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LED死燈的原因及分析探討

作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2011-6-26

LED死燈的原因有以下兩(liang) 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(hui) 影響其它的LED燈的工作;其二,LED燈的內(nei) 部連接引線斷開,造成LED無電流通過而產(chan) 生死燈,這種情況會(hui) 影響其它的LED燈的正常工作,原因是由於(yu) 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(ge) LED燈內(nei) 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(yan) 重的多。
  LED死燈是影響產(chan) 品質量、可靠性的關(guan) 健,如何減少和杜絕死燈,提高產(chan) 品質量和可靠性,是封裝、應用企業(ye) 需要解決(jue) 的關(guan) 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(shang) ,使LED芯片的PN結失效,漏電流增大,變成一個(ge) 電阻靜電是一種危害極大的魔鬼,全世界因為(wei) 靜電損壞的電子元器件不計其數,造成數千萬(wan) 美元的經濟損失。所以防止靜電損壞電子元器件,是電子行業(ye) 一項很重要的工作,LED封裝、應用的企業(ye) 千萬(wan) 不要掉以輕心。任何一個(ge) 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(men) 知道人體(ti) (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(chan) 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(wei) 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(wei) 電子行業(ye) 的人們(men) 所熟悉,關(guan) 健是在實際執行時是否到位,是否有記錄。

  據筆者了解一般的民營企業(ye) ,防靜電措施做得並不到位,這就是大多數企業(ye) 查不到接地電阻的測試記錄,即使做了接地電阻測試也是一年一次,或幾年一次,或有問題時檢查一下接地電阻,殊不知接地電阻測試這是一項很重要的工作,每年至少4次(每季度測試一次),一些要求高的地方,每月就要作一次接地電阻測試。

  土壤電阻會(hui) 隨著季節的變化而不同,春夏天雨水多,土壤濕接地電阻較容易達到,秋冬季幹燥土壤水分少,接地電阻就有可能超過規定數值,作記錄是為(wei) 了保存原始數據,做到日後有據可查。符合ISO2000質量管理體(ti) 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(ye) 、LED應用企業(ye) 都要做,隻要將各種設備名稱填於(yu) 表格內(nei) ,測出各設備的接地電阻記錄在案,測試人簽名即可存檔。

  人體(ti) 靜電對LED的損害也是很大的,工作時應穿防靜電服裝,配帶靜電環,靜電環應接地良好,有一種不須要接地的靜電環防靜電的效果不好,建議不使用配帶該種產(chan) 品,如果工作人員違反操作規程,則應接受相應的警示教育,同時也起到告示他人的作用。人體(ti) 帶靜電的多少,與(yu) 人穿的不同麵料衣服、及各人的體(ti) 質有關(guan) ,秋冬季黑夜我們(men) 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(ge) 好的芯片或LED,如果我們(men) 用手去拿(身體(ti) 未作任何防護措施),其結果就可想而知了,芯片或LED將受到不同程度的損害,有時一個(ge) 好的器件經過我們(men) 的手就莫名其妙的壞了,這就是靜電惹的禍。

  封裝企業(ye) 如果不嚴(yan) 格按接地規程辦事,吃虧(kui) 的是企業(ye) 自己,將造成產(chan) 品合格率下降,減少企業(ye) 的經濟效益,同樣應用LED的企業(ye) 如果設備和人員接地不良的話也會(hui) 造成LED的損壞,返工在所難免。

  按照LED標準使用手冊(ce) 的要求,LED的引線距膠體(ti) 應不少於(yu) 3—5毫米,進行彎腳或焊接,但大多數應用企業(ye) 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(hui) 對LED造成損害或損壞,因為(wei) 過高的焊接溫度會(hui) 對芯片產(chan) 生影響,會(hui) 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(ye) 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(hui) 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(nei) 部的金絲(si) 焊點會(hui) 因為(wei) 過大的熱脹冷縮將焊接點拉開,造成死燈現象。

  2. LED燈內(nei) 部連線焊點開路造成死燈現象的原因分析2.1 封裝企業(ye) 生產(chan) 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,支架排是采用銅或鐵金屬材料經精密模具衝(chong) 壓而成,由於(yu) 銅材較貴,成本自然就高,受市場激烈竟爭(zheng) 因素影響,為(wei) 了降低製造成本,市場大多都采用冷軋低碳鋼帶來衝(chong) 壓LED支架徘,鐵的支架排要經過鍍銀,鍍銀有兩(liang) 個(ge) 作用,一是為(wei) 了防止氧化生鏽,二是方便焊接,支架排的電鍍質量非常關(guan) 鍵,它關(guan) 係到LED的壽命,在電鍍前的處理應嚴(yan) 格按操作規程進行,除鏽、除油、磷化等工序應一絲(si) 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,太薄影響質量。

  因為(wei) 一般的LED封裝企業(ye) 都不具備檢驗支架排電鍍質量的能力,這就給了一些電鍍企業(ye) 有機可乘,使電鍍的支架排鍍銀層減薄,減少成本支出,一般封裝企業(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(yi) 器,所以較容易蒙混過關(guan) 。筆者見過有些支架排放在倉(cang) 庫裏幾個(ge) 月後就生鏽了,不要說使用了,可見電鍍的質量有多差。用這樣的支架排做出來的產(chan) 品是肯定用不長久的,不要說3—5萬(wan) 小時,1萬(wan) 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LED也會(hui) 因鍍銀層太薄附著力不強,焊點與(yu) 支架脫離,造成死燈現象。這就是我們(men) 碰到的使用得好好的燈不亮了,其實就是內(nei) 部焊點與(yu) 支架脫離了。

  2.2 封裝過程中每一道工序都必須認真操作,任何一個(ge) 環節疏忽都是造成死燈的原因在點、固晶工序,銀膠(對於(yu) 單焊點芯片)點得多與(yu) 少都不行,多了膠會(hui) 返到芯片金墊上,造成短路,少了芯片又粘不牢。雙焊點芯片點絕緣膠也是一樣,點多了絕緣膠會(hui) 返上芯片的金墊上,造成焊接時的虛焊因而產(chan) 生死燈。點少了芯片又粘不牢,所以點膠必須恰到好處,既不能多也不能少。焊接工序也很關(guan) 鍵,金絲(si) 球焊機的壓力、時間、溫度、功率四個(ge) 參數的配合都要恰到好處,除了時間固定外,其它三個(ge) 參數是可調的,壓力的調節應適中,壓力大容易壓碎芯片,太小則容易虛焊。焊接溫度一般調節在280℃為(wei) 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(wei) 度,總之,金絲(si) 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(wei) 合格。每年都要對金絲(si) 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(wei) 1.5-2個(ge) 芯片厚度,雙焊點芯片弧高為(wei) 2-3個(ge) 芯片厚度,弧度的高低也會(hui) 引起LED的質量問題,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(chong) 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(wei) 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(yu) 內(nei) 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(yu) 內(nei) 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(liang) 引線焊在一根金屬條上,用較濃的硫酸浸泡,使LED外部膠體(ti) 溶解,膠體(ti) 全部溶解後取出,在放大鏡或顯微鏡下觀察各焊點的焊接情況,就可以找出是一焊還是二焊的問題,是金絲(si) 球焊機那個(ge) 參數設置不對,還是其它原因,以便改進方法和工藝,防止虛焊的現象再次發生。

  使用LED產(chan) 品的用戶也會(hui) 碰到死燈的現象,這就是LED產(chan) 品使用一段時間後,發生死燈現象,死燈有兩(liang) 種原因,開路性死燈是焊接質量不好,或支架電鍍的質量有問題,LED芯片漏電流增大也會(hui) 造成LED燈不亮。現在很多LED產(chan) 品為(wei) 了降低成本沒有加抗靜電保護,所以容易出現被感應靜電損壞芯片的現象。下雨天打雷容易出現供電線路感應高壓靜電,以及供電線路疊加的尖峰脈衝(chong) ,都會(hui) 使LED產(chan) 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(ju) ,從(cong) 封裝、應用、到使用各個(ge) 環節都有可能出現死燈現象,如何提高LED產(chan) 品的質量,是封裝企業(ye) 以及應用企業(ye) 要高度重視和認真研究的問題,從(cong) 芯片、支架挑選,到LED封裝整個(ge) 工藝流程都要按照ISO2000質量體(ti) 係來進行運作。隻有這樣LED的產(chan) 品質量才可能全麵的提高,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(guan) 電源,增設溫度保護都是提高LED產(chan) 品可靠性的有效措施。隻要封裝、應用的企業(ye) 嚴(yan) 格按照ISO2000質量體(ti) 係來運作,就一定能使LED的產(chan) 品質量上一個(ge) 新台階。

Tags:LED燈,損壞原因  
責任編輯:admin
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