(1)光耦合器的輸入端導致故障。
光耦合器的輸入端多為砷化鎵led,因此光耦合器輸入端的失效模式和原因與常規led相似。LED的主要失效模式有漏電、短路、開路。其中,漏電或失效的主要原因包括:靜電擊穿、過電應力、芯片表面存在導電物質;導致開路的常見故障原因包括鍵合不良、EOS導致鍵合線燒壞、芯片上銀漿鍵合不良等。
②光耦輸出芯片導致故障。
光耦輸出芯片的常見故障模式包括開路或電阻增大和減小。電阻值增大的可能原因包括:EOS燒壞導致鍵合線或金屬化燒壞,鍵合不良,芯片表面離子污染或有機膠中氯離子導致鍵合點或鋁線腐蝕斷開;電阻下降的可能原因包括:EOS燒壞、芯片鍵合銀漿污染芯片表面等。
③輸入輸出之間的傳遞導致失敗。
輸出和輸出傳輸故障現象包括CTR降低,輸入端無信號時異常導通和不導通,輸出電壓漂移。其中常見的失效機制包括:輸出芯片的ESD損傷、輸出芯片的EOS燒壞、鍵合不良、輸入二極管發光效率降低、反射膠和導電膠開裂分層等。
鑒于光耦的工作原理、參數和封裝結構與普通半導體器件的不同,一方面,使用不當會導致LED和輸出芯片常見的失效原因,如ESD、EOS、鍵合失效等,也有著不同于普通半導體器件的失效模式和機理。光耦合器中的發光二極管和接收芯片之間有導光膠。當導光膠開裂、分層時,會導致光路傳輸不暢,使光耦合器的CTR偏離正常值,可能造成不穩定的故障。當導光膠中有腐蝕性離子時,氯離子等腐蝕性離子可能會導致器件表面腐蝕,導致器件內部開路或漏電。
光耦特殊的電光電結構不僅具有傳統電子元器件所不具備的優點,還產生了新的可靠性問題。一方面,接收端的發光二極管、光電晶體管、集成電路芯片都是半導體器件,會被EOS、ESD損壞。鍵合不良和芯片塌陷可能導致光耦合器失效。另一方面,光耦合器中的導電膠結構帶來開裂、分層、腐蝕等問題,容易導致光耦合器失效不穩定。如何提高光耦合器的可靠性將成為光耦合器實際應用中的一個問題。