LED芯片失效分析

LED芯片作為L(zhǎng)ED光源最核心的部件，其質(zhì)量決定著產(chǎn)品的性能及可靠性。芯片制造工藝多達(dá)數(shù)十道甚至上百道，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸微?。ㄎ⒚准?jí)），任何一道工藝或結(jié)構(gòu)異常都會(huì)導(dǎo)致芯片失效。同時(shí)芯片較為脆弱，任何不當(dāng)使用都可能會(huì)損傷芯片，使得芯片在使用過(guò)程中出現(xiàn)失效。芯片失效涉及的分析非常復(fù)雜、需要的技術(shù)方法較多。
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金鑒實(shí)驗(yàn)室擁有一支經(jīng)驗(yàn)豐富的LED失效分析技術(shù)團(tuán)隊(duì)，針對(duì)LED芯片失效分析，金鑒實(shí)驗(yàn)室首先會(huì)明確分析對(duì)象的背景，確認(rèn)失效現(xiàn)象，接著制定LED失效分析方案，研究LED失效原因與機(jī)理，最后提出后續(xù)預(yù)防與改進(jìn)措施。

金鑒實(shí)驗(yàn)室綜合數(shù)千個(gè)失效分析案例，將LED芯片失效原因歸納為以下幾類：

1.封裝工藝影響

LED封裝主要用于保護(hù)LED芯片，封裝的質(zhì)量直接影響著芯片的使用。針對(duì)封裝工藝異常引起的芯片失效，金鑒實(shí)驗(yàn)室會(huì)對(duì)固晶工藝、引線鍵合工藝、燈珠氣密性等進(jìn)行全面評(píng)估，從宏觀和微觀分析出失效原因及失效機(jī)理，并為客戶提出改善方向。
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2.過(guò)電應(yīng)力

LED芯片對(duì)電較為敏感，超電流使用、靜電、雷擊、電網(wǎng)波動(dòng)、LED電源不良等都會(huì)產(chǎn)生過(guò)電應(yīng)力損傷芯片，導(dǎo)致芯片出現(xiàn)失效現(xiàn)象。針對(duì)過(guò)電應(yīng)力引起的芯片失效，金鑒實(shí)驗(yàn)室會(huì)找到過(guò)電應(yīng)力來(lái)源，并進(jìn)行失效現(xiàn)象重現(xiàn)，同時(shí)會(huì)為客戶提出改進(jìn)方向。
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3.外環(huán)境影響

LED芯片較為脆弱，環(huán)境中的水汽、腐蝕性氣體會(huì)使芯片出現(xiàn)漏電、電極腐蝕等問(wèn)題，芯片出現(xiàn)失效現(xiàn)象。LED芯片必須經(jīng)過(guò)封裝后才能使用，當(dāng)處于異常惡劣的外環(huán)境中時(shí)，一般的封裝體也無(wú)法對(duì)芯片形成有效的保護(hù)。金鑒實(shí)驗(yàn)室的芯片失效分析會(huì)充分評(píng)估光源的使用環(huán)境，針對(duì)外環(huán)境引起的芯片失效，金鑒會(huì)模擬外環(huán)境進(jìn)行失效現(xiàn)象重現(xiàn)，同時(shí)會(huì)為客戶提出改善方向。金鑒實(shí)驗(yàn)室后續(xù)還能為客戶提供相關(guān)的可靠性測(cè)試，幫助客戶提高產(chǎn)品質(zhì)量以及制定產(chǎn)品的市場(chǎng)定位。
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4.LED燈具散熱不良

LED芯片對(duì)溫度非常敏感，甚至有觀點(diǎn)表示“溫度升高10℃，LED芯片壽命縮短一半”。LED燈具散熱不良，LED芯片作為熱源，其溫度將會(huì)急劇增大，壽命大大縮短，甚至?xí)霈F(xiàn)芯片過(guò)熱燒毀。針對(duì)散熱不良導(dǎo)致的芯片失效（可見(jiàn)LED芯片紅外熱像熱分布案例），金鑒實(shí)驗(yàn)室會(huì)從燈珠、燈板、外殼等各方面對(duì)LED光源散熱系統(tǒng)進(jìn)行全面評(píng)估，找到散熱不良的原因，并為客戶提出改善方向。
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5.芯片工藝異常

芯片結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，其制造工藝步驟多達(dá)數(shù)十道甚至上百道，工藝參數(shù)的不穩(wěn)定會(huì)造成工藝異常（如鈍化層刻蝕不凈或過(guò)刻、鋁層包覆不良、光刻膠清洗不凈等），可能會(huì)影響芯片可靠性，在后續(xù)使用中芯片出現(xiàn)失效。金鑒實(shí)驗(yàn)室有著豐富的芯片失效分析經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)有不同的工藝異常所表現(xiàn)出的失效現(xiàn)象。金鑒工程師依據(jù)失效現(xiàn)象，通過(guò)SEM、FIB、氬離子拋光等微觀分析手段，對(duì)芯片微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，尋找失效原因及工藝異常點(diǎn)，并依據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)造成工藝異常的可能原因進(jìn)行推測(cè)，幫助客戶進(jìn)行工藝優(yōu)化。
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6.芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，將會(huì)出現(xiàn)電流密度分布不均，光轉(zhuǎn)化效率低，整體發(fā)熱量大，局部電流擁擠等現(xiàn)象。芯片正常使用時(shí)，電流擁擠區(qū)域發(fā)熱嚴(yán)重，溫度較高，芯片老化迅速，壽命大大降低；當(dāng)存在EOS沖擊時(shí)，電流擁擠區(qū)域的電流密度將會(huì)急劇增大，最先出現(xiàn)擊穿失效現(xiàn)象。金鑒實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)了顯微光分布測(cè)試系統(tǒng)和顯微紅外熱分布測(cè)試系統(tǒng)，可清晰觀察芯片的光熱分布，判斷芯片是否存在電流擁擠、局部過(guò)熱現(xiàn)象。金鑒實(shí)驗(yàn)室還能為客戶提供芯片設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，幫助提高芯片性能。
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7.芯片外延質(zhì)量問(wèn)題

LED芯片工作的核心是外延層，LED芯片外延層質(zhì)量的好壞關(guān)系著芯片的壽命、抗靜電能力及抗過(guò)電應(yīng)力能力等。針對(duì)芯片失效分析，金鑒工程師會(huì)對(duì)LED芯片外延分析，進(jìn)行耐壓測(cè)試、抗靜電能力測(cè)試、芯片外觀形貌觀察（是否存在外延層孔洞）等，綜合判斷芯片外延層質(zhì)量。
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LED失效分析 :

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