探討LED死燈的原因

我們經(jīng)常會碰到LED不亮的情況，封裝企業(yè)、應(yīng)用企業(yè)以及使用的單位和個人，都有可能碰到，這就是行業(yè)內(nèi)的人說的死燈現(xiàn)象。

究其原因不外是兩種情況：

1：LED的漏電流過大造成PN結(jié)失效，使LED燈點(diǎn)不亮，這種情況一般不會影響其它的LED燈的工作；

2：LED燈的內(nèi)部連接引線斷開，造成LED無電流通過而產(chǎn)生死燈，這種情況會影響其它的LED燈的正常工作，原因是由于LED燈工作電壓低（紅黃橙LED工作電壓1.8V—2.2V，藍(lán)綠白LED工作電壓2.8—3.2V），一般都要用串、并聯(lián)來聯(lián)接，來適應(yīng)不同的工作電壓，串聯(lián)的LED燈越多影響越大，只要其中有一個LED燈內(nèi)部連線開路，將造成該串聯(lián)電路的整串LED燈不亮，可見這種情況比第一種情況要嚴(yán)重的多。

LED死燈是影響產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性的關(guān)健，如何減少和杜絕死燈，提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，是封裝、應(yīng)用企業(yè)需要解決的關(guān)鍵問題。下面是對造成死燈的一些原因作一些分析探討，

　　1. 靜電對LED芯片造成損傷，使LED芯片的PN結(jié)失效，漏電流增大，變成一個電阻

　　靜電是一種危害極大的魔鬼，全世界因?yàn)殪o電損壞的電子元器件不計其數(shù)，造成數(shù)千萬美元的經(jīng)濟(jì)損失。所以防止靜電損壞電子元器件，是電子行業(yè)一項(xiàng)很重要的工作，LED封裝、應(yīng)用的企業(yè)千萬不要掉以輕心。任何一個環(huán)節(jié)出問題，都將造成對LED的損害，使LED性能變壞甚至失效。我們知道人體（ESD）靜電可以達(dá)到三千伏左右，足可以將LED芯片擊穿損壞，在LED封裝生產(chǎn)線，各類設(shè)備的接地電阻是否符合要求，這也是很重要的，一般要求接地電阻為4歐姆，有些要求高的場合其接地電阻甚至要達(dá)到≤2歐姆。這些要求都為電子行業(yè)的人們所熟悉，關(guān)健是在實(shí)際執(zhí)行時是否到位，是否有記錄。據(jù)筆者了解一般的民營企業(yè)，防靜電措施做得并不到位，這就是大多數(shù)企業(yè)查不到接地電阻的測試記錄，即使做了接地電阻測試也是一年一次，或幾年一次，或有問題時檢查一下接地電阻，殊不知接地電阻測試這是一項(xiàng)很重要的工作，每年至少4次（每季度測試一次），一些要求高的地方，每月就要作一次接地電阻測試。土壤電阻會隨著季節(jié)的變化而不同，春夏天雨水多，土壤濕接地電阻較容易達(dá)到，秋冬季干燥土壤水分少，接地電阻就有可能超過規(guī)定數(shù)值，作記錄是為了保存原始數(shù)據(jù)，做到日后有據(jù)可查。符合ISO2000質(zhì)量管理體系。測試接地電阻可以自行設(shè)計表格，接地電阻測試封裝企業(yè)、LED應(yīng)用企業(yè)都要做，只要將各種設(shè)備名稱填于表格內(nèi)，測出各設(shè)備的接地電阻記錄在案，測試人簽名即可存檔。

　　人體靜電對LED的損害也是很大的，工作時應(yīng)穿防靜電服裝，配帶靜電環(huán)，靜電環(huán)應(yīng)接地良好，有一種不須要接地的靜電環(huán)防靜電的效果不好，建議不使用配帶該種產(chǎn)品，如果工作人員違反操作規(guī)程，則應(yīng)接受相應(yīng)的警示教育，同時也起到告示他人的作用。人體帶靜電的多少，與人穿的不同面料衣服、及各人的體質(zhì)有關(guān)，秋冬季黑夜我們脫衣服就很容易看見衣服之間的放電現(xiàn)象，這種靜電放電的電壓就有三千伏。而碳化硅襯底芯片的ESD值只有1100伏，藍(lán)寶石襯底芯片的ESD值就更低，只有500—600伏。一個好的芯片或LED，如果我們用手去拿（身體未作任何防護(hù)措施），其結(jié)果就可想而知了，芯片或LED將受到不同程度的損害，有時一個好的器件經(jīng)過我們的手就莫名其妙的壞了，這就是靜電惹的禍。

　　封裝企業(yè)如果不嚴(yán)格按接地規(guī)程辦事，吃虧的是企業(yè)自己，將造成產(chǎn)品合格率下降，減少企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同樣應(yīng)用LED的企業(yè)如果設(shè)備和人員接地不良的話也會造成LED的損壞，返工在所難免。按照LED標(biāo)準(zhǔn)使用手冊的要求，LED的引線距膠體應(yīng)不少于3—5毫米，進(jìn)行彎腳或焊接，但大多數(shù)應(yīng)用企業(yè)都沒有做到這一點(diǎn)，而只是相隔一塊PCB板的厚度（≤2毫米）就直接焊接了，這也會對LED造成損害或損壞，因?yàn)檫^高的焊接溫度會對芯片產(chǎn)生影響，會使芯片特性變壞，降低發(fā)光效率，甚至損壞LED，這種現(xiàn)象屢見不鮮。有些小企業(yè)采用手工焊接，使用40瓦普通烙鐵，焊接溫度無法控制，烙鐵溫度在300—400℃以上，過高的焊接溫度也會造成死燈，LED引線在高溫下膨脹系數(shù)比在150℃左右的膨脹系數(shù)高好幾倍，內(nèi)部的金絲焊點(diǎn)會因?yàn)檫^大的熱脹冷縮將焊接點(diǎn)拉開，造成死燈現(xiàn)象。

　　2. LED燈內(nèi)部連線焊點(diǎn)開路造成死燈現(xiàn)象的原因分析

　　2.1 封裝企業(yè)生產(chǎn)工藝不建全，來料檢驗(yàn)手段落后，是造成LED死燈的直接原因

　　一般采用支架排封裝的LED，支架排是采用銅或鐵金屬材料經(jīng)精密模具沖壓而成，由于銅材較貴，成本自然就高，受市場激烈竟?fàn)幰蛩赜绊懀瑸榱私档椭圃斐杀荆袌龃蠖喽疾捎美滠埖吞间搸頉_壓LED支架徘，鐵的支架排要經(jīng)過鍍銀，鍍銀有兩個作用，一是為了防止氧化生銹，二是方便焊接，支架排的電鍍質(zhì)量非常關(guān)鍵，它關(guān)系到LED的壽命，在電鍍前的處理應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行，除銹、除油、磷化等工序應(yīng)一絲不茍，電鍍時要控制好電流，鍍銀層厚度要控制好，鍍層太厚成本高，太薄影響質(zhì)量。因?yàn)橐话愕腖ED封裝企業(yè)都不具備檢驗(yàn)支架排電鍍質(zhì)量的能力，這就給了一些電鍍企業(yè)有機(jī)可乘，使電鍍的支架排鍍銀層減薄，減少成本支出，一般封裝企業(yè)IQC對支架排檢驗(yàn)手段欠缺，沒有檢測支架排鍍層厚度和牢度的儀器，所以較容易蒙混過關(guān)。筆者見過有些支架排放在倉庫里幾個月后就生銹了，不要說使用了，可見電鍍的質(zhì)量有多差。用這樣的支架排做出來的產(chǎn)品是肯定用不長久的，不要說3—5萬小時，1萬小時都成問題。原因很簡單每年都有一段時間的南風(fēng)天，這樣的天氣空氣中濕度大，很容易造成電鍍差的金屬件生繡，使LED元件失效。即使封裝了的LED也會因鍍銀層太薄附著力不強(qiáng)，焊點(diǎn)與支架脫離，造成死燈現(xiàn)象。這就是我們碰到的使用得好好的燈不亮了，其實(shí)就是內(nèi)部焊點(diǎn)與支架脫離了。

　　2.2 封裝過程中每一道工序都必須認(rèn)真操作，任何一個環(huán)節(jié)疏忽都是造成死燈的原因

　　在點(diǎn)、固晶工序，銀膠（對于單焊點(diǎn)芯片）點(diǎn)得多與少都不行，多了膠會返到芯片金墊上，造成短路，少了芯片又粘不牢。雙焊點(diǎn)芯片點(diǎn)絕緣膠也是一樣，點(diǎn)多了絕緣膠會返上芯片的金墊上，造成焊接時的虛焊因而產(chǎn)生死燈。點(diǎn)少了芯片又粘不牢，所以點(diǎn)膠必須恰到好處，既不能多也不能少。焊接工序也很關(guān)鍵，金絲球焊機(jī)的壓力、時間、溫度、功率四個參數(shù)的配合都要恰到好處，除了時間固定外，其它三個參數(shù)是可調(diào)的，壓力的調(diào)節(jié)應(yīng)適中，壓力大容易壓碎芯片，太小則容易虛焊。焊接溫度一般調(diào)節(jié)在280℃為好，功率的調(diào)節(jié)是指超聲波功率調(diào)節(jié)，太大、太小都不好，以適中為度，總之，金絲球焊機(jī)各項(xiàng)參數(shù)的調(diào)節(jié)，以焊接好的材料，用彈簧力矩測試計檢測≥6克，即為合格。每年都要對金絲球焊機(jī)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)性檢測和校正，確保焊接參數(shù)處在最佳狀態(tài)。另外焊線的弧度也有要求，單焊點(diǎn)芯片的弧高為1.5-2個芯片厚度，雙焊點(diǎn)芯片弧高為2-3個芯片厚度，弧度的高低也會引起LED的質(zhì)量問題，弧高太低容易造成焊接時的死燈現(xiàn)象，弧高太大則抗電流沖擊差。