垂直倒装芯片漏电现象案例分析

金鉴实验室在大量LED失效案例总结的基础上，发现用硅胶封装、银胶粘结的垂直倒装芯片易出现漏电现象。这是因为，硅胶具有吸水透气的物理特性，易使导电银胶受潮，水分子侵入后在含银导体表面电解形成氢离子和氢氧根离子，银胶中的银在直流电场及氢氧根离子的作用下被离子化后产生正价银离子。同时，又由于该类垂直倒装芯片的阳极在底面、阴极在顶部，电流几乎从下到上垂直流经芯片，正价银离子顺电流方向芯片上部发生迁移，在芯片侧面形成枝晶状迁移路径，并最终桥连LED有源区P-N结，从而使芯片处于离子导电状态，造成漏电甚至短路故障。金鉴LED品质实验室积累大量失效分析案例，站在全行业角度上，有效预警，规范行业发展，帮助厂家规避质量事故的发生。

规避方法：

众所周知，Ag迁移产生的条件是存在湿气和施加直流电压，则导体电极材料中Ag可能被离子化，并从固晶区域经介质迁移到有源区侧面甚至上部电极附近，并最终导致芯片漏电或短路失效。因此金鉴建议：

1、LED封装厂慎用硅胶封装、银胶粘结垂直倒装芯片的灯珠结构。可选用金锡共晶的焊接方式将芯片固定在支架上，金锡合金比较稳定，不易发生离子迁移。

2、潮湿是引发离子迁移故障的重要诱因，采用此类灯珠的灯具应有防水特性。

案例分析：

某客户用硅胶封装，导电银胶粘结的垂直倒装光源出现漏电现象，委托金鉴查找原因。金鉴通过对不良灯珠分析，在芯片侧面检测出异常银元素，并可观察到银颗粒从底部正极银胶区域以枝晶状延伸形貌逐渐扩散到芯片上部P-N结侧面附近，因此金鉴判定不良灯珠漏电失效极有可能为来自固晶银胶的银离子在芯片侧面发生离子迁移所造成。银离子迁移现象是在在产品使用过程中逐渐形成的，随着迁移现象的加重，最终银离子会导通芯片P-N结，造成芯片侧面存在低电阻通路，导致芯片出现漏电流异常，严重情况下甚至造成芯片短路。银迁移的原因是多方面的，但主要原因是银基材料受潮，银胶受潮后，侵入的水分子使银离子化，并在由下到上垂直方向电场作用下沿芯片侧面发生迁移。因此金鉴实验室建议客户慎用硅胶封装、银胶粘结垂直倒装芯片的灯珠，选用金锡共晶的焊接方式将芯片固定在支架上，并加强灯具防水特性检测。

责任编辑：tzh