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LED主要失效模式的改善措施

2011-10-12
  LED具有耗电量小、发光效率高、体积小等优点,是一种直接将电能转换为可见光和辐射能的发光器件,目前已经逐渐成为了一种新型高效节能产品,LED技术及光效都在不断的提升,现已被广泛应用于显示、照明、背光等诸多领域。
  一、LED失效模式
  LED失效模式主要有:芯片失效、封装失效、热过应力失效、电过应力失效以及装配失效,其中尤以芯片失效和封装失效最为常见。
  二、改善措施
  (1) 散热技术
  散热技术一直是影响LED应用的重要环节,如果LED器件不能够及时散热,就会导致芯片的结温严重升高,继而发光效率急剧下降,可靠性(如寿命、色移等)将变坏;于此同时,高温高热将使LED封装结构内部产生机械应力,可能进一步引发一系列的可靠性问题[5]。因此,在制造工艺上,可以选择导热性好的底座,并且使得LED的散热面积尽可能的大,从而增加器件的散热性能。
  (2) 防静电技术
  LED在使用中存在的一个很大问题就是静电效应,如果不处理好这一问题,就会严重影响到器件的寿命。因此,在LED设计时,要充分考虑到防静电的设计,以避免器件因为高静电电压造成击穿等失效现象。
  (3) 封装技术
  封装所用的环氧树脂材料,会因为光照以及温升而引起其光透过率的劣化,在使用中则表现为原本透明的环氧树脂材料发生褐变,影响器件原本的光谱功率分布。因此,在进行LED封装的时候,我们要严格控制固化的温度,避免在进行封装的时候,就已经造成了环氧树脂的提前老化。另一方面,为了防止器件发生腐蚀现象,在选择透明性好的封装材料的同时,要注意注塑过程中,尽量排干净材料内部的气泡,以减小水气的残留量,降低器件发生腐蚀的几率。
  (4) 优化制造工艺
  LED制造过程中需要合适的键合条件,若键合过大将会压伤芯片,反之则会造成器件的键合强度不足,使得器件容易脱松。因此,在保证器件键合强度的同时,需要尽量降低键合工艺对芯片造成的损伤,以达到优化键合工艺的目的。在进行芯片的粘接时,要求控制温度和时间在合适的范围之内,使得焊料达到致密,无空洞,残余应力小等工艺要求。
  (5) 合理筛选
  在LED出厂前,可以增加一道筛选工艺,就是对其中的一些样品进行合理的老化和筛选试验,剔除一些可能发生提前失效的器件,以降低LED在实际使用中的提前失效现象。
  为了提高LED的寿命,无论是在制造工艺上,还是在应用层面上,都需要更进一步的研究、探索和实践。随着LED技术的不断发展,必定还会有新的问题不断浮现。但是只要能够掌握LED失效的根本原因,就能在实践中确实改善LED器件的性能,将这种新型光源推广到应用领域的前端。

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