LED燈珠內部銀遷移會導致什么失效現象？

背景介紹

失效現象為LED應急燈在常溫樓道正常使用一段時間后出現死燈，現通過測試分析失效應急燈及正常應急燈板，查找LED死燈原因。

測試分析

1 電性排查

對失效應急燈NG燈板上所有燈珠進行IV特性測量，檢查每個燈珠二極管特性是否存在異常。

IV特性測量結果顯示，大部分LED燈珠呈現漏電失效，LED3呈現開路失效。由于漏電失效樣品較多，對漏電顯著的LED7、LED13及開路失效的LED3進行分析。

2 點亮觀察

對IV特性異常燈珠施加3VDC電壓進行點亮，觀察點亮狀況及電流大小，如圖1所示，

漏電燈珠：LED7表現為電流偏低、亮度偏低現象；LED13表現為死燈現象；開路燈珠：LED3表現為死燈現象。

圖1 點亮檢查照片

3 外觀檢查

外觀檢查發現漏電燈珠LED7外觀未有明顯異常，漏電死燈LED13及開路死燈LED3表面明顯有燒毀痕跡，如圖2所示。

圖2 外觀檢查照片

4 X-Ray分析

對漏電燈珠LED7和開路死燈LED3進行X-Ray檢查，發現漏電燈珠LED7外觀未發現明顯異常，而開路死燈LED3明顯發現綁定線被燒毀痕跡。

圖3 燈珠X-Ray檢查照片

5 開封分析

對漏電死燈LED13進行化學開封后，用光學顯微鏡與電子顯微鏡進行觀察分析，發現晶元LED13（漏電死燈）表面發現燒毀痕跡；形貌放大觀察，燒毀位置明顯發現電遷移枝晶形貌，成分結果顯示為銀遷移。

圖4 LED13化學開封后形貌圖

表1 LED13化學開封后EDS分析測試結果（wt.%）

6 銀遷移觀察及銀元素來源排查

通過對晶元表面及側面SEM觀察，發現銀遷移只發生在晶元表面，晶元側面未發現銀遷移現象。銀元素排查結果顯示，綁定線及支架鍍層的材質為金屬銀，其他結構未發現銀元素，如圖5和表2所示。

以上結果表明，銀遷移只發生在晶元表面，故可以推測形成銀遷移的銀離子來自銀綁定線。下面通過切片觀察手段，確認漏電燈珠內部是否存在界面分層現象。

圖5 銀遷移位置SEM觀察照片

表2 晶元表面及支架鍍層成分測試結果（wt.%）

7 剖面分析

切片剖面分析結果顯示，晶元表面發現分層現象，透明封裝膠與金屬支架及白色塑膠發現界面分層現象，界面分層為銀遷移提供了遷移通道條件，如圖6所示。

圖6 界面分層狀況觀察

結論與建議

LED 應急燈死燈失效的原因為：LED燈珠內部產生了銀遷移現象。

建議：避免銀遷移的發生可以從避免界面分層及避免使用活性較強的金屬兩方面去改善。

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