LED数码管显示屏失效 | 封装工艺关键性

LED的封装过程是指将LED芯片与支架封装成LED灯的过程，而封装工艺直接影响LED产品的性能和质量。

本案例将通过无损透视观察、开封分析、LED灯珠半导体特性分析等方面，通过深入分析，找出LED数码管显示屏失效原因竟与封装工艺有极大关系！

背景

某LED显示故障，表现为少画、多画异常，更换显示屏后，恢复正常。现对5pcs缺画失效灯板、2pcs多画失效灯板进行测试分析，查找LED屏显示异常的原因。

测试分析

1 LED灯珠半导体特性分析

对拆下后的显示屏pin间I-V特性曲线分别测量，结果如图1所示：

缺画4#显示屏pin1&pin5、 pin4&pin10半导体特性均表现为漏电异常；多画2#显示屏pin1&pin5、 pin4&pin8、pin4&pin10及pin4&pin11半导体特性均表现为漏电异常。

以上结果可知，LED显示屏存在电性异常，主要表现为漏电异常和开路异常。

图1 NG显示屏pin间I-V特性测试结果

2 无损透视观察

选取2处典型漏电位置（多画2# 样品pin4&pin10、pin4&pin11）进行针对性结构分析。

利用X射线透视设备对上述电性异常pin间线路及LED灯珠进行透视检查，结果如图2所示：

所有电性异常pin间线路完好，未见明显异常现象；LED灯珠未见键合丝轮廓，经后面开封后成分分析，证明为铝线键合。

图2 NG显示屏电性异常区域透视照片

3 开封分析

将多画2# pin4&pin10、pin4&pin11对应灯珠F4、G4进行化学开封，并利用光学显微镜及电子扫描显微镜对开封后内部结构进行观察分析。

多画2#-F4灯珠：如图4及表1所示，开封结果显示：①初始键合点形貌异常，呈现化学腐蚀形貌；②晶元表面发现明显电迁移枝晶形貌，即晶元表面存在电化学迁移；③EDS分析结果显示，晶元表面迁移元素为Au，同时发现少量的腐蚀性元素Br。

多画2#-G4灯珠：如图5及表2所示，开封结果显示：①初始键合点形貌异常，呈现化学腐蚀形貌；②晶元表面发现明显电迁移枝晶形貌，即晶元表面存在电化学迁移；③EDS分析结果显示，晶元表面迁移元素为Au。

以上结果可知，漏电LED灯珠晶元表面均发现明显Au迁移枝晶，Au迁移的发生初步推测与晶元表面异常Br元素有关。异常溴元素存在，溴可以与金发生络合反应，为金迁移提供必要条件。

图3 LED灯珠内部键合结构示意图

图4 漏电LED灯珠（F4）化学开封后光学观察照片及SEM形貌

图5 漏电LED灯珠（G4）化学开封后光学观察照片及SEM形貌

结论与建议

总结：

LED显示屏出现缺画、多画等故障的主要原因为晶元表面产生金迁移和键合点发生金铝化合反应。

根本原因包括：封装过程中引入腐蚀元素，例如本案中的溴元素(Br)；

建议：

封装过程杜绝腐蚀性元素的引入，例如本案例中的溴元素。

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