹脂中的氯不僅會對支架鍍銀層、合金線或其他活潑金屬及芯片電極（特別是鋁反射層）造成氯化腐蝕，還能與胺類固化劑發(fā)生絡(luò)合作用影響樹脂固化。氯含量是環(huán)氧樹脂的重要指標(biāo)，包括有機氯和無機氯。無機氯影響固化樹脂的電性能，有機氯含量標(biāo)志著分子中未起閉環(huán)反應(yīng)的氯醇基團含量，應(yīng)盡可能降低，否則會影響樹脂固化及固化產(chǎn)物性能。

金線

1.銅合金、金包銀合金線、銀合金線材代替金線

金線具有電導(dǎo)率大、導(dǎo)熱性好、耐腐蝕、韌性好、化學(xué)穩(wěn)定性極佳等優(yōu)點，但價格昂貴導(dǎo)致封裝成本高。在元素周期表中，金、銀、銅和鋁四種過渡族金屬元素具有較高導(dǎo)電性能。許多LED廠商嘗試用銅合金、金包銀合金線、銀合金線材替代金線。

雖然這些替代方案在某些特性上優(yōu)于金線，但化學(xué)穩(wěn)定性差很多：銀線和金包銀合金線容易受到硫/氯/溴化腐蝕，銅線容易氧化。在類似吸水透氣海綿的封裝硅膠環(huán)境中，這些替代材料易受化學(xué)腐蝕，降低光源可靠性，使用時間延長后，LED燈珠容易出現(xiàn)斷線死燈。

2.直徑偏差

1克金可拉制出長度26.37m、直徑50μm（2mil）的金線，或長度105.49m、直徑25μm（1mil）的金線。如果打線長度固定，來料金線直徑減半，測得電阻僅為正常的四分之一。

對供應(yīng)商而言，金線直徑越細，成本越低，在售價不變時利潤更高。而對使用金線的LED客戶來說，采購?fù)倒p料的金線，存在金線電阻升高、熔斷電流降低的風(fēng)險，將大幅縮短LED光源壽命。1.0mil金線的壽命必然短于1.2mil金線，但封裝廠的簡單檢測難以發(fā)現(xiàn)這一問題，在此金鑒可以提供金線直徑的來料檢測。

3.表面缺陷

（1）絲材表面應(yīng)無超過線徑5%的刻痕、凹坑、劃傷、裂紋、凸起、打折和其他降低器件使用壽命的缺陷。金線在拉制過程，絲材表面出現(xiàn)的表面缺陷，會導(dǎo)致電流密度加大，使損傷部位易被燒毀，同時抗機械應(yīng)力的能力降低，造成內(nèi)引線損傷處斷裂。

（2）金線表面應(yīng)無油污、銹蝕、塵埃及其他粘附物，這些會降低金線與LED芯片之間、金線與支架之間的鍵合強度。

4.拉斷負(fù)荷和延伸率過低

能承受樹脂封裝時所產(chǎn)生的沖擊的良好金線必須具有規(guī)定的拉斷負(fù)荷和延伸率。同時，金線的破斷力和延伸率對引線鍵合的質(zhì)量起關(guān)鍵作用，具有高的破斷率和延伸率的鍵合絲更利于鍵合。

太軟的金絲會導(dǎo)致以下不良

• 拱絲下垂；
• 球形不穩(wěn)定；
• 球頸部容易收縮；
• 金線易斷裂。

太硬的金絲會導(dǎo)致以下不良

• 將芯片電極或外延打出坑洞；
• 金球頸部斷裂；
• 形成合金困難；
• 拱絲弧線控制困難。