led灯珠裂了_led灯珠失效分析

爆裂的原因之一：没有空气的灯泡内，气压很低，而灯泡外则是一个大气压，当灯泡被长久使用时，灯泡的根部螺旋存在松动的可能，从而让空气快速进入，以致于出现突然炸裂的情况。

爆裂原因之二：如果说你在开灯的时候，将多个开关按钮同时按下，会导致电流瞬间冲击过大，灯泡内的灯丝被融化燃烧至炸裂。

最近开发的大输出和短波激光器led灯珠的波长为810nm，该led灯珠的最大输出功率为100mW。要求在实际工作条件下达到高可靠性指标（MTTF应超过5000h）。为了保证高可靠性，在led灯珠内采用长腔和金刚石子支架。

在试制过程中经过温度循环后，几个样品发生光电失效。失效样品的破坏性物理分析（DpA）表明led灯珠芯片上的裂纹将芯片分成两部分。因此，空腔被芯片裂纹破坏并导致失效。

调查的结果

我们调查了裂纹发生过程和原因，重复了激光led灯珠的传统组装工序，检查了每个工程中的样品，并观察到芯片裂纹。经过芯片结合和合金工艺后，检验员在许多选定样品中发现裂纹，认为这些裂纹是在芯片结合和合金工艺中产生的。

在芯片接合及合金工序中，激光led灯珠芯片为Au？焊接在Sn焊接的子支架上，要求加热和冷却。这样，在该工序中，生成子支架和芯片之间的热应力。因此，为了弄清裂缝发生的原因，进行了热应力分析。

通过分析，金刚石在子支架上较早产生裂纹是因为金刚石的线性膨胀与芯片中的GaAs有很大的不同。由此，确认了金刚石是裂纹发生的主要原因。

这些结果揭示了光电失效过程。

由于芯片耦合和合金过程中金刚石在子支架上的热应力作用，在芯片和金刚石子支架之间的边缘处产生微裂纹，并且该裂纹扩展到芯片上。裂缝那么小，没有造成失效。

由于温度循环测试热应力的作用，微裂纹增加到足以破坏芯片腔的程度，最后导致光电失效。

实现空间用大功率激光器led灯珠的高可靠性的方法

工作温度的上升大大加速了激光led灯珠可靠性的退化。为了保证器件的高可靠性，必须防止芯片有源层的温度升高。

要实现设备的温度控制，有以下两种方法。

一个是采用长腔。增加芯片腔的长度可以减少电流密度。该激光器led灯珠的芯片腔长度为1200μm。

另一种方法是金刚石使用子支架。金刚石的导热性比硅Si的导热性高，因此能够改善热辐射效率。金刚石和Si的热特性如表1所示。

表1.3种类材料的热特性比较

光电室

温度循环测试后，在几个样品中观察到光电失效。这些样品在测试前通过了目测和光电特性评估测试。研究人员发现，该元件的辐射不会随着工作电流的大小线性变化。他们观察到用光学显微镜失效的样品中的芯片，发现芯片上的裂缝将芯片分成两个部分。

裂纹发生工程的调查

为了阐明产生芯片裂纹的过程，研究人员重复了以前的组装工序，通过目视检查各工序中选择的样品来观察裂纹。通过蚀刻芯片可以观察内部裂纹，观察结果如下。

（1）芯片接合和合金工序前芯片无裂纹；

（2）芯片耦合和合金工艺后，在许多选定样品中观察到芯片裂纹（包括内部裂纹）。

（3）在温度循环测试之前，对于内部有细微裂纹的芯片未发现光电失效。

（4）发现样品在温度循环后失效。

这些结果揭示了裂纹产生过程和从裂纹产生到光电失效的过程。

（1）芯片耦合和合金过程中发生芯片裂纹。

（2）芯片耦合和合金化之间产生的芯片裂纹太小，不会导致失效。然而，由于温度循环热应力作用，裂纹持续增加，通过发光线，最终导致光电失效。

芯片裂痕的原因调查

研究人员发现，芯片耦合和合金工艺中芯片会产生微小的裂纹。芯片结合和合金工程包括加热和冷却。我们发现芯片耦合和合金工程中热应力是裂纹的主要原因。于是，对制作的模型进行了分析。

通过解析和计算可以得到以下结果。

（1）芯片内产生张力；金刚石和具有硅座的芯片内缘的失真分别为0.09%和0.03%。

（2）金刚石受到的应力是硅的3倍，分别为1.2。×10^9 dyncm2和1.2×10^9dyn·cm2。

上述结果可以推断以下可能性。

（1）张力会影响冷却中的芯片，因此芯片会发生裂纹。

（2）芯片裂纹可能出现在热应力的最高边缘。

（3）金刚石在副支架上接受热应力比硅子支架更高，金刚石在副支架的芯片上较早发生裂纹。

这些结果表明，在子支架和芯片之间的热应力导致芯片失效，金刚石和GaAs的线性膨胀系数之间的显著差异是芯片裂纹发生的主要原因。

结论

这些调查结果揭示了以下芯片裂纹的发生机制。

（1）由于芯片耦合与合金化之间的热应力作用，芯片与子支架之间的边缘处产生的裂纹太小，导致失效。

（2）由于温度循环中的热应力作用，裂纹不断增大，破坏空腔，最后导致光电失效。