led硫化失效分析_led防硫化措施

　　談到LED失效，人們首先會想到正常電流驅(qū)動下出現(xiàn)的死燈不亮現(xiàn)象，或者僅僅發(fā)出微弱光線。事實(shí)上，這已是失效類型達(dá)到最嚴(yán)重的程度，稱為災(zāi)難失效。相反，如果LED產(chǎn)品在平時使用中，一些關(guān)鍵參數(shù)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(shù)下降等，我們稱之為參數(shù)失效。

　　談到LED失效，人們首先會想到正常電流驅(qū)動下出現(xiàn)的死燈不亮現(xiàn)象，或者僅僅發(fā)出微弱光線。事實(shí)上，這已是失效類型達(dá)到最嚴(yán)重的程度，稱為災(zāi)難失效。相反，如果LED產(chǎn)品在平時使用中，一些關(guān)鍵參數(shù)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(shù)下降等，我們稱之為參數(shù)失效。 單獨(dú)從裸晶芯片（即磊晶晶粒）上考慮，出現(xiàn)LED產(chǎn)品參數(shù)失效機(jī)率很低，因為它屬于一種性質(zhì)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(yīng)用環(huán)境也不起化學(xué)反應(yīng)，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(fù)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(jīng)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(shù)失效歸因于封裝材料的破壞和劣化。

　　大部分參數(shù)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(jīng)過一段時間，重要材料遭到徹底破壞，最終演變成災(zāi)難失效。硫化現(xiàn)象就屬于這種隱性失效。

　　目前應(yīng)用端出現(xiàn)的LED黑化現(xiàn)象是由于支架鍍銀層發(fā)生硫化的不良表現(xiàn)，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(chǎn)品中。硫化現(xiàn)象的發(fā)生與選用哪款LED芯片沒有必然聯(lián)系，大部分硫化不良主要發(fā)生于硅膠工藝（-S）封裝的LED產(chǎn)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(nèi)部支架Ag層，在一定條件下生成硫化物導(dǎo)致。從發(fā)生的各種不良案例來看，支架銀層硫化的強(qiáng)烈、快慢程度與硫含量、以及溫度、時間具有直接關(guān)系。該些硫化物質(zhì)或顆粒經(jīng)EDS分析發(fā)現(xiàn)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(chǎn)生反應(yīng)所造成之化學(xué)反應(yīng);銀對硫有很強(qiáng)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(jìn)入 LED 支架內(nèi)部，在一定溫、濕度條件下（熱量促使分子運(yùn)動加?。?，-2 價的硫與+1 價的銀發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成黑色 Ag2S 的過程。因為結(jié)構(gòu)、及工藝方面的原因。 硫化反應(yīng)方程式：Ag2S 《=》2Ag（1+） + S（2-）

　　發(fā)生硫化后的 LED 早期表現(xiàn)為支架功能區(qū)黑化，光通量嚴(yán)重下降，色溫出現(xiàn)明顯漂移。由于硫化銀的電導(dǎo)率隨溫度升高而迅速增加，在出現(xiàn)硫化的 LED 使用過程中，部分可能會產(chǎn)生漏電現(xiàn)象，尤其是封裝的晶片為小尺寸或者 PN 結(jié)靠近底端的一類產(chǎn)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(xiàn)死燈問題。

　　從硫化失效分析過程和可靠性測試，總結(jié)一些防硫化措施：

　　1.LED應(yīng)用產(chǎn)品應(yīng)減少或替代含硫物質(zhì)材料，例如橡膠制品、硫磺皂等。避免與含硫或氧化物質(zhì)存放于同一空間環(huán)境。

　　2.選用有質(zhì)量保證的PCB板材，焊料，及其它配套輔料，避免含硫物質(zhì)殘留PCB板上。

　　3.在PCB回流焊接完成后，通過對焊點(diǎn)位置進(jìn)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。