五邑大學(xué),應(yīng)用物理,光電工程,綠色光源,LED封裝技術(shù),LED封裝技術(shù)(第六講)

1、LED封裝技術(shù)第六講第六講LED常見可靠性問題常見可靠性問題主要內(nèi)容主要內(nèi)容一一 LED的壽命定義及測量方法的壽命定義及測量方法二二 LED壽命測量方法壽命測量方法三三 LEDLED器件常見的失效模式器件常見的失效模式 1.芯片；芯片； 2.連接；連接； 3.封裝封裝四四 LED燈具的失效燈具的失效一一 LED壽命的定義壽命的定義LED很少完全失效。根據(jù)結(jié)構(gòu)和使用的不同，LED的壽命從3個月到50000-70000小時不等。LED的壽命用光通維持率測量，它是發(fā)光強度減弱的趨勢。固態(tài)照明系統(tǒng)和技術(shù)聯(lián)盟（ASSIST）定義LED壽命：在室溫下，光輸出下降到50%（L50：顯示產(chǎn)業(yè)）或70%（L70

2、：照明產(chǎn)業(yè)）的時間。二二 LED壽命測量方法壽命測量方法溫度加速試驗用于替換常溫下試驗，以加速預(yù)測LED壽命。壽命預(yù)測通常使用Arrihenius模型。Arrihenius模型預(yù)測LED壽命有幾個變量如：壽命外推的指數(shù)因子、激活能，忽略了溫度之外的其他失效機理。二二 LED壽命測量方法壽命測量方法 LED典型的測試分為工作壽命測試和環(huán)境測試。 工作壽命測試在不同環(huán)境溫度下，LED加上電負載，在LED內(nèi)部部件上增加焦耳熱。LED工作壽命測試包括室溫測試、高溫測試、低溫測試、高濕/高溫測試、溫度濕度循環(huán)測試和開關(guān)測試。 環(huán)境測試在非工作壽命下測試。通常包括回流焊測試、熱沖擊測試、溫度循環(huán)測試、濕阻

3、性循環(huán)測試、高溫存儲測試、高溫高濕存儲測試、低溫存儲測試、振動測試和靜電放電測試。注意光通量是測量LED壽命的最重要指標，但不是唯一的顏色的漂移、電性能的改變等等開路、短路等災(zāi)難性失效三三 LEDLED器件常見的失效模式器件常見的失效模式LED芯片是半導(dǎo)體材料，其發(fā)光的核心在于半導(dǎo)體的PN結(jié)；LED的封裝類似于微電子器件封裝；LED中也有一些獨特的功能、材料和界面，牽涉到獨特地失效模式和機理，可以分為芯片、連接和封裝等三類。1.芯片相關(guān)的失效芯片相關(guān)的失效 1）芯片微裂痕）芯片微裂痕 結(jié)果：光通量下降結(jié)果：光通量下降 形成原因：環(huán)境溫度過高、大電流引起的焦耳形成原因：環(huán)境溫度過高、大電流引起的

4、焦耳熱、不良的切割和拋光工藝熱、不良的切割和拋光工藝1.芯片相關(guān)的失效芯片相關(guān)的失效 2）缺陷和位錯的產(chǎn)生和移動）缺陷和位錯的產(chǎn)生和移動 結(jié)果：光通量下降、反向漏電流增加、并聯(lián)電結(jié)果：光通量下降、反向漏電流增加、并聯(lián)電阻增加阻增加 形成原因：大電流引起的焦耳熱形成原因：大電流引起的焦耳熱1.芯片相關(guān)的失效芯片相關(guān)的失效 3）雜質(zhì)擴散）雜質(zhì)擴散 結(jié)果：光通量下降、串聯(lián)電阻增加、電流增加結(jié)果：光通量下降、串聯(lián)電阻增加、電流增加 形成原因：形成原因： PN摻雜工藝不合理；摻雜工藝不合理； 環(huán)境溫度過高；環(huán)境溫度過高； 大電流引起的焦耳熱大電流引起的焦耳熱2.連接相關(guān)的失效連接相關(guān)的失效1）金球脫裂）

5、金球脫裂 結(jié)果：開路，無光輸出結(jié)果：開路，無光輸出 形成原因：形成原因： 熱循環(huán)導(dǎo)致的變形；材料性能不匹配；有害氣熱循環(huán)導(dǎo)致的變形；材料性能不匹配；有害氣體滲入體滲入2.連接相關(guān)的失效連接相關(guān)的失效2）電應(yīng)力導(dǎo)致的金線斷裂）電應(yīng)力導(dǎo)致的金線斷裂 結(jié)果：開路，無光輸出結(jié)果：開路，無光輸出 形成原因：形成原因： 過大的驅(qū)動電流；過大的脈沖電流過大的驅(qū)動電流；過大的脈沖電流3）靜電擊穿）靜電擊穿 結(jié)果：開路，無光輸出結(jié)果：開路，無光輸出 形成原因：形成原因： 材料導(dǎo)熱能力太差；過大的反向電壓材料導(dǎo)熱能力太差；過大的反向電壓2.連接相關(guān)的失效連接相關(guān)的失效4）電極材料層間擴散）電極材料層間擴散 結(jié)果：

6、光輸出下降，增結(jié)果：光輸出下降，增加并聯(lián)電阻、短路加并聯(lián)電阻、短路 形成原因：形成原因： 過大的驅(qū)動電流；過大過大的驅(qū)動電流；過大的脈沖電流；高溫的脈沖電流；高溫3.封裝相關(guān)的失效封裝相關(guān)的失效1）封裝膠碳化）封裝膠碳化 結(jié)果：光輸出下降結(jié)果：光輸出下降 形成原因：形成原因：過大電流引起的焦耳熱或者過高的溫度過大電流引起的焦耳熱或者過高的溫度3.封裝相關(guān)的失效封裝相關(guān)的失效2）封裝材料分層）封裝材料分層 結(jié)果：光輸出下降結(jié)果：光輸出下降 形成原因：形成原因：材料特性失配、層間污染、有毒氣體滲入材料特性失配、層間污染、有毒氣體滲入3.封裝相關(guān)的失效封裝相關(guān)的失效3）封裝材料變黃）封裝材料變黃 結(jié)

7、果：光輸出下降、顏色改變結(jié)果：光輸出下降、顏色改變 形成原因：形成原因：長期長期UV照射、熒光粉滲出、大電流引起的焦照射、熒光粉滲出、大電流引起的焦耳熱、環(huán)境溫度過高耳熱、環(huán)境溫度過高4）焊接點疲勞）焊接點疲勞 結(jié)果：光輸出下降、正向電壓增加結(jié)果：光輸出下降、正向電壓增加 形成原因：形成原因：材料特性失配、熱循環(huán)導(dǎo)致的大溫度梯度材料特性失配、熱循環(huán)導(dǎo)致的大溫度梯度3.封裝相關(guān)的失效封裝相關(guān)的失效5）透鏡開裂）透鏡開裂 結(jié)果：光輸出下降結(jié)果：光輸出下降 形成原因：形成原因：環(huán)境溫度過高、熱設(shè)計不合理、有毒氣體滲環(huán)境溫度過高、熱設(shè)計不合理、有毒氣體滲入入3.封裝相關(guān)的失效封裝相關(guān)的失效6）熒光粉熱淬滅）熒光粉熱淬滅 結(jié)果：光輸出下結(jié)果：光輸出下降、光譜展寬（顏色降、光譜展寬（顏色改變）改變） 形成原因：形成原因：大電流引起的焦大電流引起的焦耳熱或者環(huán)境溫度過耳熱或者環(huán)境溫度過高高四四 LED燈具的失效燈具的失效LED Lamps: 實際中很少損壞，在設(shè)計良好的系