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关于led死灯到底有多少个种类

2017-10-16

今日我们就LED死灯为例,来剖析有多少种原因:
以失效剖析大数据显示,LED死灯的原因可能过百种,限于时刻,今日我们仅以LED光源为例,从LED光源的五大原物料(芯片、支架、荧光粉、固晶胶、封装胶和金线)的下手,介绍部分可能导致死灯的原因。
芯片
01、芯片抗静电才能差
LED灯珠的抗静电目标凹凸取决于LED发光芯片自身,与封装资料估计封装工艺根本无关,或许说影响要素很小,很细微;LED灯更简略遭受静电损害,这与两个引脚距离有联系,LED芯片裸晶的两个电极距离十分小,一般是一百微米以内吧,而LED引脚则是两毫米左右,当静电电荷要转移时,距离越大,越简略构成大的电位差,也就是高的电压。所以,封成LED灯后往往更简略呈现静电损害事故。
02、芯片外延缺点
LED外延片在高温长晶进程中,衬底、MOCVD反响腔内残留的堆积物、外围气体和Mo源都会引进杂质,这些杂质会渗入磊晶层,阻止氮化镓晶体成核,构成各式各样的外延缺点,终究在外延层外表构成细微坑洞,这些也会严峻影响外延片薄膜资料的晶体质量和功用。
03、芯片化学物剩余
电极加工是制作LED芯片的要害工序,包含清洗、蒸镀、黄光、化学蚀刻、熔合、研磨,会触摸到许多化学清洗剂,如果芯片清洗不行洁净,会使有害化学物剩余。这些有害化学物会在LED通电时,与电极发作电化学反响,导致死灯、光衰、暗亮、发黑等现象呈现。因而,断定芯片化学物残留对LED封装厂来说至关重要。
04、芯片的受损
LED芯片的受损会直接导致LED失效,因而进步LED芯片的可靠性至关重要。蒸镀进程中有时需用绷簧夹固定芯片,因而会发作夹痕。黄光作业若显影不彻底及光罩有破洞会使发光区有剩余多出的金属。晶粒在前段制程中,各项制程如清洗、蒸镀、黄光、化学蚀刻、熔合、研磨等作业都有必要运用镊子及花篮、载具等,因而会有晶粒电极刮伤的情况发作。
芯片电极对焊点的影响:芯片电极自身蒸镀不可靠,导致焊线后电极掉落或损害;芯片电极自身可焊性差,会导致焊球虚焊;芯片存储不妥会导致电极外表氧化,外表玷污等等,键合外表的细微污染都可能影响两者间的金属原子涣散,构成失效或虚焊。
05、新结构工艺的芯片与光源物料的不兼容
新结构的LED芯片电极中有一层铝,其效果为在电极中构成一层反射镜以进步芯片出光功率,其次可在必定程度上减少蒸镀电极时黄金的运用量然后下降本钱。但铝是一种比较生动的金属,一旦封装厂来料管控不严,运用含氯超支的胶水,金电极中的铝反射层就会与胶水中的氯发作反响,然后发作腐蚀现象。
LED支架
06、镀银层过薄
市场上现有的LED光源挑选铜作为引线结构的基体资料。为避免铜发作氧化,一般支架外表都要电镀上一层银。如果镀银层过薄,在高温条件下,支架易黄变。镀银层的发黄不是镀银层自身引起的,而是受银层下的铜层影响。在高温下,铜原子会涣散、渗透到银层外表,使得银层发黄。铜的可氧化性是铜自身最大的弊端。当铜一旦呈现氧化情况,导热和散热功用都会大大的下降。所以镀银层的厚度至关重要。一起,铜和银都易受空气中各种挥发性的硫化物和卤化物等污染物的腐蚀,使其外表发暗变色。有研讨标明,变色使其外表电阻添加约20~80%,电能损耗增大,然后使LED的稳定性、可靠性大为下降,甚至导致严峻事故。
07、镀银层硫化
LED光源怕硫,这是由于含硫的气体会经过其多孔性结构的硅胶或支架缝隙,与光源镀银层发作硫化反响。LED光源呈现硫化反响后,产品功用区会黑化,光通量会逐步下降,色温呈现显着漂移;硫化后的硫化银随温度升高导电率添加,在运用进程中,极易呈现漏电现象;更严峻的情况是银层彻底被腐蚀,铜层露出。由于金线二焊点附着在银层外表,当支架功用区银层被彻底硫化腐蚀后,金球呈现掉落,然后呈现死灯。
08、镀银层氧化
金鉴检测在触摸的LED发黑开端确诊的事务中发现硫/氯/溴元素越难越难找了,然而LED光源镀银层发黑痕迹显着,这可能与银氧化有关。但EDS能谱剖析等纯元素剖析检测手法都不易断定氧化,由于存在于空气环境、样品外表吸附以及封装胶等有机物中的氧元素都会搅扰检测结果的断定,因而断定氧化发黑的定论需求运用SEM、EDS、显微红外光谱、XPS等专业检测以及光、电、化学、环境老化等一系列可靠性比照试验,结合专业的检测常识及电镀常识进行概括剖析。
09、电镀质量欠安
镀层质量的好坏首要决定于金属堆积层的结晶安排,一般来说,结晶安排愈细微,镀层也愈致密、滑润、防护功用也愈高。这种结晶细微的镀层称为“微晶堆积层”。金鉴指出,好的电镀层应该镀层结晶详尽、滑润、均匀、接连,不允许有污染物、化学物残留、斑点、黑点、烧焦、粗糙、针孔、麻点、裂纹、分层、起泡、起皮起皱、镀层脱落、发黄、晶状镀层、部分无镀层等缺点。
在电镀出产实践中,金属镀层的厚度及镀层的均匀性和完整性是查看镀层质量的重要目标之一,由于镀层的防护功用、孔隙率等都与镀层厚度有直接联系。特变是阴极镀层,跟着厚度的添加,镀层的防护功用也随之进步。如果镀层的厚度不均匀,往往其最薄的当地首要被损坏,其他部位镀层再厚也会失掉维护效果。
镀层的孔隙率较多,氧气等腐蚀性的气体会经过孔隙进入腐蚀铜基体。
10、有机物污染
金鉴还指出,由于电镀进程中会用到各种含有机物的药水,镀银层如果清洗不洁净或许选用质量较差以及蜕变的药水,这些残留的有机物一旦在光源点亮的环境中,在光、热和电的效果下,有机物则可能发作氧化复原等化学反响导致镀银层外表变色。
11、水口料
塑料的原料是LED封装支架导热的要害,金鉴检测发现如果PPA支架是水口料,会使PPA的塑料功用下降,然后发作以下问题:高温接受才能差,易变形,黄变,反射率变低;吸水率高,支架会因吸水构成尺度改变及机械强度下降;与金属和硅胶结合性差,比较挑胶,与许多硅胶都不匹配。这些潜在问题,使得灯珠很难运用在稍大的功率上,一旦超出了运用功率规模,初始亮度很高,但衰减很快,没用几个月灯就暗了。
荧光粉
12、荧光粉水解
氮化物的荧光粉简略水解,失效。
13、荧光粉自发热的机制
荧光粉自发热的机制,使得荧光粉层的温度往往高于 LED 芯片 p-n 结。其原因是荧光粉的变换功率并不能到达 100%,因而荧光粉吸收的一部分蓝光转化成黄光,在高光能量密度 LED 封装中荧光粉吸收的另一部分光能量则变成了热量。由于荧光粉一般和硅胶掺在一起,而硅胶的热导率十分低,只要 0.16 W/mK,因而荧光粉发作的热量会在较小的部分区域累积,构成部分高温,LED 的光密度越大则荧光粉的发热量越大。当荧光粉的温度到达 450 摄氏度以上是,会使荧光粉颗粒邻近的硅胶呈现碳化。一旦有某个当地的硅胶呈现碳化发黑,其光转化功率更低,该区域将吸收更多 LED 宣布的光能量并转化更多的热量,温度持续添加,使得碳化的面积越来越大。
固晶胶
14、银胶剥离
导电银胶的基体是环氧树脂类资料,热膨胀系数比芯片和支架都大许多,在灯珠的冷热冲击运用环境中,会由于热的问题发作应力,温度改变剧烈的环境中效应将更为加重,胶体自身有拉伸开裂强度和延展率,当拉力超过期,那么胶体就裂开了。固晶胶的在界面处剥离,散热急剧变差,芯片发作的热不能导出,结温敏捷升高,大大加快了光衰的进程。
15、银胶分层
银粉颗粒以悬浮情况涣散在浆料系统中,银粉和基体之间由于遭到密度差 、电荷 、凝聚力 、效果力和涣散系统的结构等许多要素的影响,常呈现银粉沉降分层现象,如果沉降过快会使产品在挂浆时发作流挂 ,涂层厚薄不均匀 ,甚至影响到涂膜的物化功用,分层也会影响器材的散热、粘接强度和导电功用 。
16、银离子搬迁
某客户用硅胶封装,导电银胶粘结的笔直倒装光源呈现漏电现象,委托金鉴查找原因。金鉴经过对不良灯珠剖析,在芯片旁边面检测出反常银元素,并可观察到银颗粒从底部正极银胶区域以枝晶状延伸描摹逐步涣散到芯片上部P-N结旁边面邻近,因而金鉴断定不良灯珠漏电失效极有可能为来自固晶银胶的银离子在芯片旁边面发作离子搬迁所构成。银离子搬迁现象是在在产品运用进程中逐步构成的,跟着搬迁现象的加重,终究银离子会导通芯片P-N结,构成芯片旁边面存在低电阻通路,导致芯片呈现漏电流反常,严峻情况下甚至构成芯片短路。银搬迁的原因是多方面的,但首要原因是银基资料受潮,银胶受潮后,侵入的水分子使银离子化,并在由下到上笔直方向电场效果下沿芯片旁边面发作搬迁。因而金鉴检测主张客户慎用硅胶封装、银胶粘结笔直倒装芯片的灯珠,选用金锡共晶的焊接方法将芯片固定在支架上,并加强灯具防水特性检测。
17、固晶胶不干
LED封装用有机硅的固化剂含有白金(铂)络合物,而这种白金络合物十分简略中毒,毒化剂是恣意一种含氮(N)、磷(P)、硫(S)的化合物,一旦固化剂中毒,则有机硅固化不彻底,则会构成线膨胀系数偏高,应力增大。
封装胶
18、胶水耐热性差
据我们的检测标明,纯硅胶到400度才开端裂解,可是添加了环氧树脂的改性硅胶的耐热性被拉低到环氧树脂的水平,当这种改性硅胶运用到大功率LED或许高温环境中,会呈现胶体发黄发黑开裂死灯等现象。
19、胶水不干
LED封装用有机硅的固化剂含有白金(铂)络合物,而这种白金络合物十分简略中毒,毒化剂是恣意一种含氮(N)、磷(P)、硫(S)的化合物,一旦固化剂中毒,则有机硅固化不彻底,则会构成线膨胀系数偏高,应力增大。
易发作硅胶“中毒”的物质有:含N,P,S等有机化合物;Sn,Pb、Hg、Sb、Bi、As等重金属离子化合物;含有乙炔基等不饱和基的有机化合物。要注意下面这些物料:
有机橡胶:硫磺硫化橡胶例如手套
环氧树脂、聚氨酯树脂:胺类、异氰酸脂类固化剂
概括型有机硅RTV橡胶:特别是运用Sn类触媒
软质聚氰乙烯:可塑剂、稳定剂
焊剂
工程塑料:阻燃剂、增强耐热剂、紫外线吸收剂等
镀银,镀金外表(制作时的电镀液是首要原因)
Solder register发作的脱气(有机硅加热固化引起)
20、封装胶线膨胀系数过大
在灯珠的冷热冲击运用环境中,会由于热的问题发作应力,温度改变剧烈的环境中效应将更为加重,胶体自身有拉伸开裂强度和延展率,当拉力超过期,那么胶体就裂开了。
21、胶水含氯
但目前国内环氧树脂出产企业普遍出产规模小,管理模式和出产工艺落后,操作机械自动化程度不高,导致环氧树脂的各项参数难以保证。低品质的环氧树脂的出产与我国现状工业现状有关,工业急需晋级。
环氧树脂中的氯不仅对支架镀银层、合金线或其他生动金属及芯片电极(铝反射层)构成氯化腐蚀,并且也能与胺类固化剂起络合效果而影响树脂的固化。氯含量是环氧树脂的一个重要物性目标,它是指环氧树脂中所含氯的质量分数,包含有机氯和无机氯。无机氯会影响固化树脂的电功用。有机氯含量标志着分子中未起闭环反响的那部分氯醇基团的含量,它含量应尽可能地下降,否则也要影响树脂的固化及固化物的功用。
为了更高效地防电极氯腐蚀现象,下降整个职业的品质危险,金鉴全世界独家向LED厂商推出“金鉴无氯认证”的检测效劳。“金鉴无氯认证”旨在承认LED胶水和芯片是否含有超支的氯元素,检测精度到达PPM级。认证陈述内容能够在金鉴检测网站www.gmatg.com查询。 有了“金鉴无氯认证”效劳,LED收购商能够定心收购有“金鉴无氯认证”的原资料,大大下降原资料收购危险。
金线
22、铜合金、金包银合金线、银合金线材代替金线
金线具有电导率大、导热性好、耐腐蚀、耐性好、化学稳定性极好等长处,但金线的价格贵重,导致封装本钱过高。在元素周期表中,过渡族金属元素中金、银、铜和铝四种金属元素具有较高的导电功用。许多LED厂商企图开发诸如铜合金、金包银合金线、银合金线材来代替贵重的金线。尽管这些代替计划在某些特性上优于金线,可是在化学稳定性方面却差许多,比方银线和金包银合金线简略遭到硫/氯/溴化腐蚀,铜线简略氧化。在类似于吸水透气海绵的封装硅胶来说,这些代替计划使键合丝易遭到化学腐蚀,光源的可靠性下降,运用时刻长了,LED灯珠简略断线死灯。
23、直径误差
1克金,能够拉制出长度26.37m、直径50μm(2 mil)的金线,也能够拉制长度105.49m、直径25μm(1 mil)的金线。如果打金线长度都是固定的,如果来料金线的直径为本来的一半,那么对打的金线所测电阻为正常的四分之一。
金鉴检测指出,关于供货商来说,金线直径越细,本钱越低,在价格不变的情况下,赢利越高。而关于运用金线的LED客户来说,收购直径上偷工减料的金线,会存在金线电阻升高,熔断电流下降的危险,会大大下降LED光源的寿数。1.0 mil的金线寿数,必定比1.2 mil的金线要短,可是封装厂的简略检测是测验不出来,在此金鉴能够供给金线直径的来料检测。
24、外表缺点
(1)丝材外表应无超过线径5%的刻痕、凹坑、划伤、裂纹、凸起、打折和其他下降器材运用寿数的缺点。金线在拉制进程,丝材外表呈现的外表缺点,会导致电流密度加大,使损害部位易被烧毁,一起抗机械应力的才能下降,构成内引线损害处开裂。
(2)金线外表应无油污、锈蚀、尘土及其他粘附物,这些会下降金线与LED芯片之间、金线与支架之间的键合强度。
25、拉断负荷和延伸率过低
能接受树脂封装时所发作的冲击的杰出金线有必要具有规则的拉断负荷和延伸率。一起,金线的破断力和延伸率对引线键合的质量起要害效果,具有高的破断率和延伸率的键合丝更利于键合。太软的金丝会导致以下不良:(1)拱丝下垂;(2)球形不稳定;(3)球颈部简略缩短;(4)金线易开裂。太硬的金丝会导致以下不良:(1)将芯片电极或外延打出坑洞;(2)金球颈部开裂;(3)构成合金困难;(4)拱丝弧线操控困难。
结语
在罗列这么多原因之后,我们能够概括定论,一个LED死灯简略的表象,可能是几十种原因殊路同归导致,曩昔LED工业遇到问题后大多蒙和猜,不能够看出问题本质,从根本上解决问题,金鉴这样专注于LED资料检测的公司出来后,把许多经历理论化,经过分工协作来自不同专业的团队、高精密的检测设备,调集职业失效案例大数据的基础上,得出更加准确的定论。
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