LED漏（lòu）電原因的分析（xī）

文章出處：http://www.hetao100.com 作者：康利邦 人氣：544 發（fā）表時間：2021-09-11 08:28:03

LED漏電（diàn）原因的分析

1 芯片受到沾（zhān）汙（wū）引起漏電

LED芯片是非常小的，灰塵等易對（duì）它產生遮蔽作用，最重要的是灰塵、水汽、各種雜質（zhì）離子會（huì）附著與芯片表（biǎo）麵，不僅會在表麵對芯片內（nèi）部產生（shēng）作用，還會擴散進入芯片內（nèi）部產生作用。比如，銅（tóng）離子、鈉離子都很容易擴散進入半導（dǎo）體材料中，非常微小（xiǎo）的數量（liàng）就可以使半（bàn）導（dǎo）體器件的性能嚴重惡（è）化。對於半（bàn）導體器件的（de）製造，通常都要求有淨化等（děng）級（jí）非常高的潔淨（jìng）廠房（fáng）。可以考（kǎo）察一下LED封裝廠，上千家（jiā）之中有幾家的廠房能有什麽樣的潔（jié）淨（jìng）等級?絕大多數都是能與（yǔ）大（dà）氣直接相通的房（fáng）間，根本談不上淨化（huà）。雖然有人會說，“草莓视频在线的（de）廠房沒有灰塵，很潔淨”，可是，潔淨程度不是用眼睛來看的!眼睛是根本看不到（dào）芯片生產和封裝要（yào）求的潔淨程度（dù）的，必須是用專門的儀器來檢測。不僅（jǐn）僅要求（qiú）廠房要達到要求的潔淨度，對涉及到芯片裸露的（de）工序（xù），工作（zuò）人員要穿淨化（huà）工作服，戴工作帽，戴口罩，工作人員不許塗化妝品等。這些（xiē）個嚴苛（kē）生產條件，目前對LED封裝廠來講，不是想不到，就是不願（yuàn）做。不願（yuàn）做的原因非常簡單，成本上的增加無法接受——競爭太激烈。封裝廠房達不到要求的潔淨程度，那麽（me），LED的質量問題就來了。

早期的LED芯片以及現在很多（duō）廠家的（de）芯片，都沒有在芯片的側麵做（zuò）保護層。現在國外一些（xiē）芯片廠商已經開始（shǐ）在芯片的側麵做保護層了。但是，現在的保護層一般是采用二氧化矽材料，而且厚度很薄（báo），保護（hù）能力是有限的。在潔淨度很差（chà）的封裝廠，仍然會由（yóu）於沾汙造成漏電現象。

1.1 芯片側麵沒有做鈍化

很多芯片由於各種因素，沒有對芯片的側麵做鈍（dùn）化保（bǎo）護，使得芯片劃片後，PN結在側麵（miàn）裸（luǒ）露於空氣中（zhōng）。

2. 銀膠過高造成漏電

這個問題在LED封裝業中（zhōng）已是常識性的、看得見的問題了，無需（xū）我多囉嗦了。

3. 打線偏焊造成漏（lòu）電

這個問題在（zài）LED封裝業中也是常識性的、看得（dé）見（jiàn）的問題了，也（yě）無需我多囉嗦了。

4. 應力（lì）造成（chéng）漏電

應力（lì），往往（wǎng）是看不見的，若對材料（liào）的一些基本性質不了解，則不太好理解（jiě）這個問題。其（qí）實，應力相對於日常可見的比如推土機推土那樣大的力（lì）相比，它是（shì）很難看得見（jiàn）的作用力而已。它往往是由於材料的熱（rè）脹冷縮而產生。應力的影（yǐng）響往往是在兩種材料的接（jiē）觸方麵。應力作用可以（yǐ）是直接壓力，也可以是與材料接觸麵平行的橫向剪切力。舉一個簡單的例子，在兩根鐵軌之（zhī）間是有一段間隙的，如果將這個間隙留的很小，當溫度升高時，兩段鐵軌的端麵就（jiù）會接觸，甚（shèn）至擠壓變形。這就是應力作（zuò）用。當兩種（zhǒng）不同的材料粘結接觸時，當溫度發生變化（huà），若（ruò）兩種材料的熱膨脹係數不（bú）同，在接觸麵由於延伸或收縮尺度不同（tóng），相互間產生拉力，這就是橫向（xiàng）的剪切應力。

在（zài）LED中，有不同的材（cái）料，熱膨脹係數是不同的。在溫度反複變化的過程（chéng）中（zhōng），各物質不可能回複到它們最初接觸時的狀態，相互（hù）間會（huì）保持有（yǒu）一定的應力。但（dàn）不一定會有（yǒu）害。隻有當膨脹係數相差太（tài）大、工藝條件（jiàn）不合（hé）適時，就可能留下很大的應力。這個應力嚴重的會壓壞芯片，使芯片破損，造成漏電、部分區（qū）域裂開而不亮，嚴重的（de）徹底開路不亮。應力不是很大時，有時也會產生（shēng）嚴重的後果。

原（yuán）本在LED的側麵就存在著懸掛鍵，應力的作用，使得（dé）表麵原子發生微位移，這些懸掛鍵的電場更加處於一種不（bú）平衡狀態，從而造成端麵PN結處的能級狀態發生改變，造（zào）成漏電。

5. 使用不當造成漏電

這種狀況一般較少發生（shēng）。當（dāng）較高的（de）反向電壓加給LED，可（kě）能損壞PN結，造成漏電。

這種損壞，和靜電損壞的機（jī）理是相同的。如果不是當事人自己確認，封裝（zhuāng）廠的工程師單憑損壞的樣品來看，是很難分辨的。

6. 芯片本身漏電

通常，這種情況（kuàng）也是較少發生。除非芯片的（de）次品出廠。

一般來講（jiǎng），芯片在製造廠是不容易受到沾（zhān）汙的。但是，在芯片的後續分選、包裝時，是有（yǒu）可能發生沾汙的。本人看到過某芯片廠的後續分選、包裝車間環境就是沒有淨化等級的普通廠房。

7. 工藝不當，使得芯片開裂

芯片底部膠體不均勻，或焊盤下（xià）麵有（yǒu）空洞，打線時可能損傷芯片產生漏電或失效。焊線機調整不當，打傷芯片，產生漏（lòu）電或失效。

8. 靜電問（wèn）題

在LED行業，似乎將靜電當成了損壞LED的頭（tóu）號大敵。但本人卻不（bú）這麽（me）認為。相反，將它當成次（cì）要問題。

對於靜電對LED的損（sǔn）壞問題，本人（rén）在一些論壇裏有談過（guò）【7】。現在將那些內容搬過來，並加以補充，以便大家閱讀與了（le）解。

8.1 靜電的產（chǎn）生機理

通（tōng）常（cháng），靜電（diàn）的產生是由於摩擦或感應而產生。

摩擦靜電是由於兩個物體接觸摩（mó）擦（cā）或分離過程中產生電荷的移動而產生。導體間的摩擦留下的靜電通（tōng）常比較弱，這是由於導體的導電（diàn）能力強，摩擦產生的離子會在摩擦過程中及終止時很（hěn）快運動到一起而中和。而絕緣體摩擦後，可能會產生（shēng）較（jiào）高（gāo）的靜電（diàn）電壓，但是電荷量卻很小。這是由於絕緣體本身的物理結構決定的。絕緣體的分子結構中，電（diàn）子很難脫離原子核的束（shù）縛自由移動，所以，摩擦（cā）結果也隻能產生少量的分子或（huò）原子電離。

感應靜電是物體處於電場之中，受電（diàn）磁場的作用，物體中的電（diàn）子發生移動（dòng）而形成電場。感應靜電一般隻能在導體上產生。空間電磁場對（duì）絕（jué）緣體的作用可以忽略。

8.2 靜電的放電機理

220V的（de）市電可以（yǐ）打死人，可人（rén）們身上上千伏的電壓卻打不死人（rén），是何道理? 電容兩端的電壓滿足下列公式：
U=Q/C
根據這個公式可以知道，當電容量很小時，很少的電（diàn）荷量，就會產生很高的電壓。

通（tōng）常草莓视频在线的身體、身邊的物體，電容都非常小，當產生電荷後，很少的電荷量，也會產生很高的電壓。

由於（yú）電荷量很少，放電（diàn）時，形成的電流非常小，時間非（fēi）常短，電壓（yā）不（bú）能（néng）維持，極短的時間就降下來。

由於人體不是（shì）絕緣體，所以，身體各處積（jī）累（lèi）的靜電荷，在（zài）有放電通路的情況（kuàng）下，都會匯集過來（lái），所以感覺電流（liú）大些，有電擊的感覺。人（rén）體、金屬物品等（děng）導體在產生靜電（diàn）後（hòu），放電電流會比較大。

對（duì）於絕緣性（xìng）能（néng）好（hǎo）的材料，一個是產生的電（diàn）荷量非常小，另一方麵，產生的電荷（hé），很難流動。電壓雖然高，但某處有放電通（tōng）路時，隻是接觸點及附近極小範圍（wéi）內的電荷可以流動放電，非接觸點的（de）電荷則不（bú）能放電(誰叫它是絕緣體呢)。故而，就是有上萬伏的電壓，放電能量也是微乎其微的。

8.3 靜電對電子元器件的危害

靜電會（huì）對LED有危害，並不是LED獨有的（de）“專利”，就是用矽材料製造的常用的二極管、三極管，也（yě）都會受到威脅。甚至建築（zhù）、樹木、動物都可能被靜電損害(雷電就是一種靜電，草莓视频在线這裏就不去考慮它了)。

那麽，靜電是怎麽對電子（zǐ）元件損害的呢?我也不要扯得太遠，就隻講半導（dǎo）體器件的問題，而且就局限於二極管（guǎn）、三極管、IC、LED方麵。(否則會囉（luō）嗦太（tài）多衝（chōng）淡主題)。

電對（duì）半導體元器件（jiàn）的損壞，最終是有電流的參與。在電（diàn）流的作用下，由於熱而損（sǔn）壞器件（jiàn）。要有電流，就要有電（diàn）壓。但（dàn）是，半導體二（èr）極管有PN結，無論是正向還是反向，PN結都會有阻擋電流（liú）的一個（gè）電壓範圍。正向勢壘低，反（fǎn）向勢壘則（zé）要（yào）高很多（duō）。在一個電路中，哪裏的電阻大，電壓就在哪裏集中。但就來看LED，電壓（yā）正向（xiàng）加給LED時，當外電壓小於二極管的閾值電壓(大小與材料禁帶寬度對應)，沒有正向電流，電壓全部加在PN結（jié）上。電壓反向加給LED時，當外電壓小於LED的反（fǎn）向擊穿電壓時（shí），電壓也是（shì）全部（bù）加在PN結上（shàng），此時，LED的虛焊點也罷（bà），支架也罷、P區也罷（bà）、N區也罷，統統都沒有電壓降!因為沒有電流。當著PN結擊穿後，外電壓才會由電路上的所有電阻分擔。哪個地方電（diàn）阻大，哪個部分承擔的電壓就高。就LED而言，自然是PN結承擔了大（dà）部分電壓。在PN結上產生的（de）熱（rè）功率就是它上麵的壓降乘以電流值。若是電流值（zhí）不加限製，過高的熱（rè）量就會將PN結燒壞，PN結失去作用而穿通。

IC為什麽會比較怕靜電（diàn），因為，IC中的每個元（yuán）件的麵積（jī）非常小，每個元件的寄生電（diàn）容也就非（fēi）常小(往往電路功能就要求寄生電容非常小)，所（suǒ）以，少量的靜電電荷就會產生很高的靜（jìng）電電壓，而且每個元件的功率耐量通常也很小，所以，靜電放（fàng）電就很容（róng）易損壞IC。但是通常（cháng）的分立元件，如普通的小功率二極管、小功（gōng）率三極管都不是非常怕靜電，因為它們芯（xīn）片（piàn）的麵積比較（jiào）大，寄生電（diàn）容也比較（jiào）大，一般的靜定（dìng）不容易在它們（men）上麵積（jī）累高電壓。小功率的MOS管（guǎn），由於柵極氧化層很（hěn）薄，寄（jì）生電容小，所以很容易遭靜電損壞，通常會在封裝完成後將三個電極（jí）短路後出廠。使用中也常要求在（zài）焊接完成後再去掉短路線。而大功率的MOS管，由於芯片麵積大，一般的靜電也不會損壞它們。所以（yǐ）你會看到，現在功率MOS管的三個（gè）電極（jí）是（shì）沒有短路線保護的。(早（zǎo）期製造廠（chǎng）還是將（jiāng）它們短（duǎn）路後出廠的)

LED實際就是有（yǒu）個（gè）二極管，它（tā）的麵積相對IC內的每個元件來講，是非常大的。所以LED的寄生電（diàn）容相對來說也是比較大（dà）的。所以，一般場合的靜電並不能損壞LED。

一般場合的靜電，尤其是絕緣體上產生的靜電，電壓（yā）會很（hěn）高，但放電電荷量極微，而且放電電流持續時間很短（duǎn）。而導（dǎo）體上感應的（de）靜電，電壓（yā）可能（néng）不是很（hěn）高，但是放（fàng）電電（diàn）流卻可能很大，而且（qiě）往往是持續的電流。這樣（yàng）對電子元件的危（wēi）害就非常大。

8.4 為什麽說靜電對LED的損害（hài）是不常（cháng）發生的呢

先來看一個試驗現象（xiàng）。一塊金屬鐵板上（shàng）帶有500V的靜電，將LED放到金屬板上(放的方法要注意，避免下述的問題發生)，大家說LED會被損（sǔn）壞嗎?這裏，LED要被損壞，通常應該是被（bèi）加上大於其擊穿（chuān）電壓的電壓，也就是說LED的兩個電極（jí）要同時接觸金屬板，並具有大於擊穿電壓的電壓。由（yóu）於鐵（tiě）板（bǎn）是良導體，其上各處（chù）的感應電壓相等，所謂500V的電（diàn）壓是相對於地而言（yán）的（de），所以，LED兩電極間是沒有電壓的，自然也就不會受（shòu）到任何損傷了。除非，你將LED的一個（gè）電極接觸（chù）鐵板，另一（yī）個電極你用導（dǎo）體(未戴絕緣手套的手或導線)連接到地或其它導體上。

上麵的試驗現象提示草莓视频在线，LED在靜電場中（zhōng）時，必須是一個電極接觸靜電體，另一個電極要（yào）接觸地或其它導（dǎo）體才可能受損（sǔn）。在實際生產（chǎn）和應用中，以LED那麽小的體積（jī），很少有（yǒu）機會發生那樣（yàng）的事情，尤其是批量（liàng）發生那樣的事情。偶然的事件是可能的。比如，LED處於靜電體上，且一（yī）個電極接觸到靜電體，另一個電極剛好是懸空的，此時有人去觸及了懸空的（de）那個電極，就可能損傷LED。

上麵的現象告訴草莓视频在线，靜電問題（tí）也不是可以忽視的。靜電放電是要有導電回路的，不是（shì）有靜電就有損害。

上麵的現象還提示草莓视频在线，當著僅有極少（shǎo）量的漏電問題發生，可以考慮靜電偶然損壞問題。若是（shì）大量發生，則更多的可能是芯片沾汙或應力的問題。

9. 其它原因引起漏電

本人曾遇到過這樣的漏電狀況，LED被（bèi）封裝與一個（gè）殼體中，LED周圍灌有軟膠以防水。可是從LED的引線上測到有嚴重的漏電。將周圍的灌封膠（jiāo）去除後，漏電消失。這裏其實並不是LED漏電，而是灌封膠有問題。

LED封裝導熱（rè）銀漿（jiāng）.jpg