垂直倒裝芯片漏電現(xiàn)象案例分析

金鑒實驗室在大量LED失效案例總結(jié)的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)用硅膠封裝、銀膠粘結(jié)的垂直倒裝芯片易出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。這是因為，硅膠具有吸水透氣的物理特性，易使導(dǎo)電銀膠受潮，水分子侵入后在含銀導(dǎo)體表面電解形成氫離子和氫氧根離子，銀膠中的銀在直流電場及氫氧根離子的作用下被離子化后產(chǎn)生正價銀離子。同時，又由于該類垂直倒裝芯片的陽極在底面、陰極在頂部，電流幾乎從下到上垂直流經(jīng)芯片，正價銀離子順電流方向芯片上部發(fā)生遷移，在芯片側(cè)面形成枝晶狀遷移路徑，并最終橋連LED有源區(qū)P-N結(jié)，從而使芯片處于離子導(dǎo)電狀態(tài)，造成漏電甚至短路故障。金鑒LED品質(zhì)實驗室積累大量失效分析案例，站在全行業(yè)角度上，有效預(yù)警，規(guī)范行業(yè)發(fā)展，幫助廠家規(guī)避質(zhì)量事故的發(fā)生。

規(guī)避方法：

眾所周知，Ag遷移產(chǎn)生的條件是存在濕氣和施加直流電壓，則導(dǎo)體電極材料中Ag可能被離子化，并從固晶區(qū)域經(jīng)介質(zhì)遷移到有源區(qū)側(cè)面甚至上部電極附近，并最終導(dǎo)致芯片漏電或短路失效。因此金鑒建議：

1、LED封裝廠慎用硅膠封裝、銀膠粘結(jié)垂直倒裝芯片的燈珠結(jié)構(gòu)。可選用金錫共晶的焊接方式將芯片固定在支架上，金錫合金比較穩(wěn)定，不易發(fā)生離子遷移。

2、潮濕是引發(fā)離子遷移故障的重要誘因，采用此類燈珠的燈具應(yīng)有防水特性。

案例分析：

某客戶用硅膠封裝，導(dǎo)電銀膠粘結(jié)的垂直倒裝光源出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，委托金鑒查找原因。金鑒通過對不良燈珠分析，在芯片側(cè)面檢測出異常銀元素，并可觀察到銀顆粒從底部正極銀膠區(qū)域以枝晶狀延伸形貌逐漸擴(kuò)散到芯片上部P-N結(jié)側(cè)面附近，因此金鑒判定不良燈珠漏電失效極有可能為來自固晶銀膠的銀離子在芯片側(cè)面發(fā)生離子遷移所造成。銀離子遷移現(xiàn)象是在在產(chǎn)品使用過程中逐漸形成的，隨著遷移現(xiàn)象的加重，最終銀離子會導(dǎo)通芯片P-N結(jié)，造成芯片側(cè)面存在低電阻通路，導(dǎo)致芯片出現(xiàn)漏電流異常，嚴(yán)重情況下甚至造成芯片短路。銀遷移的原因是多方面的，但主要原因是銀基材料受潮，銀膠受潮后，侵入的水分子使銀離子化，并在由下到上垂直方向電場作用下沿芯片側(cè)面發(fā)生遷移。因此金鑒實驗室建議客戶慎用硅膠封裝、銀膠粘結(jié)垂直倒裝芯片的燈珠，選用金錫共晶的焊接方式將芯片固定在支架上，并加強(qiáng)燈具防水特性檢測。

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