LED的一些失效模式改進方法
目前,雖然LED的理論壽命可以達到50kh,然而在實際使用中,因為受到種種因素的制約,LED往往達不到這么高的理論壽命,出現(xiàn)了過早失效現(xiàn)象,這大大阻礙了LED作為新型節(jié)能型產(chǎn)品的前進步伐。通過對LED主要失效模式的分析,可以從中獲悉改善LED在實際使用壽命的技術(shù)方法。
(1)散熱技術(shù)
散熱技術(shù)一直是影響LED應(yīng)用的重要環(huán)節(jié),如果LED器件不能夠及時散熱,就會導(dǎo)致芯片的結(jié)溫嚴重升高,繼而發(fā)光效率急劇下降,可靠性(如壽命、色移等)將變壞;于此同時,高溫高熱將使LED封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生機械應(yīng)力,可能進一步引發(fā)一系列的可靠性問題[5]。因此,在制造工藝上,可以選擇導(dǎo)熱性好的底座,并且使得LED的散熱面積盡可能的大,從而增加器件的散熱性能。
(2)防靜電技術(shù)
以GaN作為芯片的LED,在使用中存在的一個很大問題就是靜電效應(yīng),如果不處理好這一問題,就會嚴重影響到器件的壽命。因此,在LED設(shè)計時,要充分考慮到防靜電的設(shè)計,以避免器件因為高靜電電壓造成擊穿等失效現(xiàn)象。
(3)封裝技術(shù)
封裝所用的環(huán)氧樹脂材料,會因為光照以及溫升而引起其光透過率的劣化,在使用中則表現(xiàn)為原本透明的環(huán)氧樹脂材料發(fā)生褐變,影響器件原本的光譜功率分布。因此,在進行LED封裝的時候,我們要嚴格控制固化的溫度,避免在進行封裝的時候,就已經(jīng)造成了環(huán)氧樹脂的提前老化。
另一方面,為了防止器件發(fā)生腐蝕現(xiàn)象,在選擇透明性好的封裝材料的同時,要注意注塑過程中,盡量排干凈材料內(nèi)部的氣泡,以減小水氣的殘留量,降低器件發(fā)生腐蝕的幾率。
(4)優(yōu)化制造工藝
LED制造過程中需要合適的鍵合條件,若鍵合過大將會壓傷芯片,反之則會造成器件的鍵合強度不足,使得器件容易脫松。因此,在保證器件鍵合強度的同時,需要盡量降低鍵合工藝對芯片造成的損傷,以達到優(yōu)化鍵合工藝的目的。
在進行芯片的粘接時,要求控制溫度和時間在合適的范圍之內(nèi),使得焊料達到致密,無空洞,殘余應(yīng)力小等工藝要求。
(5)合理篩選
在LED出廠前,可以增加一道篩選工藝,就是對其中的一些樣品進行合理的老化和篩選試驗,剔除一些可能發(fā)生提前失效的器件,以降低LED在實際使用中的提前失效現(xiàn)象。
結(jié)論
綜上所述,盡管LED具有很高的理論壽命,但是在實際使用過程中,受芯片、封裝、應(yīng)力等因素的影響,使用時間遠遠不能達到所預(yù)期的理論值。為了確實提高LED的壽命,無論是在制造工藝上,還是在應(yīng)用層面上,都需要更進一步的研究、探索和實踐。隨著LED技術(shù)的不斷發(fā)展,必定還會有新的問題不斷浮現(xiàn)。
但是只要能夠掌握LED失效的根本原因,就能在實踐中確實改善LED器件的性能,將這種新型光源推廣到應(yīng)用領(lǐng)域的前端,更好地服務(wù)于生產(chǎn)和生活。相信在未來的科學(xué)技術(shù)更加發(fā)達的時候,LED會以更加多種類的方式為我們的生活帶來更大的方便,這就需要我們的科研人員更加努力學(xué)習(xí)知識,這樣才能為科技的發(fā)展貢獻自己的力量。