LED靜電失效原理及檢測(cè)方法

隨著LED業(yè)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，LED品質(zhì)受到了前所未有的重視。LED在制造、運(yùn)輸、裝配及使用過(guò)程中，生產(chǎn)設(shè)備、材料和操作者都有可能給LED帶來(lái)靜電(ESD)損傷，導(dǎo)致LED過(guò)早出現(xiàn)漏電流增大，光衰加重，甚至出現(xiàn)死燈現(xiàn)象，靜電對(duì)LED品質(zhì)有非常重要的影響。LED的抗靜電指標(biāo)絕不僅僅是簡(jiǎn)單地體現(xiàn)它的抗靜電強(qiáng)度，LED的抗靜電能力與其漏電值、整體可靠性有很大關(guān)系，更是一個(gè)整體質(zhì)素和可靠性的綜合體現(xiàn)。因?yàn)橥轨o電高的LED，它的光特性、電特性都會(huì)好。

LED靜電失效原理：

由于環(huán)境中存在不同程度的靜電，通過(guò)靜電感應(yīng)或直接轉(zhuǎn)移等形式LED芯片的PN結(jié)兩端會(huì)積聚一定數(shù)量的極性相反的靜電電荷，形成不同程度的靜電電壓。當(dāng)靜電電壓超過(guò)LED的最大承受值時(shí)，靜電電荷將以極短的時(shí)間(納秒)在LED芯片的兩個(gè)電極間放電，從而產(chǎn)生熱量。在LED芯片內(nèi)部的導(dǎo)電層、PN結(jié)發(fā)光層形成1400℃以上的高溫，高溫導(dǎo)致局部熔融成小孔，從而造成LED漏電、變暗、死燈，短路等現(xiàn)象。

被靜電擊損后的LED，嚴(yán)重的往往會(huì)造成死燈、漏電。輕微的靜電損傷，LED一般沒(méi)有什么異常，但此時(shí)，該LED已經(jīng)有一定的隱患，當(dāng)它受到二次靜電損傷時(shí)，那就會(huì)出現(xiàn)暗亮、死燈、漏電的機(jī)率增大。通過(guò)案例分析總結(jié)，當(dāng)LED芯片受到輕微的、未被覺(jué)察的靜電損傷，這時(shí)候需要掃描電鏡放大到一萬(wàn)倍以上進(jìn)一步確診，以防更高機(jī)率的失效事故發(fā)生。

掃描電鏡下的藍(lán)光LED靜電擊穿點(diǎn)(放大倍數(shù)：1.3萬(wàn)倍)

抗靜電指標(biāo)取決于LED芯片，但LED燈更容易受靜電損傷

LED燈珠的抗靜電指標(biāo)高低取決于LED發(fā)光芯片本身，與封裝材料預(yù)計(jì)封裝工藝基本無(wú)關(guān)，或者說(shuō)影響因素很小，很細(xì)微;LED燈更容易遭受靜電損傷，這與兩個(gè)引腳間距有關(guān)系，LED芯片裸晶的兩個(gè)電極間距非常小，一般是一百微米以內(nèi)吧，而LED引腳則是兩毫米左右，當(dāng)靜電電荷要轉(zhuǎn)移時(shí)，間距越大，越容易形成大的電位差，也就是高的電壓。所以，封成LED燈后往往更容易出現(xiàn)靜電損傷事故。

抗靜電指標(biāo)好是LED綜合性能可靠的綜合體現(xiàn)

LED的抗靜電指標(biāo)絕不僅僅是簡(jiǎn)單地體現(xiàn)它的抗靜電強(qiáng)度，了解LED芯片外延設(shè)計(jì)制造的的人都了解，LED芯片的抗靜電能力與其漏電值、整體可靠性有很大關(guān)系，更是一個(gè)綜合質(zhì)素和可靠性的綜合體現(xiàn)，因?yàn)橥轨o電能力高的LED，它的光特性、電特性都會(huì)好。

LED的抗靜電指標(biāo)好不僅僅意味著能適用在各類產(chǎn)品和各種環(huán)境中，還是LED綜合性能可靠的體現(xiàn)。根據(jù)不同品牌的LED抗靜電指標(biāo)，各國(guó)際LED大廠的LED抗靜電通常都比較好，而部分B品、雜牌、韓系芯片抗靜電仍然很低。LED抗靜電能力的高低是LED可靠性的核心體現(xiàn)。即便LED的亮度和電性指標(biāo)都很好，一旦其的抗靜電指標(biāo)低，就很容易因靜電損傷而死燈。

熟悉LED制造的企業(yè)都深知目前中國(guó)LED業(yè)內(nèi)的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，不同質(zhì)量的LED，穩(wěn)定性相差甚遠(yuǎn)，使得不少LED用戶困惑無(wú)比，甚至深受其害。其中又以因LED抗靜電低引起的暗亮、死燈、漏電等質(zhì)量事故最為損失慘重，尤其目前有一些質(zhì)量并不高的部分臺(tái)系次品、韓系企業(yè)的芯片大量涌入，即便是大廠產(chǎn)品，中間銷售商以次充好的現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，很多公司面臨著巨大的風(fēng)險(xiǎn)。業(yè)界專家認(rèn)為，LED封裝企業(yè)只要選用抗靜能力電高一些的LED芯片，做好封裝工序，產(chǎn)品肯定可靠穩(wěn)定。

檢測(cè)方法：

不少企業(yè)都是通過(guò)“試用一批看看后果”的方式來(lái)評(píng)估LED的抗靜電，其實(shí)這是一個(gè)周期長(zhǎng)、誤差大、成本高、風(fēng)險(xiǎn)大的評(píng)估方法。

靜電擊穿LED是個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程。LED抗靜電測(cè)試時(shí)必須將靜電直接施加在LED的兩個(gè)引腳上，儀器的放電波形有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。其中有人體模式和機(jī)械模式兩種都是用來(lái)測(cè)量被測(cè)物體的抗靜電能力強(qiáng)弱的。

人體模式：當(dāng)靜電施加到被測(cè)物體時(shí)，串聯(lián)一個(gè)330歐姆的電阻施加出去，這就是模擬人與器件的接觸時(shí)電荷轉(zhuǎn)移，人與物體接觸通常也在330歐姆作用，所以叫人體模式。

機(jī)械模式：將靜電直接作用于被測(cè)器件上，模擬工具機(jī)械直接將靜電電荷轉(zhuǎn)移到器件上，所以叫機(jī)械模式。

這兩者測(cè)試儀器內(nèi)部靜電電荷儲(chǔ)能量、放電波形也有些區(qū)別。采用人體模式測(cè)試的結(jié)果一般為機(jī)械模式的8-10倍。LED行業(yè)，以及現(xiàn)在很多企業(yè)都使用人體模式的指標(biāo)。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：

國(guó)際電工委員會(huì)的《IEC61000-4-2》

國(guó)際靜電協(xié)會(huì)的《ANSI-ESDSTM5.1.2-1999》

《ANSI/ESDA/JEDEC JS-001》

國(guó)際電子器件聯(lián)合委員會(huì)的《JESD22-A114/115c》

測(cè)試樣品種類：

芯片裸晶、插腳式燈珠、常規(guī)貼片燈珠、食人魚(yú)、大功率燈珠、模組及數(shù)碼管、LED燈具。

LED抗靜電指標(biāo)：

LED可以參考目前較權(quán)威的國(guó)際靜電協(xié)會(huì)(ANSI)標(biāo)準(zhǔn)中的電壓等級(jí)分類：