LED指示燈是由發(fā)光二極管制作。是一種常用的發(fā)光器件，通過(guò)電子與空穴復(fù)合釋放能量發(fā)光，它在照明領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。發(fā)光二極管可高效地將電能轉(zhuǎn)化為光能，在現(xiàn)代社會(huì)具有廣泛的用途，如照明、平板顯示、醫(yī)療器件等。
1.引言
愛(ài)迪生發(fā)明了電燈泡，給整個(gè)人類帶來(lái)了光明。其實(shí)人類對(duì)于照明新技術(shù)、新科技的追求和探索從來(lái)就沒(méi)有停止過(guò)。近幾年來(lái) ，LED照明技術(shù)飛速發(fā)展 ， 流光異彩的LED照明燈飾裝扮著高樓大廈 。廣泛利用在戶外照明燈、交通燈、汽車燈、液晶屏背光源等領(lǐng)域，如2 0 0 8 年
北京奧運(yùn)場(chǎng)館的部分照明設(shè)施將采用LED產(chǎn)品。二十一世紀(jì)將是屬于LED照明的時(shí)代 ，因?yàn)?LED產(chǎn)品比 傳統(tǒng) 照 明 產(chǎn) 品 具 有以下優(yōu)點(diǎn)： 一 、節(jié)能，采用3V~5V電源供電; 二、壽命長(zhǎng) ，理論上 LED產(chǎn)品可使用 1 0 萬(wàn) 小 時(shí) ; 三 、 環(huán) 保 ， 綠 色 產(chǎn)品，沒(méi)有傳統(tǒng)照明產(chǎn)品中的有害物質(zhì)汞元素。
2.LED發(fā)光二極管簡(jiǎn)介
L E D 是 L i g h t E m i t t i n g D i o d e 三 個(gè) 字 母 的 縮 寫(xiě) ， 中 文簡(jiǎn) 稱 發(fā) 光 二 極 管 ， L E D 芯 片 一 般由 G a N 、 G a A s 、 G a P 等 化 合 物 組
成 ， 其 核 心 為 P N 結(jié) ， 所 以 具 有一 般 二 極 體 正 向 導(dǎo) 通 ， 反 向 截止、擊穿特性，另外還具有發(fā)光特性，在正向電壓下，芯片晶體內(nèi)部電子從高能量狀態(tài)向低能量狀態(tài)躍遷，將電能轉(zhuǎn)化為光能。L E D 單 管 是 構(gòu) 成 五 顏 六 色 L E D 照明工程組件的重要元件， L E D 的主 要 材 料 有 L E D 芯 片 、 支 架 、 銀膠、金絲、環(huán)氧樹(shù)脂。
L E D 單 管 失 效 會(huì) 給 整 個(gè) L E D照 明 產(chǎn) 品 造 成 很 大 困 擾 ， 因 為L(zhǎng) E D 照 明 產(chǎn) 品 大 多 安 裝 在 戶 外 建筑物、汽車上，維修和更換不方便 ， 所 以 L E D 單 管 的 可 靠 性 顯 得尤為重要。
3.LED單管失效原因分析
首先我們將鍵合金線中重要的 五 個(gè) 點(diǎn) 定 義 為 A~E 點(diǎn) ， 金 線 第一 焊 點(diǎn) A 為 球 形 ， 球 徑 約 是 絲 徑的3 - 5 倍，形變好，絲與球同心;第 一 焊 點(diǎn) 一 般 采 用 熱 超 聲 球 鍵合，熱超聲球鍵合是一種結(jié)合超聲振動(dòng)、熱和壓力形成焊接金球的技術(shù)，也是目前半導(dǎo)體封裝行業(yè)最為流行的鍵合方式。第二焊點(diǎn) E 形 狀 如 契 形 ， 也 很 像 魚(yú) 尾 ，契 形 寬 度 約 是 絲 徑 的 3 - 5 倍 。
下 面 結(jié) 合 本 人 工 作 中 的 經(jīng)驗(yàn) ， 討 論 L E D 單 燈 失 效 的 幾 種 原因和解決方法:
( 1 ) A 點(diǎn) 接 觸 不 好 ， 即 焊 線金球與芯片電極之間虛焊， 這種情 況 下 L E D 燈 也 可 能 表 現(xiàn) 為 不 穩(wěn)定 、 閃 爍 。 焊 球 整 體 從 芯 片 電極 脫 離 ， 金 球 和 電 極 之 間 沒(méi) 有 真正融合，電極表面一般沒(méi)有殘留金。
造成虛焊的根本原因?yàn)椋?br />①芯片電極臟污、油污、氧化 或 者 芯 片 電 極 劃 傷 ， 芯 片 的保 存 環(huán) 境 顯 得 尤 為 重 要 ， 芯 片一 般 存 放 于 電 子 干 燥 箱 內(nèi) ， 溫度: 2 0 - 3 0 ℃; 濕度: 0 % - 4 0 % R H ， 這樣既防止芯片電極氧化，也可避免外界對(duì)芯片的擦撞，造成芯片破裂或電極劃傷。
②目前芯片電極可分為A u 電極和A l 電極， 芯片電極材料的可焊性不好，也會(huì)造成虛焊或者電極難焊線。一般A u 電極用來(lái)打金線 ， A l 電極用來(lái)打鋁線，因?yàn)橥N材料之間的融合性比較好。
③金球焊接參數(shù)設(shè)置不佳，如壓力、功率、時(shí)間不夠大，可適當(dāng)修改鍵合參數(shù)，并不斷進(jìn)行小批量生產(chǎn)試驗(yàn)，以獲得最佳的焊接效果。
( 2 ) 在金線鍵合過(guò)程中， 焊線拱 絲 設(shè) 定 過(guò) 高 或 過(guò) 低 ， 或 劈 刀 磨損過(guò)多， 劈刀壽命到達(dá)期限， 送線夾異常、太大的燒球電流等等，會(huì)導(dǎo)致B 點(diǎn)受損， 這樣后續(xù)L E D 燈在苛刻條件下應(yīng)用時(shí)容易失效�？梢酝ㄟ^(guò)循環(huán)濕熱、溫度快速變化、高溫高濕試驗(yàn) ， 使不良現(xiàn)象得 到 體 現(xiàn) 。 由 于 環(huán) 氧 樹(shù) 脂 、 L E D芯片、金線等材料的熱膨脹系數(shù)不 同 ， 在 這 些 苛 刻 的 條 件 下 ，L E D 燈內(nèi)部的應(yīng)力變大， 將B 點(diǎn)拉斷。
( 3 ) 金 線 從 D 點(diǎn) 斷 開(kāi) 也 是 經(jīng)常 出 現(xiàn) 的 問(wèn) 題 ， D 點(diǎn) 斷 開(kāi) 后 ， 在支 架 上 會(huì) 有 一 些 殘 留 金 。 造 成 D點(diǎn) 斷 開(kāi) 的 原 因 為 : ① 劈 刀 壽 命 到
達(dá) 期 限 ， 磨 損 過(guò) 多 ; 可 以 通 過(guò) 更換新劈刀。鍵合劈刀使用參考?jí)勖?一 般 為 2 0 0 萬(wàn) 點(diǎn) ; ② 焊 接 時(shí) 自動(dòng)焊線臺(tái)的焊接參數(shù)設(shè)置不佳，如焊接時(shí)間、焊接壓力不足。通過(guò)修改焊接參數(shù)可以使不良得到改善。另外，第二焊點(diǎn)焊接完成后，在焊點(diǎn)加包銀膠，通過(guò)銀膠與支架的黏結(jié)來(lái)保護(hù)焊點(diǎn)，可以
防止金絲從D 、E 點(diǎn)斷開(kāi)。
( 4 ) 銀 膠 與 碗 杯 底 部 的 黏 結(jié)性 不 好 ， 當(dāng) 溫 度 升 高 時(shí) 環(huán) 氧 / 銀膠膨脹使芯片與碗底導(dǎo)通，而冷卻收縮后又與碗底分離而斷開(kāi)，故 L E D 燈 表 現(xiàn) 為 不 穩(wěn) 定 、 閃 爍 ，加熱管腳可恢復(fù)正常. 不良根本原因有以下幾種：
①銀膠材質(zhì)不好，注意管控銀膠來(lái)料品質(zhì)， 如顆粒大小、黏結(jié)性能。
②注意銀膠的使用和保存條件，銀膠一般保存在0 ∽5 ℃的冰箱內(nèi)，使用前在室溫( 2 5 ℃左右)下 回 溫 0 . 5 ∽ 1 小 時(shí) ， 回 溫 后 的銀 膠 在 室 溫 下 使 用 期 限 為 7 天 ，否則可能會(huì)變質(zhì)，不能再投入使用。另外，使用前也要注意整瓶銀 膠 的 生 產(chǎn) 日 期 是 否 已 過(guò) 保 質(zhì)期。
③嚴(yán)格控制銀膠的燒結(jié)時(shí)間和 溫 度 ， 燒 結(jié) 溫 度 一 般 為 1 7 0 ±1 0 ℃，燒結(jié)時(shí)間為6 0 - 7 0 分種。
( 5 ) 反 向 漏 電 流 I R 值 嚴(yán) 重 超規(guī) ， 當(dāng) I R 值 在 幾 十 微 安 甚 至 幾百 微 安 時(shí) ， L E D 仍 然 可 以 發(fā) 光 ，但是如果芯片P N 結(jié)已經(jīng)損傷，隨著L E D 使用時(shí)間變長(zhǎng)，I R 漏電流將逐漸變大，當(dāng)I R 到達(dá)毫安級(jí)時(shí)L E D 將變暗或不亮， 此時(shí)P N 結(jié)已被擊穿. 可以通過(guò)X J 4 8 1 0 半導(dǎo)體特 性 圖 示 儀 測(cè) 得 L E D 芯 片 的 特 性曲線。
造成漏電的原因:
①E S D 靜電大電流將芯片P N 結(jié)擊穿;
②誤操作 時(shí) 外 界 的 大 電 流 將 L E D 芯 片 燒毀 ， 如 測(cè) 試 時(shí) 正 向 電 流 / 電 壓 調(diào)節(jié) 過(guò) 大 ， 正 負(fù) 極 接 反 等 等 ; 在 嚴(yán)重的情況下，芯片表面可能存在燒痕或金絲被燒黑;
③ 對(duì)于雙電極 芯 片 ， 打 線 金 球 過(guò) 大 或 偏 移 ，將芯片P 極和N 極短路， 將超出分界線的金球推掉，芯片漏電現(xiàn)象消 失 ， 各 項(xiàng) 光 電 參 數(shù) 恢 復(fù) 正 常 ；
④ 對(duì)于單電極芯片，如果固晶時(shí)點(diǎn)銀膠量過(guò)多，將芯片的N 極和P極短路，所以要求銀膠高度不超過(guò)芯片高度的2 / 3 。
4.結(jié)束語(yǔ)
以 上 分 析 了 L E D 單 管 失 效 幾種常見(jiàn)的原因， 在L E D 生產(chǎn)和使用過(guò)程中盡量避免不良的發(fā)生，追查到失效原因后應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng) 對(duì) 策 ， 從 而 提 高 產(chǎn) 品 的 制 程良 率 ， 降 低 L E D 照 明 組 件 的 返 修率。
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