白光LED光衰分析 – 黄光强度衰减

　　4. ESD失效：这是一种静电放电所引起的chip破坏，在MOS IC的产品中非常重视此现象，对LED而言，过往因砷化镓(GaAs)芯片本身可导电，故这类问题并不常见，但因白光LED使用不导电的蓝宝石基板，而且基板与GaN等材料间因晶格不匹配会形成内部缺陷(如差排)，对ESD的损害更为敏感。静电的放电可能产生半导体接合点(junction)立即的失效或特性的永久漂移及潜在的损坏都会导致衰减的速率增加。有几种现象可用来帮助判断chip是否遭受静电破坏，譬如反向偏压漏电流大增、chip仅局部发光、 chip表面出现局部熔融点等等。有时，一开始的静电破坏的程度不高，LED的电特性、发光特性、chip表面完整性皆无异状，但这种破坏会因累积而逐渐明显，有时却也可能安然度过整个产品生命周期，一旦生产线未做好静电防护措施时，所生产的产品的客退率将会忽高忽低，面对这种现象，失效分析也未必可寻得真因，因此做好生产线静电防护措施才是最佳解决之道。

ESD失效LED GaN材料I-V curve图

静电放电破坏

　　5. 其他：突然间的失效常常是因为热应力所致，当环氧树脂的封装达到玻璃转移温度(Tg)时，树脂会很快速的膨胀，在半导体和焊点接触的位置产生机械应力来弱化或扯断它，而在非常低的温度时则会让封装产生裂痕。 此外，高功率LED对电流的拥挤敏感，不均匀的电流密度分布在接合点(junction)上，可能会产生局部的热点，存在热烧毁的风险，若再出现基板的热传不均匀，将使问题变得更严重，这常见于銲接材料的孔洞或是电子迁移效应和Kirkendall空洞，故热烧毁亦是LED常见的失效模式。

　　结语：LED灯粒及chip的结构与常见IC来比相对简单，但在应用时却同时涉及光、电、热等现象，所以发生失效的原因较为复杂，在失效分析时所执行的步骤反而较为多元，同时LED chip与封装结构因专利之故，各家产品并不相同，分析时所需之样品制备的复杂度也远大于常规IC，因此优良的样品制作技术、完整的分析仪器加上丰富的经验综合判断，才能获得正确的失效分析结果。

LED失效原因鱼骨图

LED失效分析流程