LED可靠性試驗不過的解決方案

09-20

LED可靠性試驗不過的解決方案

目前，國內不少廠家在生產燈具後僅僅對燈具進行簡單的老化測試後出貨，顯然這是無法檢驗出LED的壽命期的失效情況，同時無法保證產品的質量，因此後期可能會有不少的客戶退貨返修。也有部分廠家對燈具做高溫、濕度相關的可靠性試驗，對失效的產品進行部件或者材料更換，直到通過測試則選用。雖然此模式可以簡單的完成產品的設計，然而未對失效的產品的失效根本原因進行分析，對此後的技術發展有很大的阻礙作用。

金鑒檢測在燈具可靠性檢測方面有豐富的經驗，為國內眾多燈具廠提供LED可靠性試驗後的失效分析和技術諮詢。我們有專業的團隊、技術與積累的行業經驗，能夠準確快速的找到可靠性測試或者認證測試後燈具失效的原因。通過失效分析確定LED的失效機制, 在生產工藝以及應用層面進行研究改善，提高LED燈具的可靠性。LED燈具失效模式主要分為晶元失效、封裝失效、高溫失效、過流失效以及裝配失效。通過解剖失效的燈具綜合分析，掌握LED失效的根本原因，才能在實踐中確實提高LED燈具的質量。不少客戶的燈具在老化測試、可靠性試驗後出現死燈或者光衰嚴重導致的失效，通過我們找到了失效分析根本原因，從而改進燈具的缺陷，提高燈具的可靠性。

美國「能源之星」規定可靠性指標中，主要規定LED照明燈具壽命3.5萬小時，在全壽命期內色度變化在CIE1976（u,v）中0.007以內。LED燈具壽命和色保持度的指標，從目前來看是很高的，實際上很多LED燈具還達不到這個要求，因為LED燈具所涉及的技術問題很多、很複雜，其中主要是系統可靠性問題，包含LED晶元、封裝器件、驅動電源模塊、散熱和燈具的可靠性。據報道，通過加速壽命試驗LED晶元的壽命一般可達10萬小時以上，甚至幾十萬小時。在LED器件的失效中，約70%以上的LED器件失效是由封裝引起，所以封裝技術對LED器件來說是關鍵技術。儘管LED的理論壽命非常高，但是在實際應用中受封裝、驅動電源模塊、散熱等影響，整燈的壽命遠遠不能達到預期的理論值。

儘管如此，通過LED可靠性試驗可以有效的提高燈具的可靠性。可靠性試驗內容包括可靠性篩選、壽命試驗、環境試驗。常溫老化試驗是目前最常用到的篩選試驗。通過篩選試驗剔除早起失效的產品，提高產品的使用可靠性。通過加速壽命試驗可以測試LED器件的壽命。LED器件的壽命是判斷LED器件的可靠性的重要指標。所有的可靠性試驗都離不了環境試驗，因此環境試驗是可靠性試驗的重要組成部分，目前環境試驗被認為是確認與改善工業產品質量主要方法。目前,常用於LED環境試驗的有高低溫試驗、溫度循環試驗、冷熱衝擊試驗、濕熱試驗、跌落試驗、鹽霧試驗等。通過模擬實際使用環境檢驗燈具失效情況,對失效原因進行分析後對產品改進提升產品的質量。

LED的失效的統計分布規律呈浴盆狀，可以用來表示LED在整個壽命期間的失效率。

變化曲線看出產品的失效率基本可劃分為三個時期：早期失效期、穩定使用期、損耗失效期。早期失效率較高，但隨著使用時間增加，失效率迅速降低，這階段的失效產生的原因多因設計、材料或者工藝缺陷造成。嚴格工藝操作、加強對原材料、製程檢驗可減少此階段的失效。穩定試用期也為偶然失效期，此階段失效率較低可近似為常數，計算MTBF和可靠度時就採用此階段值。此階段產品失效的主要原因是由於質量缺陷、材料弱點、使用環境等因素所致。在耗損失效期，產品的失效率隨著時間迅速增加，這主要由產品磨損、疲勞、老化以及損耗等原因導致。

案例分析：

客戶送測燈珠在冷熱循環試驗後出現燈珠漏電，經我們分析確定此燈珠的晶元埋孔（Via）下面的Ni-Sn共晶層存在大量空洞，大量空洞使得複雜結構的晶元埋孔應力不均，同時熱傳導性能降低。在晶元通電情況下，熱量聚集導至Ni-Sn共晶層空洞中空氣熱脹冷縮，更加助了晶元埋孔的應力不均，導致晶元GaN層開裂破碎，從而導致PN結短路失效。

案例分析：

客戶送測5050燈珠出現死燈現象。對燈珠的使用材料進行分析，對比正常的封裝膠和失效的封裝膠紅外光譜分析發現，失效封裝膠氫鍵的伸縮峰、C=C、吸收峰都較弱，說明失效封裝膠樹脂成分較高。Si-O-Si吸收峰分裂為兩個強度相近的峰，說明失效封裝膠分子鏈較長，分子鏈柔性下降，交聯密度大，固化程度高。因此，失效燈珠的封裝膠固化過度導致封裝膠與支架剝離扯斷鍵合線導致燈珠死燈失效。