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LED電子屏幕出現(xiàn)死燈de原因

信息來(lái)源：http://www.372100.com.cn/ 作者：湖北弘馳LED顯示屏公司

led顯示屏在使用一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)死燈和虛焊，這段時(shí)間有可能是幾個(gè)月到幾年，也有可能是led顯示屏廠家在生產(chǎn)時(shí)就出現(xiàn)這種問(wèn)題。可以說(shuō)死燈和虛焊一直是led顯示屏廠家封裝SMD不可避免的問(wèn)題，而LED電子大屏幕之所以會(huì)出現(xiàn)死燈原因竟是它。

LED電子大屏幕死燈與LED光源有關(guān)，而LED光源的五大物料分別為金錢(qián)、芯片、支架、熒光粉、固晶和封裝膠。而如果其中任何一項(xiàng)出現(xiàn)問(wèn)題，都有可能造成led顯示屏出現(xiàn)死燈。

金線

金線具有導(dǎo)電率大、導(dǎo)熱性好、耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好和韌性好等特點(diǎn)，但金線的價(jià)格比較貴，導(dǎo)致封裝成本比其他材料的成本要貴幾倍甚至幾十倍不等。因此，為了中低端市場(chǎng)需求，再加上金、銀、銅和鋁有較高的導(dǎo)電性能，因此led顯示屏廠家使用銅線、銅合金、金包銀合金線和銀合金線代替金線。

雖然這些代替品在某些特性方面比金線好，但在化學(xué)穩(wěn)定性方面卻差很多。例如，銀線和金包銀合金線容易受到硫、氯、溴化腐蝕，而銅線則容易出現(xiàn)氧化現(xiàn)象。對(duì)于吸水透氣海綿的封裝硅膠而言，這些替代方案使鍵合線易受到化學(xué)腐蝕，光源的可靠性降低，也這是為何LED電子大屏幕使用時(shí)間久后，會(huì)出現(xiàn)LED燈珠斷線死燈的原因。

對(duì)于金線而言，如果打金線的長(zhǎng)度是固定的，且金線原材料的直徑為原來(lái)的一半，那么對(duì)打的金線所測(cè)的電阻為正常的四分之一。但對(duì)于供應(yīng)商而言，金線的直徑越細(xì)，其成本越低，在原材料價(jià)格不變的情況下，其利潤(rùn)更高。一般而言直徑偏差1克金，可以拉制長(zhǎng)度26.37m，直徑50μm（2 mil）的金線，也可以拉出長(zhǎng)度105.49m，直徑25μm（1 mil）的金錢(qián)。正是由于這些偏差，使得供應(yīng)商的利潤(rùn)上漲。但對(duì)于使用金線封裝的led顯示屏廠家而言，如果不熟悉原材料，直接使用偷工減料的金線，那么就會(huì)使電阻變大，從而熔斷電流，降低LED光源使用壽命，這就是為何出現(xiàn)死燈的原因。而1.0mil的金錢(qián)使用壽命顯然比1.2mil的金線短。

表面缺陷

金線在拉制過(guò)程中，絲材表面會(huì)出現(xiàn)缺陷，這個(gè)缺陷如果超過(guò)線徑5%的刻痕、劃傷、凸起、裂紋、凹坑和打折等，就會(huì)導(dǎo)致電流密度加大，使損傷部分易被燒毀，同時(shí)抗機(jī)械應(yīng)力的能力就會(huì)降低，造成內(nèi)引線損傷處斷裂。另外，金線表面如果粘有銹蝕、油污和灰塵等，會(huì)降低金線與LED芯片之間，金線與支架之間的鍵合強(qiáng)度，導(dǎo)致死燈現(xiàn)象發(fā)生。

金線的拉斷負(fù)荷和延伸率都有一定的標(biāo)準(zhǔn)，如果這兩者低于標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)，那么就不能承受樹(shù)脂封裝所產(chǎn)生的沖擊。同時(shí)，金線的破斷力和延伸率對(duì)引線鍵合的質(zhì)量起到關(guān)鍵性的作用，而具有較高的破斷率和延伸率的鍵合絲顯然更有利于鍵合。而太軟的金絲則會(huì)導(dǎo)致拱絲下垂、球形不穩(wěn)定、球頸部容易收縮和金線易斷裂。如果是金絲太更則可能導(dǎo)致芯片電極或外延打出坑洞，拱絲弧線控制困難、形成合金困難以及金球頸部斷裂。

芯片

LED燈珠的抗靜電能力與LED發(fā)光芯片有關(guān)，而與封裝工藝及封裝材料基本無(wú)關(guān)，或是影響很小。LED電子大屏幕如果受靜電影響，有可能會(huì)造成死燈現(xiàn)象。也就是說(shuō)LED燈珠的靜電影響與LED燈珠兩個(gè)引腳間距有關(guān)，如果LED芯片裸晶的兩個(gè)電極間距非常小，一般小于一百微米，而LED引腳則是2mm。當(dāng)靜電電荷需要轉(zhuǎn)移時(shí)，間距越大，越容易形成大的電位差，也就是高電壓。因此，封裝后的LED燈珠往往更容易受到靜電影響。

LED外延芯片在高溫長(zhǎng)晶過(guò)程中，如果襯底、MOCVD反應(yīng)腔內(nèi)殘留的沉積物、外圍氣體和Mo源引入雜質(zhì)，這些雜質(zhì)就會(huì)滲入磊晶層，阻止氮化鎵晶體成核，形成各種各樣的外延缺陷，導(dǎo)致外延層表面形成微小坑洞，這些缺陷會(huì)嚴(yán)重影響外延片薄膜材料的晶體質(zhì)量和性能。

在制作LED芯片時(shí)有一道關(guān)鍵工序，即殘余電極加工，包括清洗、黃光、熔合、蒸鍍、化學(xué)蝕刻和研磨等，這些會(huì)接觸到許多化學(xué)清洗劑，如果芯片清洗不夠干凈，會(huì)使有害化學(xué)物殘余。這些殘余的有害化學(xué)化會(huì)在LED通電時(shí)，與電極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致光衰、發(fā)黑、暗亮和死燈等現(xiàn)象。

LED電子大屏幕的芯片受損會(huì)直接導(dǎo)致LED失效，因此需要提高LED芯片的可靠性。黃光作業(yè)若顯影不完全及光罩有破洞會(huì)使發(fā)光區(qū)有殘余多出的金屬。晶粒在前段制程中，各項(xiàng)制程如清洗、蒸鍍、黃光、化學(xué)蝕刻、熔合、研磨等作業(yè)都必須使用鑷子及花籃、載具等，因此會(huì)有晶粒電極刮傷的情況發(fā)生。蒸鍍過(guò)程中有時(shí)需用彈簧夾固定芯片，因此會(huì)產(chǎn)生夾痕。而芯片電極對(duì)焊點(diǎn)的影響包括芯片電極本身蒸鍍不牢靠，導(dǎo)致焊線后電極脫落或損傷。芯片存在不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致電極表面氧化，表面玷污等。鍵合表面的輕微污染都有可能會(huì)景程兩者間的金屬原子擴(kuò)散，造成失效或虛焊現(xiàn)象。而芯片電極本身可焊性差則會(huì)導(dǎo)致焊球虛焊。

新結(jié)構(gòu)的LED芯片電極中有一層鋁，其作用為在電極中形成一層反射鏡以提高芯片出光效率，其次可在一定程度上減少蒸鍍電極時(shí)黃金的使用量從而降低成本。但鋁是一種比較活潑的金屬，一旦封裝廠來(lái)料管控不嚴(yán)，使用含氯超標(biāo)的膠水，金電極中的鋁反射層就會(huì)與膠水中的氯發(fā)生反應(yīng)，從而發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。

LED支架

一般市場(chǎng)上的LED光源主要以銅作為引線框架的基體材料，為防止銅發(fā)生氧化現(xiàn)象，一般會(huì)在支架的表面上電鍍上層銀。如果鍍銀層過(guò)薄，在高溫條件下，支架易黃變。因此，鍍銀層的發(fā)黃不是鍍銀層本身引起的，而是受銀層下的銅層影響。在高溫下，銅原子會(huì)擴(kuò)散、滲透到銀層表面，使得銀層發(fā)黃。銅的可氧化性是銅本身最大的弊病。當(dāng)銅一旦出現(xiàn)氧化狀態(tài)，導(dǎo)熱和散熱性能都會(huì)大大的下降。所以鍍銀層的厚度至關(guān)重要。同時(shí)，銅和銀都易受空氣中各種揮發(fā)性的硫化物和鹵化物等污染物的腐蝕，使其表面發(fā)暗變色。有研究表明，變色使其表面電阻增加約20～80%，電能損耗增大，從而使LED的穩(wěn)定性、可靠性大為降低，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重事故。

LED光源怕硫，這是因?yàn)楹虻臍怏w會(huì)通過(guò)其多孔性結(jié)構(gòu)的硅膠或支架縫隙，與光源鍍銀層發(fā)生硫化反應(yīng)。LED光源出現(xiàn)硫化反應(yīng)后，產(chǎn)品功能區(qū)會(huì)黑化，光通量會(huì)逐漸下降，色溫出現(xiàn)明顯漂移；硫化后的硫化銀隨溫度升高導(dǎo)電率增加，在使用過(guò)程中，極易出現(xiàn)漏電現(xiàn)象；更嚴(yán)重的狀況是銀層完全被腐蝕，銅層暴露。由于金線二焊點(diǎn)附著在銀層表面，當(dāng)支架功能區(qū)銀層被完全硫化腐蝕后，金球出現(xiàn)脫落，從而出現(xiàn)死燈。

LED光源鍍銀層發(fā)黑可能與銀氧化有關(guān)。但EDS能譜分析等純?cè)胤治鰴z測(cè)手段都不易判定氧化，因?yàn)榇嬖谟诳諝猸h(huán)境、樣品表面吸附以及封裝膠等有機(jī)物中的氧元素都會(huì)干擾檢測(cè)結(jié)果的判定，因此判定氧化發(fā)黑的結(jié)論需要使用SEM、EDS、顯微紅外光譜、XPS等專(zhuān)業(yè)檢測(cè)以及光、電、化學(xué)、環(huán)境老化等一系列可靠性對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)合專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)知識(shí)及電鍍知識(shí)進(jìn)行綜合分析。

鍍層質(zhì)量的優(yōu)劣主要決定于金屬沉積層的結(jié)晶組織，一般來(lái)說(shuō)，結(jié)晶組織愈細(xì)小，鍍層也愈致密、平滑、防護(hù)性能也愈高。這種結(jié)晶細(xì)小的鍍層稱(chēng)為“微晶沉積層”。好的電鍍層應(yīng)該鍍層結(jié)晶細(xì)致、平滑、均勻、連續(xù)，不允許有污染物、化學(xué)物殘留、斑點(diǎn)、黑點(diǎn)、燒焦、粗糙、針孔、麻點(diǎn)、裂紋、分層、起泡、起皮起皺、鍍層剝落、發(fā)黃、晶狀鍍層、局部無(wú)鍍層等缺陷。

在電鍍生產(chǎn)實(shí)踐中，金屬鍍層的厚度及鍍層的均勻性和完整性是檢查鍍層質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，因?yàn)殄儗拥姆雷o(hù)性能、孔隙率等都與鍍層厚度有直接關(guān)系。特變是陰極鍍層，隨著厚度的增加，鍍層的防護(hù)性能也隨之提高。如果鍍層的厚度不均勻，往往其最薄的地方首先被破壞，其余部位鍍層再厚也會(huì)失去保護(hù)作用。鍍層的孔隙率較多，氧氣等腐蝕性的氣體會(huì)通過(guò)孔隙進(jìn)入腐蝕銅基體

在電鍍過(guò)程中會(huì)用到各種含有機(jī)物的藥水，鍍銀層如果清洗不干凈或者選用質(zhì)量較差以及變質(zhì)的藥水，這些殘留的有機(jī)物一旦在光源點(diǎn)亮的環(huán)境中，在光、熱和電的作用下，有機(jī)物則可能發(fā)生氧化還原等化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致鍍銀層表面變色。

水口料塑料的材質(zhì)是LED封裝支架導(dǎo)熱的關(guān)鍵，如果PPA支架是水口料，會(huì)使PPA的塑料性能降低，從而產(chǎn)生以下問(wèn)題：高溫承受能力差，易變形，黃變，反射率變低；吸水率高，支架會(huì)因吸水造成尺寸變化及機(jī)械強(qiáng)度下降；與金屬和硅膠結(jié)合性差，比較挑膠，與很多硅膠都不匹配。這些潛在問(wèn)題，使得燈珠很難使用在稍大的功率上，一旦超出了使用功率范圍，初始亮度很高，但衰減很快，沒(méi)用幾個(gè)月燈就暗了。

熒光粉

水解氮化物的熒光粉容易水解，失效。

熒光粉自發(fā)熱的機(jī)制，使得熒光粉層的溫度往往高于 LED 芯片 p-n 結(jié)。其原因是熒光粉的轉(zhuǎn)換效率并不能達(dá)到 100%，因此熒光粉吸收的一部分藍(lán)光轉(zhuǎn)化成黃光，在高光能量密度 LED 封裝中熒光粉吸收的另一部分光能量則變成了熱量。由于熒光粉通常和硅膠摻在一起，而硅膠的熱導(dǎo)率非常低，只有 0.16 W/mK，因此熒光粉產(chǎn)生的熱量會(huì)在較小的局部區(qū)域累積，造成局部高溫，LED 的光密度越大則熒光粉的發(fā)熱量越大。當(dāng)熒光粉的溫度達(dá)到 450 攝氏度以上是，會(huì)使熒光粉顆粒附近的硅膠出現(xiàn)碳化。一旦有某個(gè)地方的硅膠出現(xiàn)碳化發(fā)黑，其光轉(zhuǎn)化效率更低，該區(qū)域?qū)⑽崭?LED 發(fā)出的光能量并轉(zhuǎn)化更多的熱量，溫度繼續(xù)增加，使得碳化的面積越來(lái)越大。

固晶膠

銀膠的基體是環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)材料，熱膨脹系數(shù)比芯片和支架都大很多，在燈珠的冷熱沖擊使用環(huán)境中，會(huì)因?yàn)闊岬膯?wèn)題產(chǎn)生應(yīng)力，溫度變化劇烈的環(huán)境中效應(yīng)將更為加劇，膠體本身有拉伸斷裂強(qiáng)度和延展率，當(dāng)拉力超過(guò)時(shí)，那么膠體就裂開(kāi)了。固晶膠的在界面處剝離，散熱急劇變差，芯片產(chǎn)生的熱不能導(dǎo)出，結(jié)溫迅速升高，大大加速了光衰的進(jìn)程。

銀膠分層銀粉顆粒以懸浮狀態(tài)分散在漿料體系中，銀粉和基體之間由于受到密度差、電荷、凝聚力、作用力和分散體系的結(jié)構(gòu)等諸多因素的影響，常出現(xiàn)銀粉沉降分層現(xiàn)象，如果沉降過(guò)快會(huì)使產(chǎn)品在掛漿時(shí)產(chǎn)生流掛 ,涂層厚薄不均勻 ,乃至影響到涂膜的物化性能，分層也會(huì)影響器件的散熱、粘接強(qiáng)度和導(dǎo)電性能。

某客戶用硅膠封裝，導(dǎo)電銀膠粘結(jié)的垂直倒裝光源出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)不良燈珠分析。在芯片側(cè)面檢測(cè)出異常銀元素，并可觀察到銀顆粒從底部正極銀膠區(qū)域以枝晶狀延伸形貌逐漸擴(kuò)散到芯片上部P-N結(jié)側(cè)面附近，因此判定不良燈珠漏電失效極有可能為來(lái)自固晶銀膠的銀離子在芯片側(cè)面發(fā)生離子遷移所造成。銀離子遷移現(xiàn)象是在在產(chǎn)品使用過(guò)程中逐漸形成的，隨著遷移現(xiàn)象的加重，最終銀離子會(huì)導(dǎo)通芯片P-N結(jié)，造成芯片側(cè)面存在低電阻通路，導(dǎo)致芯片出現(xiàn)漏電流異常，嚴(yán)重情況下甚至造成芯片短路。銀遷移的原因是多方面的，但主要原因是銀基材料受潮，銀膠受潮后，侵入的水分子使銀離子化，并在由下到上垂直方向電場(chǎng)作用下沿芯片側(cè)面發(fā)生遷移。因此建議客戶慎用硅膠封裝、銀膠粘結(jié)垂直倒裝芯片的燈珠，選用金錫共晶的焊接方式將芯片固定在支架上，并加強(qiáng)燈具防水特性檢測(cè)。

LED封裝用有機(jī)硅的固化劑含有白金（鉑）絡(luò)合物，而這種白金絡(luò)合物非常容易中毒，毒化劑是任意一種含氮（N）、磷（P）、硫（S）的化合物，一旦固化劑中毒，則有機(jī)硅固化不完全，則會(huì)造成線膨脹系數(shù)偏高，應(yīng)力增大。

封裝膠

據(jù)我們的檢測(cè)表明，純硅膠到400度才開(kāi)始裂解，但是添加了環(huán)氧樹(shù)脂的改性硅膠的耐熱性被拉低到環(huán)氧樹(shù)脂的水平，當(dāng)這種改性硅膠運(yùn)用到大功率LED或者高溫環(huán)境中，會(huì)出現(xiàn)膠體發(fā)黃發(fā)黑開(kāi)裂死燈等現(xiàn)象。

LED封裝用有機(jī)硅的固化劑含有白金（鉑）絡(luò)合物，而這種白金絡(luò)合物非常容易中毒，毒化劑是任意一種含氮（N）、磷（P）、硫（S）的化合物，一旦固化劑中毒，則有機(jī)硅固化不完全，則會(huì)造成線膨脹系數(shù)偏高，應(yīng)力增大。易發(fā)生硅膠“中毒”的物質(zhì)有：含N，P，S等有機(jī)化合物；Sn，Pb、Hg、Sb、Bi、As等重金屬離子化合物；含有乙炔基等不飽和基的有機(jī)化合物。要注意下面這些物料：有機(jī)橡膠：硫磺硫化橡膠例如手套；環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂：胺類(lèi)、異氰酸脂類(lèi)固化劑；綜合型有機(jī)硅RTV橡膠：特別是使用Sn類(lèi)觸媒；軟質(zhì)聚氰乙烯：可塑劑、穩(wěn)定劑；焊劑，工程塑料：阻燃劑、增強(qiáng)耐熱劑、紫外線吸收劑等；鍍銀，鍍金表面（制造時(shí)的電鍍液是主要原因）；Solder register產(chǎn)生的脫氣（有機(jī)硅加熱固化引起）。

在燈珠的冷熱沖擊使用環(huán)境中，會(huì)因?yàn)闊岬膯?wèn)題產(chǎn)生應(yīng)力，溫度變化劇烈的環(huán)境中效應(yīng)將更為加劇，膠體本身有拉伸斷裂強(qiáng)度和延展率，當(dāng)拉力超過(guò)時(shí)，那么膠體就裂開(kāi)了。

目前國(guó)內(nèi)環(huán)氧樹(shù)脂生產(chǎn)企業(yè)普遍生產(chǎn)規(guī)模小，管理模式和生產(chǎn)工藝落后，操作機(jī)械自動(dòng)化程度不高，導(dǎo)致環(huán)氧樹(shù)脂的各項(xiàng)參數(shù)難以保障。低品質(zhì)的環(huán)氧樹(shù)脂的生產(chǎn)與我國(guó)現(xiàn)狀產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀有關(guān)，產(chǎn)業(yè)急需升級(jí)。環(huán)氧樹(shù)脂中的氯不僅對(duì)支架鍍銀層、合金線或其他活潑金屬及芯片電極（鋁反射層）造成氯化腐蝕，而且也能與胺類(lèi)固化劑起絡(luò)合作用而影響樹(shù)脂的固化。氯含量是環(huán)氧樹(shù)脂的一個(gè)重要物性指標(biāo)，它是指環(huán)氧樹(shù)脂中所含氯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，包括有機(jī)氯和無(wú)機(jī)氯。無(wú)機(jī)氯會(huì)影響固化樹(shù)脂的電性能。有機(jī)氯含量標(biāo)志著分子中未起閉環(huán)反應(yīng)的那部分氯醇基團(tuán)的含量，它含量應(yīng)盡可能地降低，否則也要影響樹(shù)脂的固化及固化物的性能。

以上就是有關(guān)LED電子大屏幕之所以會(huì)出現(xiàn)死燈原因，其死燈的原因包括金線、芯片、LED支架、熒光粉和封裝膠五大因素。如果其中任何一個(gè)因素受到影響，那么都會(huì)導(dǎo)致led顯示屏出現(xiàn)死燈現(xiàn)象。因此，led顯示屏廠家在購(gòu)買(mǎi)原材料和封裝時(shí)一定要注意這些事項(xiàng)，進(jìn)而降低死燈率和虛焊率。

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