LED數(shù)碼管顯示屏失效 | 封裝工藝關(guān)鍵性

LED的封裝過程是指將LED芯片與支架封裝成LED燈的過程，而封裝工藝直接影響LED產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。

本案例將通過無損透視觀察、開封分析、LED燈珠半導(dǎo)體特性分析等方面，通過深入分析，找出LED數(shù)碼管顯示屏失效原因竟與封裝工藝有極大關(guān)系！

背景

某LED顯示故障，表現(xiàn)為少畫、多畫異常，更換顯示屏后，恢復(fù)正常。現(xiàn)對5pcs缺畫失效燈板、2pcs多畫失效燈板進(jìn)行測試分析，查找LED屏顯示異常的原因。

測試分析

1 LED燈珠半導(dǎo)體特性分析

對拆下后的顯示屏pin間I-V特性曲線分別測量，結(jié)果如圖1所示：

缺畫4#顯示屏pin1&pin5、 pin4&pin10半導(dǎo)體特性均表現(xiàn)為漏電異常；多畫2#顯示屏pin1&pin5、 pin4&pin8、pin4&pin10及pin4&pin11半導(dǎo)體特性均表現(xiàn)為漏電異常。

以上結(jié)果可知，LED顯示屏存在電性異常，主要表現(xiàn)為漏電異常和開路異常。

圖1 NG顯示屏pin間I-V特性測試結(jié)果

2 無損透視觀察

選取2處典型漏電位置（多畫2# 樣品pin4&pin10、pin4&pin11）進(jìn)行針對性結(jié)構(gòu)分析。

利用X射線透視設(shè)備對上述電性異常pin間線路及LED燈珠進(jìn)行透視檢查，結(jié)果如圖2所示：

所有電性異常pin間線路完好，未見明顯異常現(xiàn)象；LED燈珠未見鍵合絲輪廓，經(jīng)后面開封后成分分析，證明為鋁線鍵合。

圖2 NG顯示屏電性異常區(qū)域透視照片

3 開封分析

將多畫2# pin4&pin10、pin4&pin11對應(yīng)燈珠F4、G4進(jìn)行化學(xué)開封，并利用光學(xué)顯微鏡及電子掃描顯微鏡對開封后內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察分析。

多畫2#-F4燈珠：如圖4及表1所示，開封結(jié)果顯示：①初始鍵合點(diǎn)形貌異常，呈現(xiàn)化學(xué)腐蝕形貌；②晶元表面發(fā)現(xiàn)明顯電遷移枝晶形貌，即晶元表面存在電化學(xué)遷移；③EDS分析結(jié)果顯示，晶元表面遷移元素為Au，同時(shí)發(fā)現(xiàn)少量的腐蝕性元素Br。

多畫2#-G4燈珠：如圖5及表2所示，開封結(jié)果顯示：①初始鍵合點(diǎn)形貌異常，呈現(xiàn)化學(xué)腐蝕形貌；②晶元表面發(fā)現(xiàn)明顯電遷移枝晶形貌，即晶元表面存在電化學(xué)遷移；③EDS分析結(jié)果顯示，晶元表面遷移元素為Au。

以上結(jié)果可知，漏電LED燈珠晶元表面均發(fā)現(xiàn)明顯Au遷移枝晶，Au遷移的發(fā)生初步推測與晶元表面異常Br元素有關(guān)。異常溴元素存在，溴可以與金發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，為金遷移提供必要條件。

圖3 LED燈珠內(nèi)部鍵合結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 漏電LED燈珠（F4）化學(xué)開封后光學(xué)觀察照片及SEM形貌

圖5 漏電LED燈珠（G4）化學(xué)開封后光學(xué)觀察照片及SEM形貌

結(jié)論與建議

總結(jié)：

LED顯示屏出現(xiàn)缺畫、多畫等故障的主要原因?yàn)榫г砻娈a(chǎn)生金遷移和鍵合點(diǎn)發(fā)生金鋁化合反應(yīng)。

根本原因包括：封裝過程中引入腐蝕元素，例如本案中的溴元素(Br)；

建議：

封裝過程杜絕腐蝕性元素的引入，例如本案例中的溴元素。

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