在生活中處處可以見到LED的影子，LED失效模式主要有：芯片失效、封裝失效、熱過應(yīng)力失效、電過應(yīng)力失效以及裝配失效，其中尤以芯片失效和封裝失效最為常見。本文將就這幾種主要失效模式，進(jìn)行詳細(xì)的分析。

(1)芯片失效

芯片失效是指芯片本身失效或其它原因造成芯片失效。造成這種失效的原因往往有很多種：芯片裂紋是由于鍵合工藝條件不合適，造成較大的應(yīng)力，隨著熱量積累所產(chǎn)生的熱機(jī)械應(yīng)力也隨之加強(qiáng)，導(dǎo)致芯片產(chǎn)生微裂紋，工作時注入的電流會進(jìn)一步加劇微裂紋使之不斷擴(kuò)大，直至器件完全失效。其次，如果芯片有源區(qū)本來就有損傷，那么會導(dǎo)致在加電過程中逐漸退化直至失效，同樣也會造成燈具在使用過程中光衰嚴(yán)重直至不亮。再者，若芯片粘結(jié)工藝不良，在使用過程中會導(dǎo)致芯片粘結(jié)層完全脫離粘結(jié)面而使得樣品發(fā)生開路失效，同樣也會造成LED在使用過程中發(fā)生“死燈”現(xiàn)象。導(dǎo)致芯片粘結(jié)工藝不良的原因，可能是由于使用的銀漿過期或者暴露時間過長、銀漿使用量過少、固化時間過長、固晶基面被污染等。

(2)封裝失效

封裝失效是指封裝設(shè)計或生產(chǎn)工藝不當(dāng)導(dǎo)致器件失效。封裝所用的環(huán)氧樹脂材料，在使用過程中會發(fā)生劣化問題，致使LED的壽命降低。這種劣化問題包括：光透過率、折射率、膨脹系數(shù)、硬度、透水性、透氣性、填料性能等，其中尤以光透過率最為重要。有研究表明光的波長越短，光透過率的劣化越嚴(yán)重，但是對于綠光以上波長(即大于560nm)來說，這種影響并不嚴(yán)重。

Lumileds2003年曾公布過功率LED白光器件和φ5白光器件的壽命實驗曲線，19kh后，用硅樹脂封裝的功率器件，光通量仍可維持初始的80%，而用環(huán)氧樹脂封裝的對比曲線則表示在6kh后，光通量維持率僅為50%。實驗表明，在芯片發(fā)光效率相同的情況下，靠近芯片的環(huán)氧樹脂明顯變成黃色、繼而變成褐色。這種明顯的退化過程，主要就是由于光照以及溫升引起的環(huán)氧樹脂光透過率的劣化所造成的。與此同時，在由藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉發(fā)出白光的LED中，封裝透鏡的褐變會影響其反射性，并且使得發(fā)出的藍(lán)光不足以激發(fā)黃色熒光粉，從而使得光效和光譜分布發(fā)生改變。

對于封裝而言，還有一個影響LED壽命的重要因素就是腐蝕。在LED使用中，一般引起腐蝕的主要原因是水汽滲入了封裝材料內(nèi)部，導(dǎo)致引線變質(zhì)、PCB銅線銹蝕;有時，隨水汽引入的可動導(dǎo)電離子會駐留在芯片表面，從而造成漏電。此外，封裝質(zhì)量不好的器件，在其封裝體內(nèi)部會有大量的殘留氣泡，這些殘留的氣泡同樣也會造成器件的腐蝕。

(3)熱過應(yīng)力失效

溫度一直是影響LED光學(xué)性質(zhì)的重要因素，而在研究LED失效模式的時候，國內(nèi)外學(xué)者考慮到將工作環(huán)境溫度作為加速應(yīng)力，來進(jìn)行LED加速壽命實驗。這是因為在LED系統(tǒng)熱阻不變的前提下，封裝引腳焊接點的溫度升高，則結(jié)溫也會隨之升高，從而導(dǎo)致LED提前失效。

圖：高功率LED的模型結(jié)構(gòu)圖以及在工作環(huán)境溫度分別為(a)120℃、(b)100℃和(c)80℃下輻射功率和加速時間的關(guān)系圖

Hsu等人對不同廠商所提供的LED樣品進(jìn)行加速壽命實驗，該實驗將LED樣品分別置于80、100、120℃下，使用3.2V電壓驅(qū)動，并且規(guī)定當(dāng)樣品的光功率下降到起始值的50%時，即判定為失效。圖1實驗結(jié)果表明：高功率LED的壽命隨著加速壽命實驗溫度的升高以及加速時間的增加而減小。在加速壽命實驗中，LED結(jié)溫升高會使得環(huán)氧樹脂材料發(fā)生異變，從而增加了系統(tǒng)的熱阻，使得芯片與封裝之間的受熱表面發(fā)生退化，最終導(dǎo)致封裝失效。

(4)電過應(yīng)力失效

LED若在過電流的情況下使用(EOS)或者靜電沖擊損傷(ESD)了芯片，都會造成芯片開路，形成電過應(yīng)力失效。例如，GaN是寬禁帶材料.電阻率較高。如果使用該類芯片，在生產(chǎn)過程中因靜電產(chǎn)生的感生電荷不易消失，當(dāng)其累積到相當(dāng)?shù)某潭葧r，可以產(chǎn)生很高的靜電電壓，這一電壓一旦超過材料的承受能力，就會發(fā)生擊穿現(xiàn)象并放電，使得器件失效。

雖然LED在生活中處處可見，但是LED也還有一些不足需要我們的設(shè)計人員擁有更加專業(yè)的知識儲備，這樣才能設(shè)計出更加符合生活所需的產(chǎn)品。