LED失效原因分析与改进建议

LED寿命虽被标称5万小时，但那只是25℃下的理论值。高温、高湿、粉尘、电流冲击等现场条件会迅速放大缺陷，使产品提前失效。统计表明，现场失效多集中在投运前三年，且呈批次性，直接推高售后成本。把常见失效机理梳理清楚，可在设计、工艺、选型环节提前封堵风险，减少重复故障，保住品牌口碑。

芯片级失效

1. 金属化层开裂

（1）故障表现：LED仍可微亮，但正向电压（Vf）突然升高。

（2）原因剖析：芯片金属层与基材之间粘附不足，多因制造过程中氧化或水汽污染导致，与封装无关。

（3）改进方向：芯片制造环节需加强清洗和真空控制；成品批量检测Vf，剔除偏差较大产品。

2. 电极腐蚀

（1）故障表现：灯珠完全不亮或微亮。

（2）原因剖析：环境中潮湿加氯、钠等离子残留，形成电化学腐蚀，逐步蚀穿电极材料。

（3）典型案例：某仿流明灯珠在老化中出现死灯，能谱分析显示电极区域Na、Cl、K元素异常，判断为氯化物污染导致腐蚀。

（4）改进方向：芯片切割后彻底清洗并烘干，封装厂应采用无卤素助焊剂，控制车间洁净度。

封装级失效

1. 芯片裂纹

（1）故障表现：同一批次灯珠在同一位置出现裂纹，贯穿PN结，耐压显著下降。

（2）原因剖析：多出现于倒装芯片结构，热膨胀不匹配导致机械应力集中，脆性芯片材料发生开裂。

（3）改进方向：使用弹性底填胶释放应力、优化支架结构设计、降低回流焊温度。针对芯片领域，金鉴实验室可通过各种可靠性试验的考核以及失效分析手段，暴露和分析组件所隐含的缺陷以及造成缺陷的根本原因，并针对这些原因通过工艺优化、物料控制以及设计进行改进，不断地改进和提高产品的可靠性与质量，最终获得符合质量目标的组件和稳定的工艺条件。

2. 焊线断裂

（1）故障表现：冷热冲击后LED死灯，常见于焊点颈部断裂。（2）原因剖析：硅胶与金线热膨胀系数差异大，温度循环中应力反复作用导致金属疲劳。

（3）典型案例：某5730灯珠在100次冷热冲击后，二焊点位置硅胶破裂、金线拉断。（4）改进方向：采用低模量硅胶、控制线弧高度、优化压焊工艺。

3. 固晶层剥离

（1）故障表现：垂直结构LED易出现，热阻上升导致芯片过热烧毁。

（2）原因剖析：支架镀层硫化或胶体含氯，引起界面分层，粘结强度下降。（3）改进方向：支架提前做等离子清洗，选用高银含量固晶胶，固化后做老化与剪切力测试。

4. 焊点烧毁

（1）故障表现：P电极局部熔融，灯珠开路失效。（2）改进方向：灯板加装TVS保护管，驱动电源设置软启动，生产环节做浪涌测试抽检。

系统层面的可靠性建议

1.热管理：

结温控制至关重要，实践表明，结温每降低10℃，现场失效率可下降一半。

2.来料控制：

对芯片、支架、胶水、PCB等关键材料做高温高湿预处理，筛选性能稳定的批次。

3.过程追溯：

记录固晶、焊线、测试等关键工艺参数，与后期失效数据进行关联分析，快速定位问题根源。