LED死燈原因分析探討

我們經常會碰到LED不亮的情況，封裝企業、應用企業以及使用的單位和個人，都有可能碰到，這就是行業內的人說的死燈現象。究其原因不外是兩種情況：

　　其一，LED的漏電流過大造成PN結失效，使LED燈點不亮，這種情況一般不會影響其它的LED燈的工作；

　　其二，LED燈的內部連接引線斷開，造成LED無電流通過而產生死燈，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,藍綠白LED工作電壓2.8-3.2V），一般都要用串、并聯來聯接，來適應不同的工作電壓，串聯的LED燈越多影響越大，只要其中有一個LED燈內部連線開路，將造成該串聯電路的整串LED燈不亮，可見這種情況比第一種情況要嚴重的多。

　　LED死燈是影響產品質量、可靠性的關健，如何減少和杜絕死燈，提高產品質量和可靠性，是封裝、應用企業需要解決的關鍵問題。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，全世界因為靜電損壞的電子元器件不計其數，造成數千萬美元的經濟損失。所以防止靜電損壞電子元器件，是電子行業一項很重要的工作，LED封裝、應用的企業千萬不要掉以輕心。任何一個環節出問題，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）靜電可以達到三千伏左右，足可以將LED芯片擊穿損壞，在LED封裝生產線，各類設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到≤2歐姆。

　　這些要求都為電子行業的人們所熟悉，關健是在實際執行時是否到位，是否有記錄。據筆者了解一般的民營企業，防靜電措施做得并不到位，這就是大多數企業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的變化而不同，春夏天雨水多，土壤濕接地電阻較容易達到，秋冬季干燥土壤水分少，接地電阻就有可能超過規定數值，作記錄是為了保存原始數據，做到日后有據可查。符合ISO2000質量管理體系。測試接地電阻可以自行設計表格，接地電阻測試封裝企業、LED應用企業都要做，只要將各種設備名稱填于表格內，測出各設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，工作時應穿防靜電服裝，配帶靜電環，靜電環應接地良好，有一種不須要接地的靜電環防靜電的效果不好，建議不使用配帶該種產品，如果工作人員違反操作規程，則應接受相應的警示教育，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、及各人的體質有關，秋冬季黑夜我們脫衣服就很容易看見衣服之間的放電現象，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（身體未作任何防護措施），其結果就可想而知了，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。

　　封裝企業如果不嚴格按接地規程辦事，吃虧的是企業自己，將造成產品合格率下降，減少企業的經濟效益，同樣應用LED的企業如果設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標準使用手冊的要求，LED的引線距膠體應不少于3-5毫米，進行彎腳或焊接，但大多數應用企業都沒有做到這一點，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，因為過高的焊接溫度會對芯片產生影響，會使芯片特性變壞，降低發光效率，甚至損壞LED,這種現象屢見不鮮。有些小企業采用手工焊接，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比在150℃左右的膨脹系數高好幾倍，內部的金絲焊點會因為過大的熱脹冷縮將焊接點拉開，造成死燈現象。

　　2、LED燈內部連線焊點開路造成死燈現象的原因分析

　　2.1封裝企業生產工藝不建全，來料檢驗手段落后，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，受市場激烈竟爭因素影響，為了降低制造成本，市場大多都采用冷軋低碳鋼帶來沖壓LED支架徘，鐵的支架排要經過鍍銀，鍍銀有兩個作用，一是為了防止氧化生銹，二是方便焊接，支架排的電鍍質量非常關鍵，它關系到LED的壽命，在電鍍前的處理應嚴格按操作規程進行，除銹、除油、磷化等工序應一絲不茍，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，太薄影響質量。

　　因為一般的LED封裝企業都不具備檢驗支架排電鍍質量的能力，這就給了一些電鍍企業有機可乘，使電鍍的支架排鍍銀層減薄，減少成本支出，一般封裝企業IQC對支架排檢驗手段欠缺，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。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，可見電鍍的質量有多差。用這樣的支架排做出來的產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，焊點與支架脫離，造成死燈現象。這就是我們碰到的使用得好好的燈不亮了，其實就是內部焊點與支架脫離了。

　　2.2封裝過程中每一道工序都必須認真操作，任何一個環節疏忽都是造成死燈的原因

　　在點、固晶工序，銀膠（對于單焊點芯片）點得多與少都不行，多了膠會返到芯片金墊上，造成短路，少了芯片又粘不牢。雙焊點芯片點絕緣膠也是一樣，點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生死燈。點少了芯片又粘不牢，所以點膠必須恰到好處，既不能多也不能少。

　　焊接工序也很關鍵，金絲球焊機的壓力、時間、溫度、功率四個參數的配合都要恰到好處，除了時間固定外，其它三個參數是可調的，壓力的調節應適中，壓力大容易壓碎芯片，太小則容易虛焊。焊接溫度一般調節在280℃為好，功率的調節是指超聲波功率調節，太大、太小都不好，以適中為度，總之，金絲球焊機各項參數的調節，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各項參數進性檢測和校正，確保焊接參數處在最佳狀態。另外焊線的弧度也有要求，單焊點芯片的弧高為1.5-2個芯片厚度，雙焊點芯片弧高為2-3個芯片厚度，弧度的高低也會引起LED的質量問題，弧高太低容易造成焊接時的死燈現象，弧高太大則抗電流沖擊差。

　　3、鑒別虛焊死燈的方法

　　將不亮的LED燈用打火機將LED引線加熱到200-300℃，移開打火機，用3伏扣式電池按正、負極連接LED,如果此時LED燈能點亮，但隨著引線溫度降低LED燈由亮變為不亮，這就證明LED燈是虛焊。加熱能點亮的理由是利用了金屬熱脹冷縮的原理，LED引線加熱時膨脹伸長與內部焊點接通，此時接通電源，LED就能正常發光，隨著溫度下降LED引線收縮回復到常溫狀態，與內部焊點斷開，LED燈就點不亮了，這種方法屢試都是靈驗的。

　　將這種虛焊的死燈兩引線焊在一根金屬條上，用較濃的硫酸浸泡，使LED外部膠體溶解，膠體全部溶解后取出，在放大鏡或顯微鏡下觀察各焊點的焊接情況，就可以找出是一焊還是二焊的問題，是金絲球焊機那個參數設置不對，還是其它原因，以便改進方法和工藝，防止虛焊的現象再次發生。

　　使用LED產品的用戶也會碰到死燈的現象，這就是LED產品使用一段時間后，發生死燈現象，死燈有兩種原因，開路性死燈是焊接質量不好，或支架電鍍的質量有問題，LED芯片漏電流增大也會造成LED燈不亮。現在很多LED產品為了降低成本沒有加抗靜電保護，所以容易出現被感應靜電損壞芯片的現象。下雨天打雷容易出現供電線路感應高壓靜電，以及供電線路疊加的尖峰脈沖，都會使LED產品遭受不同程度的損壞。

　　總之發生死燈的原因有很多，不能一一列舉，從封裝、應用、到使用各個環節都有可能出現死燈現象，如何提高LED產品的質量，是封裝企業以及應用企業要高度重視和認真研究的問題，從芯片、支架挑選，到LED封裝整個工藝流程都要按照ISO2000質量體系來進行運作。只有這樣LED的產品質量才可能全面的提高，才能做到長壽命、高可靠。在應用的電路設計上，選擇壓敏電阻和PPTC元件完善保護電路，增多并聯路數，采用恒流開關電源，增設溫度保護都是提高LED產品可靠性的有效措施。只要封裝、應用的企業嚴格按照ISO2000質量體系來運作，就一定能使LED的產品質量上一個新臺階。