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分析LED灯珠封装产品失效的原因

2011-08-24
       LED的发光源是由III-V固态化合物所构成,其本身性质很安定,在产品所规范的条件下使用并不易损坏。针对LED灯珠封装产品失效的分析:LED chip本身很强壮,但包覆chip的封装材料却易遭受损伤。总而言之,LED灯珠失效多归因于封装材料的破坏或劣化所导致。
       LED产品的失效,起因可能来自于该产品的任何一个部份,故必须抽丝剥茧方能找到真正的失效原因。若要充分解析这类失效,牵涉到光学、化学、材料学、电子物理学等领域的专业知识,并搭配精密的仪器与丰富的实务经验,才能确认失效点并推导真因,进而提出改善对策。
       1. 不亮:这种失效是指LED通电后完全不发光。一般而言,失效原因一:导电路径上的“断路(open)”,确认断路的方法也十分简易,以常见的三用电表就可验证。失效原因二:“短路(short)”,这是因为电流未确实通过LED chip,而是流经”旁门左道”,故LED灯粒自然不会发光,其它原因:打线偏移、黏晶胶爬胶等等。这种失效须利用I-V curve(电流-电压图)来判定,如果失效点无法从外观上检查到,故需先以X-ray来确认;或是化学溶液去除LED封装材料后,再使用光学(OM)或电子显微镜(SEM)仔细检查。
       2. 变色:是指LED不点亮的状况下,外观颜色或胶材透明度与新品不同,用肉眼即可看出,通常在产品使用一段时间或在做完可靠度试验后发生。一般说来,变色区域大致可区分为发生在导线架或封装胶材两类,若发生在导线架,通常是因为表面与环境中的化学物质发生反应。若是封装用的胶材发生变色,则属于高分子材料的劣化现象。
       3. 光衰:指LED发出的光强度低于新品。光衰程度已成为评判LED照明产品寿命的重要指标,所以这类失效的分析就相当重要。本类失效的分析非常复杂,因为影响光强度的因素非常多。分析的手法包括有:非破坏检测,如外观检查、LED电性曲线、积分球的光学特性等等。接着进行破坏性分析,利用样品制备技术制作出适合的分析样品,再辅以各种仪器加以验证,方能到真因。
       4. ESD失效:这是一种静电放电所引起的chip破坏,静电的放电可能产生半导体接合点(junction)立即的失效或特性的永久漂移及潜在的损坏都会导致衰减的速率增加。做好生产线静电防护措施才是最佳解决之道。
       5. 其他:突然间的失效常常是因为热应力所致。
       LED灯珠在应用时涉及到光、电、热等现象,失效的原因复杂多样,不同生产厂家的产品采用的LED chip与封装结构也各不相同,分析LED灯珠封装产品失效的原因应结合优良的样品制作技术、完整的分析仪器加上丰富的经验综合判断。   

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