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照明LED失效的分析及预防措施

      大家还记得欧普在双十一的佳绩吗?2亿元,我们看到LED已经慢慢在普及了。但虽然普及了,我们在生产使用过程中仍然会出现了很多LED失效,这里我们浅谈一下LED失效模式。


  作为通用照明的LED,目前主要由两种:一种可以进行SMT作业的SMD LED;另外一种是集成和阵列式的COB和铜基板模块。当然也还有DOB,不过今天我们暂时不讨论。


  一、SMD LED的失效模式

  首先我们来看看SMD LED的失效模式。SMD LED种类太多了, 2835、3528、5050、5630、3014、4014等等。支架的塑封从PPA,PCT,一直到现在的EMC等等。不管封装尺寸如何,失效模式都差异不大,我总结了几点。


  1.1 失效最严重的就是死灯

  死灯的话应该就分为真死或者假死。


  假死情况较常见的就是LED过回流的时候,LED与PCB之间的虚接。这个虚焊比较好发现和解决。通过点测和老化即可发现虚焊的位置,并能通过加热台或者热风枪进行LED修正和替换即可。另外一种假死,是LED内部出现虚接或者金线断裂但是还挨着一起。如下图一所示,就是典型的LED 金线内部的虚接(已经断开,但是还是挨着一起,LED还是可以点亮,但是过一会就因为胶体的应力导致断线头分开死灯)。


  真死的话,情况就比较多了,但是常见的是金线断裂(就是图一中如断线头不挨着就是真死的一种)。还有一种就是过流导致芯片和金线烧毁,这个目视就非常明显了,如下图二所示。总结起来就真死的几种状况:一种是线路故障问题,可能是邦定不良导致线路失效,也可能内应力(热胀冷缩的力)导致线路失效;一种是超过必要的电流电压问题;还有一种就是静电击穿LED问题(这个失效模式目视效果不明显,芯片PN结被击穿,需要老化一段时间才逐步死亡)。


  那么问题来了,如何规避或减少死灯这么严重的失效呢。


  最要紧的是保证线路焊接时的可靠性,这些可靠性导致的不良后果是致命的。首先,得保证机台稳定性,还有焊线模式,有的需要进行尾线压合,或者尾线重新加个尾巴。其次,是保证线材与芯片键和的兼容性。以前我们都是用9999的纯金,现在用的是K金(60%以上的黄金),或者合金(8%以上的黄金)与CHIP PAD的键和的兼容性和焊接强度需要考虑到。


  另外,与胶水的硬度有关系,如果胶水太硬,那么应力(热胀冷缩的力)就会拉断芯片。这种失效模式也是比较常见。为啥?因为硅胶太贵,密封性也不好,更多人倾向使用硬硅胶和环氧树脂类作为灌封胶。所以我们选择封装材料时,一定要考虑到应力与封装的匹配性,不能太硬,适合使用的环境。


  比如现在的9V1W的2835作为球泡灯的光源,管脚温度TS很多经常在105-110℃之间。那么对于这么高的温度,我们的封装胶水硬度就必须要小,否则过一段时间会因应力过大拉断金线而死灯。当然,如果是0.06W的LED,环氧树脂应该是又便宜又实用的封装胶水,应力对其影响不是太大。至于静电防护,电子行业几乎所有的电子器件都需要进行经静电防护,比如建立风淋室、导走人体带电荷、空气加湿、设备接地、增加等离子风扇等等。静电防护通用性的措施,我这里就进行赘述了。

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