只管LED理论寿命可达50kh以上，但由于各种成分的限定，实际运用时LED常日无法达到如此之高的理论寿命，过早地发生故障，极大地妨碍LED这种新型节能型产品向前发展。为办理这一难题，许多学者进行了干系的研究并得出一些故意义的结论。
NO.1 案例背景
LED加电不亮，手轻压可正常发光。
NO.2 剖析过程
X射线透视可明显创造NG样品上的两根连接在LED内部大晶片上的绑定线在绑定点端头部分有明显断裂，内部连接负极的一端绑定良好。正常样品则未见任何非常。
采取化学方法对LED灯表面封装胶体进行堕落，并通过电子显微镜对内部构造进行不雅观察，可以清楚地创造芯片内与正极相连的两根金线端头部位发生了显著的机器应力分裂，断口上涌现颈缩和金属机器拉尖。分裂的部位都位于绑定颈部的部位，且绑定点的部位绑定效果较好。剖面不雅观察没有创造LED半球形封胶体存在明显裂纹和气孔等封装毛病。
根据LED打开后内部构造，样品与普通LED封装不同，晶片正极绑定点是带有尾翼的第二绑定点（常日第二个绑定点在晶片封装时强度较弱，随意马虎涌现分裂等非常情形），并且在框架负极处绑定点相反是球型中的第一个绑定点。涌现机器断裂的正好是带有尾翼的第二绑定点部位，这个部位在立体空间中比负极第一绑定点高，受外界机器应力浸染较大。
A点，芯片电极与金球结合处；
B点，金球与金线结合处即球颈处；
C点，焊线线弧所在范围；
D点，支架二焊点与金线结合处；
E点，支架二焊点与支架镀层结合处。
NO.3 失落效模式
1.晶片失落效
晶片失落效是指晶片本身失落效或其它缘故原由造成晶片失落效。造成这种失落效的缘故原由每每有很多种，晶片裂纹是由于键合工艺条件不得当，造成较大的应力，随着热量积累所产生的热机器应力也随之加强，导致晶片产生微裂纹，事情时注入的电流会进一步加剧微裂纹使之不断扩大，直至完备失落效。二是若芯片有源区原来已有破坏，则将使加电时逐步劣化至故障，同样使灯具运行时产生严重的光衰至不亮。再者如果晶片粘结工艺不佳，利用时将使晶片粘结层与粘结面彻底分离，使试样开路失落效，这同样会使LED利用时涌现“去世灯”的情形。晶片粘结工艺差的缘故原由可能是所用银浆（绝缘胶）已过期或暴露韶光太长，银浆（绝缘胶）用量太少，固化韶光太长，固晶基面受到污染。
2.封装失落效
封装失落效是指封装设计或生产工艺不当导致器件失落效。封装所用的环氧树脂材料，在利用过程中会发生劣化问题，致使LED的寿命降落。这种劣化问题包括光透过率、折射率、膨胀系数、硬度、透水性、透气性、填料性能等，个中尤以光透过率最为主要。一些研究显示，光波长愈短，光透过率恶化愈严重，但对绿光上方波长（即大于560nm）的影响则不大。Lumileds2003年曾公布过功率LED白光器件和φ5白光器件的寿命实验曲线,19kh后，用硅树脂封装的功率器件，光通量仍旧能保持最初的80%。而环氧树脂包装比拟曲线显示6kh往后光通量坚持率只有50%。证明了当芯片发光效率不变时，芯片附近环氧树脂显著转变为黄色，随后转变为褐色。这一显著退化过程紧张是光照和温升导致环氧树脂光透过率恶化所致。同时，当蓝光刺激黄色荧光粉发白光时,LED封装透镜褐变对反射性有影响，并使发蓝光不敷以刺激黄色荧光粉使光效及光谱分布产生变革。
对付封装而言，还有一个影响LED寿命的主要成分便是堕落。在LED利用中，一样平常引起堕落的紧张缘故原由是水汽渗入了封装材料内部，导致引线变质、PCB铜线锈蚀；有时，随水汽引入的可动导电离子会驻留在芯片表面，从而造成泄电。此外，封装质量不好的器件，在其封装体内部会有大量的残留气泡，这些残留的气泡同样也会造成器件的堕落。
3.热过应力失落效
温度一贯是影响LED光学性子的主要成分，而在研究LED失落效模式的时候，国内外学者考虑到将事情环境温度作为加速应力，来进行LED加速寿命实验。这是由于在LED系统热阻不变的条件下，封装引脚焊接点的温度升高，则结温也会随之升高，从而导致LED提前失落效。高功率LED的模型构造图以及在事情环境温度分别为（a）120℃、（b）100℃和（c）80℃下辐射功率和加速韶光的关系图如下。
在对不同厂商所供应的LED样品进行加速寿命实验，该实验将LED样品分别置于80、100、120°C下，利用3.2V电压驱动，并规定了当试样光功率降至起始值50%时即被剖断无效。上图中试验结果表明，高功率LED寿命随加速寿命试验温度和加速韶光延长而降落。加速寿命试验中LED结温的提高将使环氧树脂材料产生异变，进而使系统热阻增大，使芯片和封装受热表面劣化并终极造成封装失落效。
4.电过应力失落效
LED如果遭受过电流（EOS）或静电冲击（ESD）等成分的影响，均可能导致晶片开路而形成电过应力故障。如GaN为宽禁带材料、电阻率大。若采取这种晶片，由于静电引起的感生电荷在制造过程中不随意马虎消逝，当积累到相称程度后，就能产生较高静电电压，一旦该电压超出材料承受能力时，将涌现击穿征象和放电征象，使器件涌现故障。
5.键合失落效
LED制造过程中键合条件不当，若键协力过大将会压伤晶片，反之则会造成器件的键合强度不敷，使得器件随意马虎脱松，或完备未形成良好的键合界面。对某些利用垂直芯片LED灯珠而言，固晶层底部从支架镀层上剥落是较普遍失落效缘故原由。下图故障样本是直插式LED灯珠在利用中去世灯征象，不良率1.5%。失落效样品的截面检讨表明金线焊点都无缺无损。但是创造固晶层从支架镀层上被彻底剥脱，同时封装胶从支架杯壁处被剥脱。
由以上不雅观察到的征象可以剖断，造成灯珠失落效的缘故原由是封装胶水与支架界面间涌现剥离征象，剥离程度和区域随着利用过程加剧而扩展，进一步造成固晶胶与支架剥离，终极导致样品涌现失落效。也可能是封装胶水粘接性不良造成封装胶水与支架界面间涌现分层。
6.机器应力失落效
LED在SMT工艺流转、测试或运输中，外部的夹具、模具或其它硬质的材料撞击LED灯封装体，导致其内部构造瞬间移位拉断内部绑定线。这类失落效创造在较软封装体的几率较大。
LED芯片身分有InGaN， AlInGaP和ZnSe等半导体材料，这些材料每每比Si芯片更薄、更脆。若封装设计不当，导致内部存在残余应力，这些应力的存在就可能导致器件芯片开裂、功能退化等可靠性问题。下图剖析的案例也是LED样品上板后涌现大批量的失落效。对LED样品进行失落效剖析创造所有发光二极管的芯片都存在有裂纹，并且裂纹位置相同，都位于芯片的右边区域，即靠近阳极引出片右边缘。裂纹贯穿PN结，裂纹处PN耐压严重低落，而且，在湿润的环境下，PN结处裂纹泄电增大。裂纹的产生与机器应力有关。
根据样品的失落效信息，结合芯片的衬底构造，芯片的电连接办法（凸点采取倒装焊接而不是一样平常金丝焊接），剖析了LED芯片开裂的缘故原由是机器应力在LED芯片的两电极之间形成了相对的剪切力，并提出了相应的办理方法，通过凸点对LED芯片直接施加浸染力，使薄而脆性大的LED芯片产生力裂痕。机器应力和热变应力有一定关系。
NO.4 改进方法
通过对以上所先容的LED紧张失落效模式的剖析，可以从中获悉改进LED在实际利用寿命的技能方法。
1.散热技能
散热技能一贯以来都是LED运用中的主要组成部分，若LED器件不能及时散热则芯片结温将会严重上升，进而发光效率大幅降落，可靠性（如寿命、色移等）也会变差。在这同时高温高热会导致LED封装构造内涌现机器应力并可能会进一步导致一系列可靠性问题。以是在制作过程中，可选用导热性良好的底座并使LED散热面积只管即便大以提高器件散热性能。
2.防静电技能
以GaN作为芯片的LED，在利用中存在的一个很大问题便是静电效应，如果不处理好这一问题，就会严重影响到器件的寿命。因此，在LED设计时，要充分考虑到防静电的设计，以避免器件由于高静电电压造成击穿等失落效征象。
3.封装技能
封装用环氧树脂材料由于光照和温升等缘故原由导致其光透过率恶化，利用过程中呈现原来透明环氧树脂材料褐变征象，从而影响了器件原有光谱功率分布。以是，当LED封装完成后，应严格掌握固化温度，以免封装完成后，已导致环氧树脂过早老化。另一方面为避免器件涌现堕落征象，选用透明性良好的封装材料时，应把稳注塑时尽可能将材料内气泡排出，为了减少水气的残留和减少器件被堕落的可能性。
4.优化制造工艺
LED在制造过程中需具备适当的键合条件，如果键合过度大将芯片将被压伤，反之将导致器件键合强度不足，使器件易脱松。以是在确保器件键合强度条件下，必须尽可能地减小键合过程中对芯片的毁坏，从而实现键合工艺优化。在粘接芯片过程中，须要将温度掌握在适当范围内，使焊料知足密实、不产生空洞、残余应力低的技能哀求。
5.合理筛选
LED出厂之前，可加入一个筛选工艺，即通过对部分样品的合理老化筛选试验来打消部分有提前失落效可能性的设备，从而减少LED实际运用时提前失落效。
NO.5 案例结论
造成失落效试样LED加电未点亮、手轻压即可正常点亮（开路）的紧张缘故原由为NG试样在外界机器应力浸染下内部晶片第二绑定点机器应力分裂。
金鉴实验室
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