于LED產(chǎn)業(yè)的科研檢測(cè)機(jī)構(gòu)，能夠?qū)ED進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)，致力于為客戶提供高質(zhì)量的測(cè)試服務(wù)，為L(zhǎng)ED在各個(gè)領(lǐng)域的可靠應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)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(guò)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(duì)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(shí)，較大的引腳間距會(huì)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(zhǎng)晶過(guò)程中，外延片會(huì)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(huì)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(gè)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(huì)導(dǎo)致有害化學(xué)物質(zhì)殘留。在LED通電工作時(shí)，這些殘留物會(huì)與電極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而引發(fā)死燈、光衰、暗亮、發(fā)黑等不良現(xiàn)象。因此，對(duì)芯片化學(xué)物殘留的檢測(cè)對(duì)LED封裝廠至關(guān)重要。

4.芯片物理?yè)p傷

LED芯片的物理?yè)p傷會(huì)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(huì)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(duì)焊點(diǎn)可靠性的影響同樣不可忽視：電極蒸鍍不牢固會(huì)導(dǎo)致焊線后電極脫落；電極可焊性差會(huì)造成焊球虛焊；存儲(chǔ)不當(dāng)引發(fā)的電極表面氧化或污染等問(wèn)題，都會(huì)影響金屬原子擴(kuò)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(wèn)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(lái)料管控不嚴(yán)，使用含氯超標(biāo)的膠水，鋁反射層就會(huì)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(guò)薄

目前市場(chǎng)上大多采用銅作為L(zhǎng)ED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(guò)薄會(huì)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(kuò)散滲透至銀層表面所致。

銅的氧化特性會(huì)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(shí)，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(huì)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(duì)含硫環(huán)境特別敏感。含硫氣體會(huì)通過(guò)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(huì)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(huì)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(huì)干擾檢測(cè)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(cè)手段，并結(jié)合可靠性對(duì)比試驗(yàn)和專業(yè)分析知識(shí)。金鑒實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)操作，確保每一個(gè)測(cè)試環(huán)節(jié)都精準(zhǔn)無(wú)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(xì)小，鍍層越致密、平滑，防護(hù)性能也越高。優(yōu)質(zhì)電鍍層應(yīng)結(jié)晶細(xì)致、均勻連續(xù)，無(wú)污染物、斑點(diǎn)、黑點(diǎn)、燒焦、粗糙、針孔、麻點(diǎn)、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(hù)性能隨厚度增加而提高。如果厚度不均勻，最薄處會(huì)首先被破壞，導(dǎo)致整個(gè)鍍層失去保護(hù)作用。若鍍層孔隙率較高，氧氣等腐蝕性氣體會(huì)通過(guò)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(huì)通過(guò)孔隙進(jìn)入腐蝕銅基體

5.有機(jī)物污染

還指出，因?yàn)殡婂冞^(guò)程中會(huì)用到各種含有機(jī)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(jī)物在光源點(diǎn)亮?xí)r，會(huì)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(huì)使PPA的塑料性能降低，從而產(chǎn)生以下問(wèn)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(jī)械強(qiáng)度下降；與金屬和硅膠結(jié)合性差，匹配度低。這些潛在問(wèn)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(chǔ)和使用過(guò)程中特別關(guān)注。

2.熒光粉自發(fā)熱的機(jī)制

熒光粉自發(fā)熱機(jī)制導(dǎo)致其層內(nèi)溫度往往高于LED芯片p-n結(jié)。這是因?yàn)闊晒夥鄣霓D(zhuǎn)換效率無(wú)法達(dá)到100%，吸收的部分藍(lán)光轉(zhuǎn)化成黃光的同時(shí)，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(huì)在局部區(qū)域累積，形成高溫點(diǎn)。LED光密度越大，熒光粉發(fā)熱量越高。當(dāng)熒光粉溫度達(dá)到450攝氏度以上時(shí)，會(huì)導(dǎo)致周邊硅膠碳化發(fā)黑。一旦開(kāi)始碳化，該區(qū)域光轉(zhuǎn)化效率進(jìn)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(kuò)大。

固晶膠

1.銀膠剝離

導(dǎo)電銀膠的基體是環(huán)氧樹(shù)脂類材料，其熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)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(wèn)題尤為突出，溫度變化越劇烈，影響越嚴(yán)重。當(dāng)拉力超過(guò)膠體本身的拉伸斷裂強(qiáng)度時(shí)，膠體就會(huì)開(kāi)裂。固晶膠在界面處剝離會(huì)導(dǎo)致散熱急劇惡化，芯片熱量無(wú)法導(dǎo)出，結(jié)溫快速升高，大幅加速光衰進(jìn)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(guò)快會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品掛漿時(shí)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(huì)直接影響器件的散熱性能、粘接強(qiáng)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(guò)對(duì)不良燈珠分析，在芯片側(cè)面檢測(cè)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(kuò)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(lái)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(guò)程中逐漸形成的，隨著遷移加劇，銀離子最終會(huì)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(shí)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(chǎng)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(jī)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(jī)硅固化不完全，會(huì)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(cè)表明，純硅膠到400度才開(kāi)始裂解，但添加了環(huán)氧樹(shù)脂的改性硅膠的耐熱性會(huì)被拉低到環(huán)氧樹(shù)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(shí)，會(huì)出現(xiàn)膠體發(fā)黃、發(fā)黑、開(kāi)裂、死燈等現(xiàn)象。

2.膠水固化不良

LED封裝用有機(jī)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(jī)硅固化不完全，則會(huì)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(jī)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(jī)化合物。要注意下面這些物料：

? 有機(jī)橡膠：硫磺硫化橡膠例如手套

? 環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂：胺類、異氰酸脂類固化劑

? 綜合型有機(jī)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(qiáng)耐熱劑、紫外線吸收劑等

? 鍍銀，鍍金表面（制造時(shí)的電鍍液是主要原因）

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

3.封裝膠線膨脹系數(shù)過(guò)大

在燈珠的冷熱沖擊使用環(huán)境中，熱應(yīng)力問(wèn)題會(huì)加劇，溫度變化越劇烈，影響越嚴(yán)重。當(dāng)拉力超過(guò)膠體本身的拉伸斷裂強(qiáng)度時(shí)，膠體就會(huì)開(kāi)裂。

4.膠水含氯

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

環(huán)氧樹(shù)脂中的氯不僅會(huì)對(duì)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(shù)脂固化。氯含量是環(huán)氧樹(shù)脂的重要指標(biāo)，包括有機(jī)氯和無(wú)機(jī)氯。無(wú)機(jī)氯影響固化樹(shù)脂的電性能，有機(jī)氯含量標(biāo)志著分子中未起閉環(huán)反應(yīng)的氯醇基團(tuán)含量，應(yīng)盡可能降低，否則會(huì)影響樹(shù)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(diǎn)，但價(jià)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(guò)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(shí)間延長(zhǎng)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(zhǎng)度26.37m、直徑50μm（2mil）的金線，或長(zhǎng)度105.49m、直徑25μm（1mil）的金線。如果打線長(zhǎng)度固定，來(lái)料金線直徑減半，測(cè)得電阻僅為正常的四分之一。

對(duì)供應(yīng)商而言，金線直徑越細(xì)，成本越低，在售價(jià)不變時(shí)利潤(rùn)更高。而對(duì)使用金線的LED客戶來(lái)說(shuō)，采購(gòu)?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(xiǎn)，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(jiǎn)單檢測(cè)難以發(fā)現(xiàn)這一問(wèn)題，在此金鑒可以提供金線直徑的來(lái)料檢測(cè)。

3.表面缺陷

（1）絲材表面應(yīng)無(wú)超過(guò)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(guò)程，絲材表面出現(xiàn)的表面缺陷，會(huì)導(dǎo)致電流密度加大，使損傷部位易被燒毀，同時(shí)抗機(jī)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(wú)油污、銹蝕、塵埃及其他粘附物，這些會(huì)降低金線與LED芯片之間、金線與支架之間的鍵合強(qiáng)度。

4.拉斷負(fù)荷和延伸率過(guò)低

能承受樹(shù)脂封裝時(shí)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(shí)，金線的破斷力和延伸率對(duì)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(huì)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(huì)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。