分析LED灯珠死灯的多种原因

  经常会碰到LED灯珠不亮的情况，封装企业、应用企业以及使用的单位和个人，都有可能碰到这就是行业内的人说的死灯现象。究其原因不外是两种情况：其一，LED灯珠漏电流过大造成PN结失效，使LED灯珠灯点不亮，这种情况一般不会影响其他LED灯的工作；其二，LED灯的内部连接引线断开，造成LED无电流通过而产生死灯，这种情况会影响其他LED灯珠的正常工作，原因是由于LED灯工作电压低（红黄橙LED工作电压1.8V-2.2V,蓝绿白LED工作电压2.8-3.2V一般都要用串、并联来联接，来适应不同的工作电压，串联的LED灯越多影响越大，只要其中有一个LED灯内部连线开路，将造成该串联电路的整串LED灯不亮，可见这种情况比第一种情况要严重的多。LED死灯是影响产品品质、可靠性的关健，如何减少和杜绝死灯，提高产品品质和可靠性，封装、应用企业需要解决的关键问题。下面是对造成死灯的一些原因作一些分析探讨。






  1.静电对LED芯片造成损伤，使LED芯片的PN结失效，漏电流增大，变成一个电阻静电是一种危害极大的魔鬼，全世界因为静电损坏的电子元器件不可胜数，造成数千万美元的经济损失。所以防止静电损坏电子元器件，电子行业一项很重要的工作，LED封装、应用的企业千万不要掉以轻心。任何一个环节出问题，都将造成对LED损害，使LED性能变坏甚至失效。知道人体（ESD静电可以达到三千伏左右，足可以将LED芯片击穿损坏，LED封装生产线，各类设备的接地电阻是否符合要求，这也是很重要的一般要求接地电阻为4欧姆，有些要求高的场所其接地电阻甚至要达到≤2欧姆。这些要求都为电子行业的人们所熟悉，关健是实际执行时是否到位，否有记录。




  据了解一般的民营企业，防静电措施做得并不到位，这就是大多数企业查不到接地电阻的测试记录，即使做了接地电阻测试也是一年一次，或几年一次，或有问题时检查一下接地电阻，殊不知接地电阻测试这是一项很重要的工作，每年至少4次（每季度测试一次）一些要求高的地方，每月就要作一次接地电阻测试。土壤电阻会随着季节的变化而不同，春夏天雨水多，土壤湿接地电阻较容易达到秋冬季干燥土壤水分少，接地电阻就有可能超越规定数值，作记录是为了保管原始资料，做到日后有据可查。符合ISO2000品质管制体系。测试接地电阻可以自行设计表格，接地电阻测试封装企业、LED应用企业都要做，只要将各种设备名称填于表格内，测出各设备的接地电阻记录在案，测试人签名即可存盘。






  人体静电对LED损害也是很大的工作时应穿防静电服装，配带静电环，静电环应接地良好，有一种不须要接地的静电环防静电的效果不好，建议不使用配带该种产品，如果工作人员违反操作规程，则应接受相应的警示教育，同时也起到告示他人的作用。人体带静电的多少，与人穿的不同面料衣服、及各人的体质有关，秋冬季黑夜我脱衣服就很容易看见衣服之间的放电现象，这种静电放电的电压就有三千伏。






  而碳化矽衬底芯片的ESD值只有1100伏，蓝宝石衬底芯片的ESD值就更低，只有500-600伏。一个好的芯片或LED,如果我用手去拿其结果就可想而知了芯片或LED将受到不同水平的损害，有时一个好的器件经过我手就莫名其妙的坏了这就是静电惹的祸。封装企业如果不严格按接地规程办事，吃亏的企业自己，将造成产品合格率下降，减少企业的经济效益，同样应用LED企业如果设备和人员接地不良的话也会造成LED损坏，返工在所难免。依照LED规范使用手册的要求，LED引线距胶体应不少于3-5毫米，进行弯脚或焊接，但大多数应用企业都没有做到这一点，而只是相隔一块PCB板的厚度（≤2毫米）就直接焊接了这也会对LED造成损害或损坏，因为过高的焊接温度会对芯片发生影响，会使芯片特性变坏，降低发光效率，甚至损坏LED,这种现象屡见不鲜。有些小企业采用手工焊接，使用40瓦普通烙铁，焊接温度无法控制，烙铁温度在300-400℃以上，过高的焊接温度也会造成死灯，LED引线在高温下膨胀系数比在150℃左右的膨胀系数高好几倍，内部的金丝焊点会因为过大的热胀冷缩将焊接点拉开，造成死灯现象。






2.LED灯珠内部连线焊点开路造成死灯现象的原因分析






  2.1封装企业生产工艺不建全，来料检验手段落后，造成LED死灯的直接原因一般采用支架排封装的LED,支架排是采用铜或铁金属资料经精密模具冲压而成，由于铜材较贵，本钱自然就高，受市场激烈竟争因素影响，为了降低制造本钱，市场大多都采用冷轧低碳钢带来冲压LED支架徘，铁的支架排要经过镀银，镀银有两个作用，一是为了防止氧化生锈，二是方便焊接，支架排的电镀品质非常关键，关系到LED寿命，电镀前的处置应严格按操作规程进行，除锈、除油、磷化等工序应一丝不苟，电镀时要控制好电流，镀银层厚度要控制好，镀层太厚成本高，太薄影响品质。因为一般的LED封装企业都不具备检验支架排电镀品质的能力，这就给了一些电镀企业有机可乘，使电镀的支架排镀银层减薄，减少本钱支出，一般封装企业IQC对支架排检验手段欠缺，没有检测支架排镀层厚度和牢度的仪器，所以较容易蒙混过关。






  有些支架排放在仓库里几个月后就生锈了不要说使用了可见电镀的品质有多差。用这样的支架排做出来的产品是肯定用不长久的不要说3-5万小时，1万小时都成问题。原因很简单每年都有一段时间的南风天，这样的天气空气中湿度大，很容易造成电镀差的金属件生绣，使LED元件失效。即使封装了LED也会因镀银层太薄附着力不强，焊点与支架脱离，造成死灯现象。这就是碰到使用得好好的灯不亮了其实就是内部焊点与支架脱离了






  2.2封装过程中每一道工序都必需认真操作，任何一个环节疏忽都是造成死灯的原因在点、固晶工序，银胶（对于单焊点芯片）点得多与少都不行，多了胶会返到芯片金垫上，造成短路，少了芯片又粘不牢。双焊点芯片点绝缘胶也是一样，点多了绝缘胶会返上芯片的金垫上，造成焊接时的虚焊因而发生死灯。点少了芯片又粘不牢，所以点胶必须恰到好处，既不能多也不能少。焊接工序也很关键，金丝球焊机的压力、时间、温度、功率四个参数的配合都要恰到好处，除了时间固定外，其他三个参数是可调的压力的调节应适中，压力大容易压碎芯片，太小则容易虚焊。焊接温度一般调节在280℃为好，功率的调节是指超声波功率调节，太大、太小都不好，以适中为度，总之，金丝球焊机各项参数的调节，以焊接好的资料，用弹簧力矩测试计检测≥6克，即为合格。






  每年都要对金丝球焊机各项参数进性检测和校正，确保焊接参数处在最佳状态。另外焊线的弧度也有要求，单焊点芯片的弧高为1.5-2个芯片厚度，双焊点芯片弧高为2-3个芯片厚度，弧度的高低也会引起LED品质问题，弧高太低容易造成焊接时的死灯现象，弧高太大则抗电流冲击差。






  3鉴别虚焊死灯的方法将不亮的LED灯用打火机将LED引线加热到200-300℃，移开打火机，用3伏扣式电池按正、负极连接LED,如果此时LED灯能点亮，但随着引线温度降低LED灯由亮变为不亮，这就证明LED灯是虚焊。加热能点亮的理由是利用了金属热胀冷缩的原理，LED引线加热时膨胀伸长与内部焊点接通，此时接通电源，LED就能正常发光，随着温度下降LED引线收缩回复到常温状态，与内部焊点断开，LED灯就点不亮了这种方法屡试都是灵验的将这种虚焊的死灯两引线焊在一根金属条上，用较浓的硫酸浸泡，使LED外部胶体溶解，胶体全部溶解后取出，放大镜或显微镜下观察各焊点的焊接情况，就可以找出是一焊还是二焊的问题，金丝球焊机那个参数设置不对，还是其他原因，以便改进方法和工艺，防止虚焊的现象再次发生。






  然而即使是中国电子展上的展品，使用LED产品的用户也会碰到死灯的现象，这就是LED产品使用一段时间后，发生死灯现象，死灯有两种原因，开路性死灯是焊接品质不好，或支架电镀的品质有问题，LED芯片漏电流增大也会造成LED灯不亮。现在很多LED产品为了降低本钱没有加抗静电保护，所以容易呈现被感应静电损坏芯片的现象。下雨天打雷容易呈现供电线路感应高压静电，以及供电线路叠加的尖峰脉冲，都会使LED产品遭受不同水平的损坏。