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PNjieshixiao,loudianliuzengda,bianchengyigedianzujingdianshiyizhongweihaijidademogui,quanshijieyinweijingdiansunhuaidedianziyuanqijianbujiqishu,zaochengshuqianwanmeiyuandejingjisunshi。suoyifangzhijingdiansunhuaidianziyuanqijian,shidianzixingyeyixianghenzhongyaodegongzuo,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LED的de損sun害hai也ye是shi很hen大da的de,工gong作zuo時shi應ying穿chuan防fang靜jing電dian服fu裝zhuang,配pei帶dai靜jing電dian環huan,靜jing電dian環huan應ying接jie地di良liang好hao,有you一yi種zhong不bu須xu要yao接jie地di的de靜jing電dian環huan防fang靜jing電dian的de效xiao果guo不bu好hao,建jian議yi不bu使shi用yong配pei帶dai該gai種zhong產chan品pin,如ru果guo工gong作zuo人ren員yuan違wei反fan操cao作zuo規gui程cheng,則ze應ying接jie受shou相xiang應ying的de警jing示shi教jiao育yu,同tong時shi也ye起qi到dao告gao示shi他ta人ren的de作zuo用yong。人ren體ti帶dai靜jing電dian的de多duo少shao,與yu人ren穿chuan的de不bu同tong麵mian料liao衣yi服fu、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LEDjiangshoudaobutongchengdudesunhai,youshiyigehaodeqijianjingguowomendeshoujiumomingqimiaodehuaile,zhejiushijingdianredehuo。fengzhuangqiyeruguobuyangeanjiediguichengbanshi,chikuideshiqiyeziji,jiangzaochengchanpinhegelvxiajiang,jianshaoqiyedejingjixiaoyi,tongyangyingyongLED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yaLED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LEDwaibujiaotirongjie,jiaotiquanburongjiehouquchu,zaifangdajinghuoxianweijingxiaguanchagehandiandehanjieqingkuang,jiukeyizhaochushiyihanhaishierhandewenti,shijinsiqiuhanjinagecanshushezhibudui,haishiqitayuanyin,yibiangaijinfangfahegongyi,fangzhixuhandexianxiangzaicifasheng。
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LEDchanpinweilejiangdichengbenmeiyoujiakangjingdianbaohu,suoyirongyichuxianbeiganyingjingdiansunhuaixinpiandexianxiang。xiayutiandaleirongyichuxiangongdianxianluganyinggaoyajingdian,yijigongdianxianludiejiadejianfengmaichong,douhuishiLED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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