全方位解讀LED死燈的多種原因
發布時間:2012-04-12
中心議題:
- 靜電對LED芯片造成損傷
- LED燈內部連線焊點開路造成死燈現象的原因分析
- 鑒別虛焊死燈的方法
解決方案:
- 封裝過程中每一道工序都必須認真操作
- 每年都要對金絲球焊機各項參數進性檢測和校正
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他的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,這種情況會影響其他的LED燈的正常工作,原因是由於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、並聯來聯接,來適應不同的工作電壓,串聯的LED燈越多影響越大,隻要其中有一個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死燈是影響產品品質、可靠性的關健,如何減少和杜絕死燈,提高產品品質和可靠性,是封裝、應用企業需要解決的關鍵問題。下麵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jie失shi效xiao,漏lou電dian流liu增zeng大da,變bian成cheng一yi個ge電dian阻zu靜jing電dian是shi一yi種zhong危wei害hai極ji大da的de魔mo鬼gui,全quan世shi界jie因yin為wei靜jing電dian損sun壞huai的de電dian子zi元yuan器qi件jian不bu計ji其qi數shu,造zao成cheng數shu千qian萬wan美mei元yuan的de經jing濟ji損sun失shi。所suo以yi防fang止zhi靜jing電dian損sun壞huai電dian子zi元yuan器qi件jian,是shi電dian子zi行xing業ye一yi項xiang很hen重zhong要yao的de工gong作zuo,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ju了le解jie一yi般ban的de民min營ying企qi業ye,防fang靜jing電dian措cuo施shi做zuo得de並bing不bu到dao位wei,這zhe就jiu是shi大da多duo數shu企qi業ye查zha不bu到dao接jie地di電dian阻zu的de測ce試shi記ji錄lu,即ji使shi做zuo了le接jie地di電dian阻zu測ce試shi也ye是shi一yi年nian一yi次ci,或huo幾ji年nian一yi次ci,或huo有you問wen題ti時shi檢jian查zha一yi下xia接jie地di電dian阻zu,殊shu不bu知zhi接jie地di電dian阻zu測ce試shi這zhe是shi一yi項xiang很hen重zhong要yao的de工gong作zuo,每mei年nian至zhi少shao 4次(每季度測試一次),一(yi)些(xie)要(yao)求(qiu)高(gao)的(de)地(di)方(fang),每(mei)月(yue)就(jiu)要(yao)作(zuo)一(yi)次(ci)接(jie)地(di)電(dian)阻(zu)測(ce)試(shi)。土(tu)壤(rang)電(dian)阻(zu)會(hui)隨(sui)著(zhe)季(ji)節(jie)的(de)變(bian)化(hua)而(er)不(bu)同(tong),春(chun)夏(xia)天(tian)雨(yu)水(shui)多(duo),土(tu)壤(rang)濕(shi)接(jie)地(di)電(dian)阻(zu)較(jiao)容(rong)易(yi)達(da)到(dao),秋(qiu)冬(dong)季(ji)幹(gan)燥(zao)土(tu)壤(rang)水(shui)分(fen)少(shao),接(jie)地(di)電(dian)阻(zu)就(jiu)有(you)可(ke)能(neng)超(chao)過(guo)規(gui)定(ding)數(shu)值(zhi),作(zuo)記(ji)錄(lu)是(shi)為(wei)了(le)保(bao)存(cun)原(yuan)始(shi)資(zi)料(liao),做(zuo)到(dao)日(ri)後(hou)有(you)據(ju)可(ke)查(zha)。符(fu)合(he)ISO2000品質管製體係。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,隻要將各種設備名稱填於表格內,測出各設備的接地電阻記錄在案,測試人簽名即可存盤。
人體靜電對LEDdesunhaiyeshihendade,gongzuoshiyingchuanfangjingdianfuzhuang,peidaijingdianhuan,jingdianhuanyingjiedilianghao,youyizhongbuxuyaojiedidejingdianhuanfangjingdiandexiaoguobuhao,jianyibushiyongpeidaigaizhongchanpin,ruguogongzuorenyuanweifancaozuoguicheng,zeyingjieshouxiangyingdejingshijiaoyu,tongshiyeqidaogaoshitarendezuoyong。rentidaijingdiandeduoshao,yurenchuandebutongmianliaoyifu、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。
而碳化矽襯底芯片的ESD值隻有1100伏,藍寶石襯底芯片的ESD值就更低,隻有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jiang受shou到dao不bu同tong程cheng度du的de損sun害hai,有you時shi一yi個ge好hao的de器qi件jian經jing過guo我wo們men的de手shou就jiu莫mo名ming其qi妙miao的de壞huai了le,這zhe就jiu是shi靜jing電dian惹re的de禍huo。封feng裝zhuang企qi業ye如ru果guo不bu嚴yan格ge按an接jie地di規gui程cheng辦ban事shi,吃chi虧kui的de是shi企qi業ye自zi己ji,將jiang造zao成cheng產chan品pin合he格ge率lv下xia降jiang,減jian少shao企qi業ye的de經jing濟ji效xiao益yi,同tong樣yang應ying用yongLED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於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,而隻是相隔一塊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,焊接溫度無法控製,烙鐵溫度在300-400℃以上,過高的焊接溫度也會造成死燈,LED引線在高溫下膨脹係數比在150℃左右的膨脹係數高好幾倍,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
來料檢驗手段落後,是造成LED死燈的直接原因一般采用支架排封裝的LED,支(zhi)架(jia)排(pai)是(shi)采(cai)用(yong)銅(tong)或(huo)鐵(tie)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)經(jing)精(jing)密(mi)模(mo)具(ju)衝(chong)壓(ya)而(er)成(cheng),由(you)於(yu)銅(tong)材(cai)較(jiao)貴(gui),成(cheng)本(ben)自(zi)然(ran)就(jiu)高(gao),受(shou)市(shi)場(chang)激(ji)烈(lie)竟(jing)爭(zheng)因(yin)素(su)影(ying)響(xiang),為(wei)了(le)降(jiang)低(di)製(zhi)造(zao)成(cheng)本(ben),市(shi)場(chang)大(da)多(duo)都(dou)采(cai)用(yong)冷(leng)軋(zha)低(di)碳(tan)鋼(gang)帶(dai)來(lai)衝(chong)壓(ya)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鏽,二是方便焊接,支架排的電鍍品質非常關鍵,它關係到LED的壽命,在電鍍前的處理應嚴格按操作規程進行,除鏽、除油、磷化等工序應一絲不苟,電鍍時要控製好電流,鍍銀層厚度要控製好,鍍層太厚成本高,太薄影響品質。因為一般的LED封(feng)裝(zhuang)企(qi)業(ye)都(dou)不(bu)具(ju)備(bei)檢(jian)驗(yan)支(zhi)架(jia)排(pai)電(dian)鍍(du)品(pin)質(zhi)的(de)能(neng)力(li),這(zhe)就(jiu)給(gei)了(le)一(yi)些(xie)電(dian)鍍(du)企(qi)業(ye)有(you)機(ji)可(ke)乘(cheng),使(shi)電(dian)鍍(du)的(de)支(zhi)架(jia)排(pai)鍍(du)銀(yin)層(ceng)減(jian)薄(bo),減(jian)少(shao)成(cheng)本(ben)支(zhi)出(chu),一(yi)般(ban)封(feng)裝(zhuang)企(qi)業(ye) 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。
youxiezhijiapaifangzaicangkulijigeyuehoujiushengxiule,buyaoshuoshiyongle,kejiandiandudepinzhiyouduocha。yongzheyangdezhijiapaizuochulaidechanpinshikendingyongbuchangjiude,buyaoshuo3-5萬小時,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LEDyehuiyinduyincengtaibofuzhelibuqiang,handianyuzhijiatuoli,zaochengsidengxianxiang。zhejiushiwomenpengdaodeshiyongdehaohaodedengbuliangle,qishijiushineibuhandianyuzhijiatuolile。
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(對於單焊點芯片)點dian得de多duo與yu少shao都dou不bu行xing,多duo了le膠jiao會hui返fan到dao芯xin片pian金jin墊dian上shang,造zao成cheng短duan路lu,少shao了le芯xin片pian又you粘zhan不bu牢lao。雙shuang焊han點dian芯xin片pian點dian絕jue緣yuan膠jiao也ye是shi一yi樣yang,點dian多duo了le絕jue緣yuan膠jiao會hui返fan上shang芯xin片pian的de金jin墊dian上shang,造zao成cheng焊han接jie時shi的de虛xu焊han因yin而er產chan生sheng死si燈deng。點dian少shao了le芯xin片pian又you粘zhan不bu牢lao,所suo以yi點dian膠jiao必bi須xu恰qia到dao好hao處chu,既ji不bu能neng多duo也ye不bu能neng少shao。焊han接jie工gong序xu也ye很hen關guan鍵jian,金jin絲si球qiu焊han機ji的de壓ya力li、時間、溫度、功(gong)率(lv)四(si)個(ge)參(can)數(shu)的(de)配(pei)合(he)都(dou)要(yao)恰(qia)到(dao)好(hao)處(chu),除(chu)了(le)時(shi)間(jian)固(gu)定(ding)外(wai),其(qi)他(ta)三(san)個(ge)參(can)數(shu)是(shi)可(ke)調(tiao)的(de),壓(ya)力(li)的(de)調(tiao)節(jie)應(ying)適(shi)中(zhong),壓(ya)力(li)大(da)容(rong)易(yi)壓(ya)碎(sui)芯(xin)片(pian),太(tai)小(xiao)則(ze)容(rong)易(yi)虛(xu)焊(han)。焊(han)接(jie)溫(wen)度(du)一(yi)般(ban)調(tiao)節(jie)在(zai)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。
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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的品質問題,弧高太低容易造成焊接時的死燈現象,弧高太大則抗電流衝擊差。
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引線收縮回複到常溫狀態,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wai部bu膠jiao體ti溶rong解jie,膠jiao體ti全quan部bu溶rong解jie後hou取qu出chu,在zai放fang大da鏡jing或huo顯xian微wei鏡jing下xia觀guan察cha各ge焊han點dian的de焊han接jie情qing況kuang,就jiu可ke以yi找zhao出chu是shi一yi焊han還hai是shi二er焊han的de問wen題ti,是shi金jin絲si球qiu焊han機ji那na個ge參can數shu設she置zhi不bu對dui,還hai是shi其qi他ta原yuan因yin,以yi便bian改gai進jin方fang法fa和he工gong藝yi,防fang止zhi虛xu焊han的de現xian象xiang再zai次ci發fa生sheng。
然而即使是中國電子展上的展品,在使用LED產品的用戶也會碰到死燈的現象,這就是LED產品使用一段時間後,發生死燈現象,死燈有兩種原因,開路性死燈是焊接品質不好,或支架電鍍的品質有問題,LED芯片漏電流增大也會造成LED燈不亮。現在很多LED產(chan)品(pin)為(wei)了(le)降(jiang)低(di)成(cheng)本(ben)沒(mei)有(you)加(jia)抗(kang)靜(jing)電(dian)保(bao)護(hu),所(suo)以(yi)容(rong)易(yi)出(chu)現(xian)被(bei)感(gan)應(ying)靜(jing)電(dian)損(sun)壞(huai)芯(xin)片(pian)的(de)現(xian)象(xiang)。下(xia)雨(yu)天(tian)打(da)雷(lei)容(rong)易(yi)出(chu)現(xian)供(gong)電(dian)線(xian)路(lu)感(gan)應(ying)高(gao)壓(ya)靜(jing)電(dian),以(yi)及(ji)供(gong)電(dian)線(xian)路(lu)疊(die)加(jia)的(de)尖(jian)峰(feng)脈(mai)衝(chong),都(dou)會(hui)使(shi)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產品的品質,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品質體係來進行運作。隻有這樣LED的產品品質才可能全麵的提高,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,增多並聯路數,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。隻要封裝、應用的企業嚴格按照ISO2000品質體係來運作,就一定能使LED的產品品質上一個新台階。
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