談到LED失效,人們首先會想到正常電流驅動下出現的死燈不亮現象,或者僅僅發(fā)出微弱光線。事實上,這已是失效類型達到最嚴重的程度,稱為災難失效。相反,如果LED產品在平時使用中,一些關鍵參數特性偏離出可接受限度,例如永久性光輸出衰減,色溫漂移,顯色指數下降等,我們稱之為參數失效。
談到LED失效,人們首先會想到正常電流驅動下出現的死燈不亮現象,或者僅僅發(fā)出微弱光線。事實上,這已是失效類型達到最嚴重的程度,稱為災難失效。相反,如果LED產品在平時使用中,一些關鍵參數特性偏離出可接受限度,例如永久性光輸出衰減,色溫漂移,顯色指數下降等,我們稱之為參數失效。 單獨從裸晶芯片(即磊晶晶粒)上考慮,出現LED產品參數失效機率很低,因為它屬于一種性質很穩(wěn)定的固態(tài)化合物,在規(guī)范的條件下使用,不易損壞,而處于一般應用環(huán)境也不起化學反應,因此擁有較長的壽命。然而,為使該芯片發(fā)光,必須將它黏貼在特定的載臺(即支架或基板)上并以金屬線或焊錫等材料連接晶粒正負極,然后用高分子材料與發(fā)光材料混合包覆在整個載臺,這就是所謂封裝制程,經過這段制程后的LED燈珠,包覆在芯片的封裝材料極容易遭受損傷,因此,各種LED參數失效歸因于封裝材料的破壞和劣化。
大部分參數失效過程是一個漸變的過程,并且在開始時候不能立刻被察覺,它屬于一種存在的隱患,稱之為隱性失效。經過一段時間,重要材料遭到徹底破壞,最終演變成災難失效。硫化現象就屬于這種隱性失效。
硫化原因:
目前應用端出現的LED黑化現象是由于支架鍍銀層發(fā)生硫化的不良表現,從統(tǒng)計的所有硫化案例來看,該不良主要發(fā)生于TP白光系列產品中。硫化現象的發(fā)生與選用哪款LED芯片沒有必然聯系,大部分硫化不良主要發(fā)生于硅膠工藝(-S)封裝的LED產品中,-S1硅樹脂工藝發(fā)生硫化的幾率則相對較低。
支架底部變黑的原因是外界的硫離子S2以空氣中的水分子作為載體侵入LED燈內部支架Ag層,在一定條件下生成硫化物導致。從發(fā)生的各種不良案例來看,支架銀層硫化的強烈、快慢程度與硫含量、以及溫度、時間具有直接關系。該些硫化物質或顆粒經EDS分析發(fā)現除了大量Ag(銀)的信號之外,其次S(硫)的信號也非常明顯,因此可以確定黑化問題是因為Ag1+與s2Q產生反應所造成之化學反應;銀對硫有很強的親和力,加熱時可以與硫直接化合成Ag2S。
LED 的硫化是由于環(huán)境中的硫(S²ˉ)元素通過滲透進入 LED 支架內部,在一定溫、濕度條件下(熱量促使分子運動加?。?,-2 價的硫與+1 價的銀發(fā)生化學反應生成黑色 Ag2S 的過程。因為結構、及工藝方面的原因。 硫化反應方程式:Ag2S 《=》2Ag(1+) + S(2-)
LED 發(fā)生硫化的危害:發(fā)生硫化后的 LED 早期表現為支架功能區(qū)黑化,光通量嚴重下降,色溫出現明顯漂移。由于硫化銀的電導率隨溫度升高而迅速增加,在出現硫化的 LED 使用過程中,部分可能會產生漏電現象,尤其是封裝的晶片為小尺寸或者 PN 結靠近底端的一類產品。而隨著支架銀層被硫化程度的加重,LED 最終將會完全失效,出現死燈問題。
防硫化失效措施
從硫化失效分析過程和可靠性測試,總結一些防硫化措施:
1.LED應用產品應減少或替代含硫物質材料,例如橡膠制品、硫磺皂等。避免與含硫或氧化物質存放于同一空間環(huán)境。
2.選用有質量保證的PCB板材,焊料,及其它配套輔料,避免含硫物質殘留PCB板上。
3.在PCB回流焊接完成后,通過對焊點位置進行清潔處理,消除或降低表面殘留。清洗劑避免用酸性含硫的粘合膠,溶劑。
4. 封裝工藝采用分子間隙小、氣密性好、抗硫化能力高的改性硅樹脂。





