LED芯片漏电原因深度解析

　　LED漏电的问题，有很多人都遇到过。有的是在生产检测时就发现，有的是在客户使用时发现。漏电出现的时机也各有不同。有些是在LED封装完成后的测试时就有;有些是在仓库放置一段时间后出现;有些是在老化一段时间后出现;有些是在客户焊接后出现;有些是在客户使用一段时间后出现。而对漏电问题的具体发生原因，一直困扰着封装厂的工程师。

　　LED漏电的原因

　　在引言部分，罗列了一些人给出的造成LED漏电的原因。根据本人多年处理LED问题及使用LED的经验，本人认为，在目前，最可能导致LED发生漏电的主要原因排序应该如下：

　　（1）芯片受到沾污 （——最主要、高发问题）

　　（2）银胶过高

　　（3）打线偏焊

　　（4）应力

　　（5）使用不当

　　（6）晶片本身漏电

　　（7）工艺不当，使得芯片开裂

　　（8）静电

　　（9）其它原因

　　本人将静电问题几乎排到了最后，几乎颠覆了行业乃至专家的认识。为什么把静电问题排在了最后，后面再谈详细原因。

　　对LED漏电原因的分析： 
      1. 芯片受到沾污引起漏电

　　LED芯片是非常小的，灰尘等易对它产生遮蔽作用，最重要的是灰尘、水汽、各种杂质离子会附着与芯片表面，不仅会在表面对芯片内部产生作用，还会扩散进入芯片内部产生作用。比如，铜离子、钠离子都很容易扩散进入半导体材料中，非常微小的数量就可以使半导体器件的性能严重恶化。对于半导体器件的制造，通常都要求有净化等级非常高的洁净厂房。可以考察一下LED封装厂，上千家之中有几家的厂房能有什么样的洁净等级？绝大多数都是能与大气直接相通的房间，根本谈不上净化。虽然有人会说，"我们的厂房没有灰尘，很洁净"，可是，洁净程度不是用眼睛来看的！眼睛是根本看不到芯片生产和封装要求的洁净程度的，必须是用专门的仪器来检测。不仅仅要求厂房要达到要求的洁净度，对涉及到芯片裸露的工序，工作人员要穿净化工作服，戴工作帽，戴口罩，工作人员不许涂化妆品等。这些个严苛生产条件，目前对LED封装厂来讲，不是想不到，就是不愿做。不愿做的原因非常简单，成本上的增加无法接受——竞争太激烈。封装厂房达不到要求的洁净程度，那么，LED的质量问题就来了。

　　早期的LED芯片以及现在很多厂家的芯片，都没有在芯片的侧面做保护层。现在国外一些芯片厂商已经开始在芯片的侧面做保护层了。但是，现在的保护层一般是采用二氧化硅材料，而且厚度很薄，保护能力是有限的。在洁净度很差的封装厂，仍然会由于沾污造成漏电现象。

　　下面我们来做分析。

　　1.1 芯片侧面没有做钝化

　　很多芯片由于各种因素，没有对芯片的侧面做钝化保护，使得芯片划片后，PN结在侧面裸露于空气中。如图1所示。

　　以前未作侧面钝化的圆片，划片方法见图2和图3.从图4对实际芯片包装的照片上就可以证明芯片侧面是不做钝化的。因为从照片上可以看到，芯片侧面极不规整。为什么这样芯片还可以出厂呢？因为，在芯片厂里，侧面即使没有保护层，由于厂房的洁净度高，加之裸露时间不长，侧面还没有受到沾污，所以测量是没有漏电的，就将它们出厂了。

　　为什么这样的状况就会造成漏电呢？下面就要从微观结构上来讲讲了。

　　图5是一个晶体表面处的微观结构示意图。表面处原子外层电子数不饱和，存在悬挂键。这些悬挂键形成表面态能级，引起漏电【3】【4】。而且，这些悬挂键非常有活性，很容易吸附其它分子、原子和离子。所吸附的杂质发生电离，直接就形成了电流通道。这个电流通道相当于给PN结并联了一个电阻。

　　这种表面沾污造成的漏电及短期失效问题，早已被半导体元器件制造行业认识，并通过制作保护层来加以解决。

　　1.2 芯片侧面有保护层

　　现在有些LED芯片厂在芯片侧面也做上了二氧化硅保护层。但是，即使是PN结端面上有二氧化硅保护层，由于制造方面的原因，在二氧化硅中可能会有可移动的离子存在。在封装厂的不洁净环境中，还会收到沾污。所以，没有良好的二氧化硅生产工艺，没有达到洁净等级的封装厂房，LED封装后出现漏电的几率仍然是很高的。

　　二氧化硅层中的可移动离子移动到半导体材料表面，可能使P型材料表面产生耗尽层，严重的发生反型，从而发生漏电。

在通常的硅半导体器件制造中，为了解决二氧化硅的问题，一般会在芯片功能制造完毕后，再增加一层钝化层。现在常用的是氮化硅材料。这样会大大提高半导体器件的稳定性和可靠性【5】【6】。这些不是本文讨论的内容，提及它只是提醒大家，在LED中，虽然有二氧化