LED光电子材料.doc

LED产业 LED产品在近几年的快速发展下，实际上衍生的质量风险却随着应用面的增加而面临到许多挑战，尤其新制程与新材料的不断推陈出新，对于产品质量保证，寿命的影响性、故障失效现象等，都应建立一套有效的系统，以辅助制造设计者在初期认证与定期监控上之用。目前主要的国际组织并未对于LED产品建立一套有效益的通则规范，多属于离散半导体共享之规范(例如车用电子AEC Q-101)，因此各大厂均以建立本身的标准为原则，作为产品承认或质量监控之用。有别于一般电子零件，LED以电流为控制因子，具有光跟热的特性，因此在设备的规划上与传统IC类有些差异。在故障分析上，坊间更是少有此类数据，主要因为过往LED产品应用上多非高单价产品，且每一公司多有本身专利所在，对于不良品或RMA分析上，应用高阶设备的机会相对较少。有鉴于此，本公司针对LED产品自磊晶(EPI)、封装至成品，依据不同属性的需求，规划了一系列验证手法，除可提供客户依据产品属性选择特定试验类别外，更提供验证咨询与实验设计、寿命估算、质量改善、LM-80自我宣告等Total Solution。此外，在产品的故障分析上，对于LED光衰、变色、胶材异常、封装质量问题、成品模块使用等故障分析，均已建立一套有效的分析流程，协助客户快速澄清问题点。本公司目前亦提供可控温之积分球系统 (50cm) 与MCD量测，以解决客户测试过程中的量测需求，提高实验效率与正确率。 链接： LED故障分析 LED可靠度 LED LM-80 流明维持率验证 LED故障分析 LED的发光源是由所谓的III-V化合物所构成，即大家熟知的磊晶晶粒(chip)，该固态化合物本身性质很安定，在产品所规范的条件下使用并不易损坏，而处于一般的应用环境中也不起化学反应，因此拥有较长的产品寿命。然而，为使该LED chip发光，必须由外界通入电流，因此一般会把尺寸很小的chip黏贴在特定的载台(或称导线架)上并以金属线或焊锡等材料连接chip的正负两极，然后用高分子材料包覆整个载台，这就是所谓的封装制程，经过这段制程后成为市面上常见一颗颗的LED灯粒。在实际应用时，还会视所需把数颗LED灯粒组装成模块，最后再与其它功能的模块组合成为终端产品。从上可知，一个LED产品的失效，起因可能来自于该产品的任何一个部份，故必须抽丝剥茧方能找到真正的失效原因。针对失效来自LED灯粒而言，因完整的LED灯粒中，LED chip本身很强壮，但包覆chip的封装材料则易遭受损伤，因此，LED灯粒的失效多可归因于封装材料的破坏或劣化所导致。若要充分解析这类失效，牵涉到光学、化学、材料学、电子物理学等领域的专业知识，并搭配精密的仪器与丰富的实务经验，才能确认失效点并推导真因，进而提出改善对策。 不亮这种失效是指LED通电后完全不发光。一般而言，导电路径上的 「断路(open)」是本类失效的主因之一，确认断路的方法也十分简易，以常见的三用电表就可验证。不过，要找到断路点就必须做进一步的解析，例如：可用X-ray来确认打线是否断线或脱离、用SEM(扫描式电子显微镜)观察剖面结构可检查黏晶部份的缺陷等等。本类失效的第二个主因是 「短路(short)」，这是因为电流未确实通过LED chip，而是流经「旁门左道」，故LED灯粒自然不会发光，如：因发生电子迁移导致电极金属原子的不正常扩散，譬如氧化铟锡(ITO)、银或是GaN/InGaN二极管中的阻挡层金属等都可能因机械应力、高电流密度或在腐蚀性的环境发生此类异状。其它的原因可能是打线偏移、黏晶胶爬胶等等。这种失效必须利用I-V curve(电流-电压图)才能判定，至于失效点因为从外观无法检查到上述缺陷，故需先以X-ray来确认；或是化学溶液去除LED封装材料后，再使用光学(OM)或电子显微镜(SEM)仔细检查。 LED 失效状况 　短路爬胶 　开路断线 　 变色这类失效是指LED不点亮的状况下，外观颜色或胶材透明度与新品不同，用肉眼即可看出，通常在产品使用一段时间或在做完可靠度试验后发生。一般说来，变色区域大致可区分为发生在导线架或封装胶材两类，若发生在导线架，通常是因为表面与环境中的化学物质发生反应，如氧化或硫化，要分辨属于哪种需仰赖成份分析，可使用的仪器包含有EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscope)、XPS(X-ray Photoelectron Spectrometer)、AES(Augur Electron Spectroscope)等等。若是封装用的胶材发生变色，则属于高分子材料的劣化现象，如环氧树脂易受高温或是紫外光影响而变黄，因此白光LED多改采硅胶取代之。分析此类失效应特别留意，因胶材本身有一定的透明度，有时变色的导线架因被胶材盖住