發光二極管（LED）

隨著科技的不斷進步，發光二極管（LED）以其卓越的性能成為了照明領域的新寵。LED以其超長的使用壽命、低電壓驅動、快速的響應時間、寬廣的光譜范圍以及對環境友好的特點，已經在照明、顯示和可見光通信等多個領域展現出了其廣泛的應用潛力。盡管LED的理論壽命非常長，可以達到十萬小時以上，但實際應用中，LED的提前失效現象仍然時有發生，這限制了其更廣泛的應用。因此，提高LED的可靠性對于推動其在各個領域的應用具有重要的意義。

實驗樣品結構圖

LED失效分析的漏電問題

在LED的可靠性研究中，失效分析是關鍵的一環。漏電是LED失效的常見原因之一，它會導致LED的亮度下降，甚至出現閃爍，嚴重時還會導致LED徹底失效。在LED陣列中，單個LED的漏電問題還可能影響到整個陣列的性能，因此，對LED漏電原因的分析具有重要的參考價值。

失效樣品熱點檢測微光顯微鏡圖

失效GaN基LED的實驗研究

為了深入理解LED的漏電現象，研究人員對失效的GaN基LED進行了一系列的分析。通過使用數字源表、顯微光分布系統和熱點檢測微光顯微鏡等高級設備，研究人員不僅確定了失效的原因，還精確地定位了漏電的位置。

通過掃描電鏡（SEM）對焊點和引線進行了觀察，利用抗靜電測試儀分析了樣品的抗靜電能力，并通過聚焦離子束切割（FIB）和氬離子截面制樣技術，揭示了電極空洞和外延層破裂等微觀缺陷。

檢測流程

LED樣品的選取與檢測

在實驗中，研究人員選取了某公司生產的2835型白光GaN基LED貼片作為研究對象。這些樣品在實際使用中出現了亮度降低、閃爍甚至死燈的現象。實驗的第一步是對樣品進行非破壞性檢驗，包括電性檢測和化學開封，以確定漏電的具體位置。接著，利用顯微光分布測試系統和熱點檢測微光顯微鏡對樣品進行了漏電點的精確定位。

顯微光分布圖。( a) 失效樣品; ( b) 正常樣品。

漏電原因分析

電性檢測的結果表明，在正向電壓下，LED瞬間亮起后熄滅，而在反向5V電壓下，存在明顯的漏電現象。通過對比正常樣品和失效樣品的I-V曲線，研究人員發現失效樣品的漏電流遠大于正常水平。深入分析表明，漏電可能與生產工藝缺陷、靜電擊穿、芯片本身的缺陷等因素有關。

漏電樣品焊點掃描電子顯微鏡圖

靜電擊穿處 SEM 圖

通過對引線焊點、抗靜電能力和芯片內部形貌的細致分析，研究人員排除了引線和焊點的問題，并確認了樣品具有良好的抗靜電能力。然而，芯片內部的空洞和裂縫的存在表明，這些內部缺陷可能是導致漏電的根源。這些缺陷可能是由于熱膨脹系數不匹配，在封裝和焊線壓力中導致外延層受損。

失效機制與解決辦法

結合實驗結果，研究人員推測芯片電極層的空洞缺陷在封裝和焊線壓力中導致外延層受損。為了解決這一問題，提出了優化芯片結構的建議，例如采用垂直結構的芯片，或者使用透明導電的納米銀線代替ITO作為電流擴散層，以降低芯片失效的概率。

結論

實驗分析的結果揭示了漏電芯片的漏電位置主要集中在P極，而引線焊點形貌正常，抗靜電能力良好。芯片外延層的空洞和在應力作用下進一步開裂是導致產品漏電的主要原因。

LED漏電是一個復雜的問題，需要從多方面進行綜合考慮和改進，以提升LED的整體穩定性和可靠性。通過這些研究，我們可以更好地理解LED的失效機制，并采取相應的措施來提高其性能和壽命。