LED燈珠內(nèi)部銀遷移會(huì)導(dǎo)致什么失效現(xiàn)象？

背景介紹

失效現(xiàn)象為L(zhǎng)ED應(yīng)急燈在常溫樓道正常使用一段時(shí)間后出現(xiàn)死燈，現(xiàn)通過測(cè)試分析失效應(yīng)急燈及正常應(yīng)急燈板，查找LED死燈原因。

測(cè)試分析

1 電性排查

對(duì)失效應(yīng)急燈NG燈板上所有燈珠進(jìn)行IV特性測(cè)量，檢查每個(gè)燈珠二極管特性是否存在異常。

IV特性測(cè)量結(jié)果顯示，大部分LED燈珠呈現(xiàn)漏電失效，LED3呈現(xiàn)開路失效。由于漏電失效樣品較多，對(duì)漏電顯著的LED7、LED13及開路失效的LED3進(jìn)行分析。

2 點(diǎn)亮觀察

對(duì)IV特性異常燈珠施加3VDC電壓進(jìn)行點(diǎn)亮，觀察點(diǎn)亮狀況及電流大小，如圖1所示，

漏電燈珠：LED7表現(xiàn)為電流偏低、亮度偏低現(xiàn)象；LED13表現(xiàn)為死燈現(xiàn)象；開路燈珠：LED3表現(xiàn)為死燈現(xiàn)象。

圖1 點(diǎn)亮檢查照片

3 外觀檢查

外觀檢查發(fā)現(xiàn)漏電燈珠L(zhǎng)ED7外觀未有明顯異常，漏電死燈LED13及開路死燈LED3表面明顯有燒毀痕跡，如圖2所示。

圖2 外觀檢查照片

4 X-Ray分析

對(duì)漏電燈珠L(zhǎng)ED7和開路死燈LED3進(jìn)行X-Ray檢查，發(fā)現(xiàn)漏電燈珠L(zhǎng)ED7外觀未發(fā)現(xiàn)明顯異常，而開路死燈LED3明顯發(fā)現(xiàn)綁定線被燒毀痕跡。

圖3 燈珠X-Ray檢查照片

5 開封分析

對(duì)漏電死燈LED13進(jìn)行化學(xué)開封后，用光學(xué)顯微鏡與電子顯微鏡進(jìn)行觀察分析，發(fā)現(xiàn)晶元LED13（漏電死燈）表面發(fā)現(xiàn)燒毀痕跡；形貌放大觀察，燒毀位置明顯發(fā)現(xiàn)電遷移枝晶形貌，成分結(jié)果顯示為銀遷移。

圖4 LED13化學(xué)開封后形貌圖

表1 LED13化學(xué)開封后EDS分析測(cè)試結(jié)果（wt.%）

6 銀遷移觀察及銀元素來(lái)源排查

通過對(duì)晶元表面及側(cè)面SEM觀察，發(fā)現(xiàn)銀遷移只發(fā)生在晶元表面，晶元側(cè)面未發(fā)現(xiàn)銀遷移現(xiàn)象。銀元素排查結(jié)果顯示，綁定線及支架鍍層的材質(zhì)為金屬銀，其他結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)銀元素，如圖5和表2所示。

以上結(jié)果表明，銀遷移只發(fā)生在晶元表面，故可以推測(cè)形成銀遷移的銀離子來(lái)自銀綁定線。下面通過切片觀察手段，確認(rèn)漏電燈珠內(nèi)部是否存在界面分層現(xiàn)象。

圖5 銀遷移位置SEM觀察照片

表2 晶元表面及支架鍍層成分測(cè)試結(jié)果（wt.%）

7 剖面分析

切片剖面分析結(jié)果顯示，晶元表面發(fā)現(xiàn)分層現(xiàn)象，透明封裝膠與金屬支架及白色塑膠發(fā)現(xiàn)界面分層現(xiàn)象，界面分層為銀遷移提供了遷移通道條件，如圖6所示。

圖6 界面分層狀況觀察

結(jié)論與建議

LED 應(yīng)急燈死燈失效的原因?yàn)椋篖ED燈珠內(nèi)部產(chǎn)生了銀遷移現(xiàn)象。

建議：避免銀遷移的發(fā)生可以從避免界面分層及避免使用活性較強(qiáng)的金屬兩方面去改善。

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