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LED芯片壽命試驗(yàn)過程全解析

編輯：admin 2014-06-25 14:53:00 瀏覽：950 來源：

　　LED具有體積小，耗電量低、長壽命環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)研發(fā)過程中，需要通過壽命試驗(yàn)對(duì)LED芯片的可靠性水平進(jìn)行*價(jià)，并通過質(zhì)量反饋來提高LED芯片的可靠性水平，以保證LED芯片質(zhì)量。

　　　1、引言

　　　作為電子元器件，發(fā)光二極管(LightEmittingDiode-led)已出現(xiàn)40多年，但長久以來，受到發(fā)光效率和亮度的限制，僅為指示燈所采用，直到上世紀(jì)末突破了技術(shù)瓶頸，生產(chǎn)出高亮度高效率的LED和蘭光LED，使其應(yīng)用范圍擴(kuò)展到信號(hào)燈、城市夜景工程、全彩屏等，提供了作為照明光源的可能性。隨著LED應(yīng)用范圍的加大，提高LED可靠性具有更加重要的意義。LED具有高可靠性和長壽命的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)研發(fā)過程中，需要通過壽命試驗(yàn)對(duì)LED芯片的可靠性水平進(jìn)行*價(jià)，并通過質(zhì)量反饋來提高LED芯片的可靠性水平，以保證LED芯片質(zhì)量，為此在實(shí)現(xiàn)全色系LED產(chǎn)業(yè)化的同時(shí)，開發(fā)了LED芯片壽命試驗(yàn)的條件、方法、手段和裝置等，以提高壽命試驗(yàn)的科學(xué)性和結(jié)果的準(zhǔn)確性。

　　　2、壽命試驗(yàn)條件的確定

　　　電子產(chǎn)品在規(guī)定的工作及環(huán)境條件下，進(jìn)行的工作試驗(yàn)稱為壽命試驗(yàn)，又稱耐久性試驗(yàn)。隨著LED生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，產(chǎn)品的壽命和可靠性大為改觀，LED的理論壽命為10萬小時(shí)，如果仍采用常規(guī)的正常額定應(yīng)力下的壽命試驗(yàn)，很難對(duì)產(chǎn)品的壽命和可靠性做出較為客觀的*價(jià)，而我們?cè)囼?yàn)的主要目的是，通過壽命試驗(yàn)掌握LED芯片光輸出衰減狀況，進(jìn)而推斷其壽命。根據(jù)LED器件的特點(diǎn)，經(jīng)過對(duì)比試驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)分析，最終規(guī)定了0.3×～0.3mm2以下芯片的壽命試驗(yàn)條件：

　　　 [1].樣品隨機(jī)抽取，數(shù)量為8～10粒芯片，制成ф5單燈;

　　　[2].工作電流為30mA;

　　　[3].環(huán)境條件為室溫(25℃±5℃);

　　　[4].試驗(yàn)周期為96小時(shí)、1000小時(shí)和5000小時(shí)三種;

　　　工作電流為30mA是額定值的1.5倍，是加大電應(yīng)力的壽命試驗(yàn)，其結(jié)果雖然不能代表真實(shí)的壽命情況，但是有很大的參考價(jià)值;壽命試驗(yàn)以外延片生產(chǎn)批為母樣，隨機(jī)抽取其中一片外延片中的8~10粒芯片，封裝成ф5單燈器件，進(jìn)行為96小時(shí)壽命試驗(yàn)，其結(jié)果代表本生產(chǎn)批的所有外延片。一般認(rèn)為，試驗(yàn)周期為1000小時(shí)或以上的稱為長期壽命試驗(yàn)。生產(chǎn)工藝穩(wěn)定時(shí)，1000小時(shí)的壽命試驗(yàn)頻次較低，5000小時(shí)的壽命試驗(yàn)頻次可更低。

　　　3、過程與注意事項(xiàng)

　　　對(duì)于LED芯片壽命試驗(yàn)樣本，可以采用芯片，一般稱為裸晶，也可以采用經(jīng)過封裝后的器件。采用裸晶形式，外界應(yīng)力較小，容易散熱，因此光衰小、壽命長，與實(shí)際應(yīng)用情況差距較大，雖然可通過加大電流來調(diào)整，但不如直接采用單燈器件形式直觀。采用單燈器件形式進(jìn)行壽命試驗(yàn)，造成器件的光衰老化的因素復(fù)雜，可能有芯片的因素，也有封裝的因素。在試驗(yàn)過程中，采取多種措施，降低封裝的因素的影響，對(duì)可能影響壽命試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的細(xì)節(jié)，逐一進(jìn)行改善，保證了壽命試驗(yàn)結(jié)果的客觀性和準(zhǔn)確性。

　　　3.1樣品抽取方式

　　　壽命試驗(yàn)只能采用抽樣試驗(yàn)的*估辦法，具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性。首先，產(chǎn)品質(zhì)量具備一定程度的均勻性和穩(wěn)定性是抽樣*估的前提，只有認(rèn)為產(chǎn)品質(zhì)量是均勻的，抽樣才具有代表性;其次，由于實(shí)際產(chǎn)品質(zhì)量上存在一定的離散性，我們采取分區(qū)隨機(jī)抽樣的辦法，以提高壽命試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性。我們通過查找相關(guān)資料和進(jìn)行大量的對(duì)比試驗(yàn)，提出了較為科學(xué)的樣品抽取方式：將芯片按其在外延片的位置分為四區(qū)，分區(qū)情況參見圖一所示，每區(qū)2～3粒芯片，共8～10粒芯片，對(duì)于不同器件壽命試驗(yàn)結(jié)果相差懸殊，甚至矛盾的情況，我們規(guī)定了加嚴(yán)壽命試驗(yàn)的辦法，即每區(qū)4～6粒芯片，共16～20粒芯片，按正常條件進(jìn)行壽命試驗(yàn)，只是數(shù)量加嚴(yán)，而不是試驗(yàn)條件加嚴(yán);第三，一般地說，抽樣數(shù)量越多，風(fēng)險(xiǎn)性越小，壽命試驗(yàn)結(jié)果的結(jié)果越準(zhǔn)確，但是，抽樣數(shù)量越多抽樣數(shù)量過多，必然造成人力、物力和時(shí)間的浪費(fèi)，試驗(yàn)成本上升。如何處理風(fēng)險(xiǎn)和成本的關(guān)系，一直是我們研究的內(nèi)容，我們的目標(biāo)是通過采取科學(xué)的抽樣方法，在同一試驗(yàn)成本下，使風(fēng)險(xiǎn)性下降到最低。

　　3.2光電參數(shù)測(cè)試方法與器件配光曲線

　　　在LED壽命試驗(yàn)中，先對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行光電參數(shù)測(cè)試篩選，淘汰光電參數(shù)超規(guī)或異常的器件，合格者進(jìn)行逐一編號(hào)并投入壽命試驗(yàn)，完成連續(xù)試驗(yàn)后進(jìn)行復(fù)測(cè)，以獲得壽命試驗(yàn)結(jié)果。為了使壽命試驗(yàn)結(jié)果客觀、準(zhǔn)確，除做好測(cè)試儀器的計(jì)量外，還規(guī)定原則上試驗(yàn)前后所采用的是同一臺(tái)測(cè)試儀測(cè)試，以減少不必要的誤差因素，這一點(diǎn)對(duì)光參數(shù)尤為重要;初期我們采用測(cè)量器件光強(qiáng)的變化來判斷光衰狀況，一般測(cè)試器件的軸向光強(qiáng)，對(duì)于配光曲線半角較小的器件，光強(qiáng)值的大小隨幾何位置而急劇變化，測(cè)量重復(fù)性差，影響壽命試驗(yàn)結(jié)果的客觀性和準(zhǔn)確性，為了避免出現(xiàn)這種情況，采用大角度的封裝形式，并選用無反射杯支架，排除反射杯配光作用，消除器件封裝形式配光性能的影響，提高光參數(shù)測(cè)試的精確度，后續(xù)通過采用光通量測(cè)量得到驗(yàn)證。

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