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技术论:LED芯片失效和封装失效的原因分析

2017-10-12 13:30 来源:互联网 编辑:Janet

LED照明和背光灯技术在近十几年已经取得了显著的进步,作为公认的新型下一代绿色光源,LED光源已出现在传统照明等领域,但LED光源尚存在很多没有解决的问题。

其中包括一致性较差、成本较高和可靠性差等,其中最主要的问题就是稳定性和可靠性问题。虽然目前预测LED光源的寿命超过5万小时。但这个寿命指的是理论寿命,光源在25℃下的使用寿命。在实际使用过程中,会遇到高温、高湿等恶劣环境,放大LED光源缺陷,加速材料老化,使LED光源快速失效。

LED芯片失效和封装失效的原因分析

失效模式的物理机理

LED灯珠是一个由多个模块组成的系统。每个组成部分的失效都会引起LED灯珠失效。 从发光芯片到LED灯珠,失效模式有将近三十种,如表1,LED灯珠的失效模式表所示。这里将LED从组成结构上分为芯片和外部封装两部分。 那么, LED失效的模式和物理机制也分为芯片失效和封装失效两种来进行讨论。

LED灯珠失效模式

表1 LED灯珠失效模式

引起LED芯片失效的因素主要包括:静电、电流和温度。

静电放电可释放瞬间超高电压,给LED芯片带来很大的危害,ESD导致的LED芯片失效分为软失效和硬失效两种模式。由静电带来的高电压/电流导致LED芯片短路成为硬失效模式。LED芯片短路的原因是过高的电压使电解质破裂,或者过高的电流密度是芯片中产生电流通路。

静电释放稍微低一些的电压/电流会导致LED芯片的软失效。软失效通常伴随着芯片反向漏电流的减小,这可能是由于高反向电流使一部分漏电流的路径消失引起的。相比于垂直LED芯片,静电对水平LED芯片的危害较大。因为水平LED芯片的电极在芯片同一侧,静电产生的瞬间高电压更容易使芯片上的电极短路,从而引起LED芯片失效。

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