LED在高溫高濕度下的失效模式

LED（發光二極管）是一種特殊類型的二極管，當其被連續電流通過時，基於(yu) 電致發光原理，會(hui) 發射紫外線、紅外線或可見光譜範圍內(nei) 的電磁輻射。與(yu) 普通二極管一樣，這是一種具有稱為(wei) 陽極（正極）和陰極（負極）的電端子的單向設備。設備的核心，稱為(wei) 芯片，是一個(ge) p-n焊點，或者由用不同摻雜的相同半導體(ti) 材料組成的兩(liang) 個(ge) 外圍區域組成的晶體(ti) 。焊點由GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、InP（磷化銦）、GaN（氮化镓）等材料或AlGaAs、AlGaP、GaAsP、GaAsInP、AlInGaP或AlInGaN等合金製成。根據所使用的材料，可以獲得不同顏色的發光（見下圖）、不同的電流-光子轉換性能以及不同的生產(chan) 成本。

LED芯片級降解

當LED在潮濕條件下通電時，如Tan等人所示，由於(yu) 困在其中的水分，芯片可能會(hui) 受到損害。這些困住的水分可以位於(yu) LED芯片與(yu) 焊盤之間的界麵或LED芯片上的接觸墊。在通電操作過程中或在加速濕度測試過程中產(chan) 生的熱量可能會(hui) 使累積在LED芯片附近的水分蒸發，從(cong) 而對LED芯片結構造成機械損害

在LED通電進行光學測試時，芯片邊緣的損壞可能會(hui) 發生，因為(wei) 在加速濕度測試過程中累積的困在焊盤/熱界麵材料（TIM）中或電子接觸墊之間的水分蒸發，從(cong) 而對LED結構造成機械損害。盡管GaN基LED在這種條件下仍可以正常工作，但預計光學藍光輸出會(hui) 減少，而反向飽和電流則會(hui) 增加。

互連相關(guan) 故障（鍵合線、球體(ti) 和附件）

當LED長時間暴露在高濕度條件下時，鍵合線球體(ti) 故障可能會(hui) 發生。當封裝體(ti) 吸收的水分足夠攻擊LED芯片上的頂部電氣接觸時，線鍵合連接會(hui) 從(cong) LED芯片表麵脫落。這是因為(wei) 在Tan和Singh的工作中使用的LED樣品的鍵合墊上塗有銀，因此用於(yu) 與(yu) 外界連接芯片的金線可以擴散到銀塗層中，導致在Au和Ag之間的界麵處形成Kirkendall空洞，。在高濕度和高溫條件下，銀可以溶解到金球中，導致銀的去除率高達35.6 nm/s ，這確實是Tan和Singh觀察到的現象，他們(men) 表明，滲透LED封裝的水分可以從(cong) 金球墊下麵去除銀。因此，如報道所述，互連的串聯電阻增加，從(cong) 而產(chan) 生更多的熱量。

封裝相關(guan) 故障
LED透鏡和封裝膠通常基於(yu) 環氧樹脂、有機矽和PMMA等聚合物，有機矽由於(yu) 其對可見光的透明性和耐高溫褐變，是LED芯片封裝常用的聚合物。芯片和封裝膠的水分膨脹係數（CME）不同。CME中的這種不匹配會(hui) 在封裝膠中引起濕機械應力，導致吸濕後封裝膠和骰子之間的界麵分層，這種分層可防止光線從(cong) LED中出來並導致流明退化。

水分通過PC透鏡和LED封裝框架之間的接口進入LED封裝。在LED芯片和封裝劑的界麵處誘導分層。
當LED封裝內(nei) 存在水分時，界麵粘合強度降低40-60%，這導致不同界麵的分層，例如LED芯片-芯片貼裝界麵以及LED芯片和封裝劑接口。Luo等人和Bulong等人還證明，水分不僅(jin) 擴散到用作封裝劑的有機矽和鏡片材料中，而且還擴散到兩(liang) 種材料之間的界麵中。