LED垂直芯片的致命伤

   2015-05-21 WhichLEDs22600
核心提示:通过对不良灯珠分析,在芯片侧面检测出异常银元素,并可观察到银颗粒从底部正极银胶区域以枝晶状延伸形貌逐渐扩散到芯片上部P-N结侧面附近,因此判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侧面发生离子迁移所造成。
  前段时间一位朋友告诉我,他们出了一批灯具给海外客户。客户反馈灯珠短路了。他们使用的是某知名品牌的垂直芯片的灯珠,拿到手一看,外观良好,无损坏迹象。

  将样品溶解开后发现,金线焊接良好,电极附近有烧黑迹象。

  通过放大看,每颗失效的LED都有烧黑的现象,烧毁位置都在电极附近。

  造成这种短路的可能情况:

  1、电压瞬间太大,击穿PN结。

  2、芯片表面粗化处理在电极区域没做好,导致欧姆接触不良。

  3、外延缺陷,在做粗化时间放大了缺陷。

  那么,垂直芯片还有什么致命伤呢?

  刚好看到金鉴检测推送的一篇文章:

  某客户用硅胶封装,导电银胶粘结的垂直倒装光源出现漏电现象,委托金鉴查找原因。金鉴通过对不良灯珠分析,在芯片侧面检测出异常银元素,并可观察到银颗粒从底部正极银胶区域以枝晶状延伸形貌逐渐扩散到芯片上部P-N结侧面附近,因此金鉴判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侧面发生离子迁移所造成。银离子迁移现象是在在产品使用过程中逐渐形成的,随着迁移现象的加重,最终银离子会导通芯片P-N结,造成芯片侧面存在低电阻通路,导致芯片出现漏电流异常,严重情况下甚至造成芯片短路。银迁移的原因是多方面的,但主要原因是银基材料受潮,银胶受潮后,侵入的水分子使银离子化,并在由下到上垂直方向电场作用下沿芯片侧面发生迁移。因此金鉴检测建议客户慎用硅胶封装、银胶粘结垂直倒装芯片的灯珠,选用金锡共晶的焊接方式将芯片固定在支架上,并加强灯具防水特性检测。

在大量LED失效案例总结的基础上,发现用硅胶封装、银胶粘结的垂直倒装芯片易出现漏电现象。这是因为,硅胶具有吸水透气的物理特性,易使导电银胶受潮,水分子侵入后在含银导体表面电解形成氢离子和氢氧根离子,银胶中的银在直流电场及氢氧根离子的作用下被离子化后产生正价银离子。同时,又由于该类垂直倒装芯片的阳极在底面、阴极在顶部,电流几乎从下到上垂直流经芯片,正价银离子顺电流方向芯片上部发生迁移,在芯片侧面形成枝晶状迁移路径,并最终桥连LED有源区P-N结,从而使芯片处于离子导电状态,造成漏电甚至短路故障。

  还记得之前做显示屏用的RGB灯珠时,红光容易开路死灯,造成客诉。红光是垂直芯片,采用银胶固定。受潮后会出现银胶和支架有裂开迹象。

  显示屏行业规避这个问题的方法是:在红光点银胶附件区域增加一根焊线。这个方法简单有效。

  简单的总结一下:

  对于封装厂而言:
              1、控制银胶的点胶量和爬胶形状。

  2、增加一根底线。

  3、共晶处理(传统IC有很多这样操作)。

  对于应用厂而言:1、电源的纹波要严格控制。

  2、灯珠来料检验要加强。

  3、灯珠使用前注意除湿处理。 
任何一种芯片形式都有其优点和确定,不要盲目崇拜。最适用的就是最好的。灯珠的检验,不仅仅只是个光通量,电压、光效而已。使用条件和使用环境要注意。

 
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