led燈珠裂了_led燈珠失效分析

爆裂的原因之一：沒有空氣的燈泡內，氣壓很低，而燈泡外則是一個大氣壓，當燈泡被長久使用時，燈泡的根部螺旋存在松動的可能，從而讓空氣快速進入，以致于出現突然炸裂的情況。

爆裂原因之二：如果說你在開燈的時候，將多個開關按鈕同時按下，會導致電流瞬間沖擊過大，燈泡內的燈絲被融化燃燒至炸裂。

最近開發的大輸出和短波激光器led燈珠的波長為810nm，該led燈珠的最大輸出功率為100mW。要求在實際工作條件下達到高可靠性指標（MTTF應超過5000h）。為了保證高可靠性，在led燈珠內采用長腔和金剛石子支架。

在試制過程中經過溫度循環后，幾個樣品發生光電失效。失效樣品的破壞性物理分析（DpA）表明led燈珠芯片上的裂紋將芯片分成兩部分。因此，空腔被芯片裂紋破壞并導致失效。

調查的結果

我們調查了裂紋發生過程和原因，重復了激光led燈珠的傳統組裝工序，檢查了每個工程中的樣品，并觀察到芯片裂紋。經過芯片結合和合金工藝后，檢驗員在許多選定樣品中發現裂紋，認為這些裂紋是在芯片結合和合金工藝中產生的。

在芯片接合及合金工序中，激光led燈珠芯片為Au？焊接在Sn焊接的子支架上，要求加熱和冷卻。這樣，在該工序中，生成子支架和芯片之間的熱應力。因此，為了弄清裂縫發生的原因，進行了熱應力分析。

通過分析，金剛石在子支架上較早產生裂紋是因為金剛石的線性膨脹與芯片中的GaAs有很大的不同。由此，確認了金剛石是裂紋發生的主要原因。

這些結果揭示了光電失效過程。

由于芯片耦合和合金過程中金剛石在子支架上的熱應力作用，在芯片和金剛石子支架之間的邊緣處產生微裂紋，并且該裂紋擴展到芯片上。裂縫那么小，沒有造成失效。

由于溫度循環測試熱應力的作用，微裂紋增加到足以破壞芯片腔的程度，最后導致光電失效。

實現空間用大功率激光器led燈珠的高可靠性的方法

工作溫度的上升大大加速了激光led燈珠可靠性的退化。為了保證器件的高可靠性，必須防止芯片有源層的溫度升高。

要實現設備的溫度控制，有以下兩種方法。

一個是采用長腔。增加芯片腔的長度可以減少電流密度。該激光器led燈珠的芯片腔長度為1200μm。

另一種方法是金剛石使用子支架。金剛石的導熱性比硅Si的導熱性高，因此能夠改善熱輻射效率。金剛石和Si的熱特性如表1所示。

表1.3種類材料的熱特性比較

光電室

溫度循環測試后，在幾個樣品中觀察到光電失效。這些樣品在測試前通過了目測和光電特性評估測試。研究人員發現，該元件的輻射不會隨著工作電流的大小線性變化。他們觀察到用光學顯微鏡失效的樣品中的芯片，發現芯片上的裂縫將芯片分成兩個部分。

裂紋發生工程的調查

為了闡明產生芯片裂紋的過程，研究人員重復了以前的組裝工序，通過目視檢查各工序中選擇的樣品來觀察裂紋。通過蝕刻芯片可以觀察內部裂紋，觀察結果如下。

（1）芯片接合和合金工序前芯片無裂紋；

（2）芯片耦合和合金工藝后，在許多選定樣品中觀察到芯片裂紋（包括內部裂紋）。

（3）在溫度循環測試之前，對于內部有細微裂紋的芯片未發現光電失效。

（4）發現樣品在溫度循環后失效。

這些結果揭示了裂紋產生過程和從裂紋產生到光電失效的過程。

（1）芯片耦合和合金過程中發生芯片裂紋。

（2）芯片耦合和合金化之間產生的芯片裂紋太小，不會導致失效。然而，由于溫度循環熱應力作用，裂紋持續增加，通過發光線，最終導致光電失效。

芯片裂痕的原因調查

研究人員發現，芯片耦合和合金工藝中芯片會產生微小的裂紋。芯片結合和合金工程包括加熱和冷卻。我們發現芯片耦合和合金工程中熱應力是裂紋的主要原因。于是，對制作的模型進行了分析。

通過解析和計算可以得到以下結果。

（1）芯片內產生張力；金剛石和具有硅座的芯片內緣的失真分別為0.09%和0.03%。

（2）金剛石受到的應力是硅的3倍，分別為1.2?！?0^9 dyncm2和1.2×10^9dyn·cm2。

上述結果可以推斷以下可能性。

（1）張力會影響冷卻中的芯片，因此芯片會發生裂紋。

（2）芯片裂紋可能出現在熱應力的最高邊緣。

（3）金剛石在副支架上接受熱應力比硅子支架更高，金剛石在副支架的芯片上較早發生裂紋。

這些結果表明，在子支架和芯片之間的熱應力導致芯片失效，金剛石和GaAs的線性膨脹系數之間的顯著差異是芯片裂紋發生的主要原因。

結論

這些調查結果揭示了以下芯片裂紋的發生機制。

（1）由于芯片耦合與合金化之間的熱應力作用，芯片與子支架之間的邊緣處產生的裂紋太小，導致失效。

（2）由于溫度循環中的熱應力作用，裂紋不斷增大，破壞空腔，最后導致光電失效。