LED芯片抗過電能力的影響因素

首先，LED芯片可承受的電流密度決定其抗過電應力能力，LED芯片能承受的單位橫截面積上的電流越大，其抗過電應力能力越強。對于常規電導體電流密度必須足夠低，以防止導體熔化或熔斷，或者絕緣材料被擊穿[4]。在大電流密度下LED芯片內部會發生電遷移現象。導電金屬材料在通過較高電流密度時，金屬原子會沿著電子運動方向進行遷移擴散。在LED中電遷移使金屬原子從一個晶格自由擴散到另一個晶格空位上。以倒裝結構芯片為例，當電子流從互連引線流入共晶合金凸點時，由于互連引線到凸點的幾何形狀產生了突變，因此會在界面上產生電流密度聚集和局部焦耳熱效應[5]。電流密度聚集使得凸點和芯片及基板引線里的電流密度分布不均勻，導致電流密度聚集處局部產生了復雜的電遷移力，加速了電遷移的過程，同時加速了LED的失效。
其次，電流聚集效應影響芯片的抗過電應力能力。電流聚集是電流密度在芯片上的不均勻分布，尤其在芯片接觸點附近和P-N接點上方。LED芯片的電流聚集現象在芯片上形成局部過熱形成熱點，加劇電遷移效應使電流密度局部分布不均勻，不均勻的電流密度使得芯片局部溫度上升，而溫度上升又引起電阻率降低，從而導致局部載流子的俄歇復合增加[6]，影響芯片的內量子效率。少數載流子通過異質結的電荷區時發生滲漏，會引起電流的注入效率下降，從而造成LED芯片局部發光不均、過熱，影響芯片的發光性能和使用壽命，最終導致LED芯片短路或開路。當芯片尺寸和注入電流較大時，這種現象尤為嚴重。
最后，LED芯片鍵合線的載流能力是影響LED芯片抗過電應力能力的一個因素。雖然由于鍵合線的熔斷導致LED失效在實際應用中不常見，但是鍵合線的直徑、長度、鍵合類型、金屬的物理材質性質、電阻性都對金線的載流能力有影響。當過電應力較大時，導體熔斷使LED開路。
以上因素共同影響LED芯片的抗過電應力能力。通過不同的芯片技術工藝可以改善芯片的電遷移及電流聚集效應。例如，優化的插指電極可以改善電流擁擠現象;垂直結構芯片使電流在芯片內縱向流動可以改善電流聚集現象。同時倒裝芯片的電極和Bump的數目[5]、位置以及歐姆接觸的加工制作對于芯片的電流擴展有顯著的影響，通過優化電極、Bump的幾何及電學參數等可以較大程度的減弱電流擁擠效應，改善電流密度分布的不均勻性，促進電流擴展，降低芯片總的等效電阻。
可見不同結構不同工藝的LED芯片在相同的浪涌脈沖下，抗過電應力的表現不同。下面通過實驗找到市場上常見大功率LED芯片的抗單次脈沖電流峰值的范圍。