抗静电指标差的LED失效分析案例曝光！

随着LED业内竞争的不断加剧，LED品质受到了前所未有的重视。LED在制造、运输、装配及使用过程中，生产设备、材料和操作者都有可能给LED带来静电(ESD)损伤，导致LED过早出现漏电流增大，光衰加重，甚至出现死灯现象，静电对LED品质有非常重要的影响。LED的抗静电指标绝不仅仅是简单地体现它的抗静电强度，LED的抗静电能力与其漏电值、整体可靠性有很大关系，更是一个整体质素和可靠性的综合体现。因为往往抗静电高的LED，它的光特性、电特性都会好。

LED静电失效原理

由于环境中存在不同程度的静电，通过静电感应或直接转移等形式LED芯片的PN结两端会积聚一定数量的极性相反的静电电荷，形成不同程度的静电电压。

当静电电压超过LED的最大承受值时，静电电荷将以极短的时间（纳秒）在LED芯片的两个电极间放电，从而产生热量。

在LED芯片内部的导电层、PN结发光层形成1400℃以上的高温，高温导致局部熔融成小孔，从而造成LED漏电、变暗、死灯，短路等现象。被静电击损后的LED，严重的往往会造成死灯、漏电。轻微的静电损伤，LED一般没有什么异常，但此时，该LED已经有一定的隐患，当它受到二次静电损伤时，那就会出现暗亮、死灯、漏电的几率增大。

抗静电指标

取决于LED芯片，但LED灯更容易受静电损伤，LED灯珠的抗静电指标高低取决于LED发光芯片本身，与封装材料预计封装工艺基本无关，或者说影响因素很小，很细微；LED灯更容易遭受静电损伤，这与两个引脚间距有关系，LED芯片裸晶的两个电极间距非常小，一般是一百微米以内吧，而LED引脚则是两毫米左右，当静电电荷要转移时，间距越大，越容易形成大的电位差，也就是高的电压。所以，封成LED灯后往往更容易出现静电损伤事故。

抗静电指标

LED的抗静电指标绝不仅仅是简单地体现它的抗静电强度，了解LED芯片外延设计制造的的人都了解，LED芯片的抗静电能力与其漏电值、整体可靠性有很大关系，更是一个综合质素和可靠性的综合体现，因为往往抗静电能力高的LED，它的光特性、电特性都会好。

LED的抗静电指标好不仅仅意味着能适用在各类产品和各种环境中，还是LED综合性能可靠的体现。

即便LED的亮度和电性指标都很好，一旦其的抗静电指标低，就很容易因静电损伤而死灯。对LED的抗静电指标进行测试是一项非常有效的品控手段，有效地评估LED抗静电能力刻不容缓。熟悉LED制造的企业都深知目前中国LED业内的产品质量参差不齐，不同质量的LED，稳定性相差甚远，使得不少LED用户困惑无比，甚至深受其害。其中又以因LED抗静电低引起的暗亮、死灯、漏电等质量事故最为损失惨重，尤其目前有一些质量并不高的部分台系次品、韩系企业的芯片大量涌入中国，即便是大厂产品，中间销售商以次充好的现象时常发生，很多公司面临着巨大的风险。

检测方法

不少企业都是通过“试用一批看看后果”的方式来评估LED的抗静电，其实这是一个周期长、误差大、成本高、风险大的评估方法。这些企业往往在LED静电方面都是吃一堑，长半智，加上对LED静电测试的不了解，更多的情况下，这是不得已而为之的做法。静电击穿LED是个非常复杂的过程，因此，测试LED抗静电时的模拟设计也是一项很复杂、很严谨的测试。

人体模式：

当静电施加到被测物体时，串联一个330欧姆的电阻施加出去，这就是模拟人与器件的接触时电荷转移，人与物体接触通常也在330欧姆作用，所以叫人体模式。

机械模式：

将静电直接作用于被测器件上，模拟工具机械直接将静电电荷转移到器件上，所以叫机械模式。这两者测试仪器内部静电电荷储能量、放电波形也有些区别。采用人体模式测试的结果一般为机械模式的8-10倍。LED行业，以及现在很多企业都使用人体模式的指标。

检测标准

• 国际电工委员会的《IEC61000-4-2》
• 国际静电协会的《ANSI-ESDSTM5.1.2-1999》
• 国际电子器件联合委员会的《JESD22-A114/115c》
  

测试样品种类

芯片裸晶、插脚式灯珠、常规贴片灯珠、食人鱼、大功率灯珠、模组及数码管、LED灯具。

LED抗静电指标

LED可以参考目前较权威的国际静电协会(ANSI)标准中的电压等级分类：

案例分析一：

客户寄来16颗封装好的LED蓝光灯珠，经过分光测试，但未经过老化，抗静电的环境测试，要求查找LED芯片的漏电原因。经过激光扫描显微仪漏电点查找和芯片质量鉴定。

绿色、蓝色、白色、粉红色LED这类LED芯片大多数都属于双电机构，它的两个电极层之间的厚度要比单电极的要薄很多，材质也不一样。因此它的抗静电往往弱一些。所以蓝、绿、白这类LED往往更容易死灯、漏电。

反向电压1V，测得漏电流0.159mA，用细针挑掉表面硅胶，对裸露的芯片做扫描电镜微观检测。 经扫描电镜微观检查，发现芯片非电极材料层熔融，熔成小洞，形貌特征为静电击穿点，再次使用激光扫描显微仪确认所显示的缺陷点为静电击穿点。

除了静电击穿点外，发现芯片外延层表面有大量黑色空洞，这些缺陷表明外延层晶体质量较差，PN结内部存在缺陷。这些缺陷导致芯片易受静电损伤，抗静电能力差。我们建议外延厂商做外延片TEM和SIMS分析，进一步解析产生空洞的原因，从而改善生产工艺。

案例分析二：

客户送测LED数码管，样品有反向漏电现象，要求金鉴检测分析失效原因。在灯珠的生产和使用过程中极易受到静电损伤，导致漏电现象，建议客户加强芯片的来料检验。我们选取一个不良样品，正表笔接1脚，负表笔接12脚，即将K1反接，发现其存在4mA的反向电流。又将正表笔分别接8、9、10、11脚，负表笔接12脚，1A、2A、3A、4A 均能发光，也就是说，将K1反向分别和1A、2A、3A、4A串接时， 1A、2A、3A、4A均能发光，进一步说明该样品K1异常，反向能导通。

数码管抗静电检测数据

红光LED芯片是单电极结构，它两个电极之间的材质、厚度、衬底材料与双电极的蓝绿光LED不一样，所承受的静电能量要比双电极的高很多。用溃坝的原理来讲，红色类LED的“坝”修得厚很多，所用的材料也比双电极的要好一些，它的抗静电量自然要高很多。但是此款芯片抗静电能力太差，只有500V。