如何試驗(yàn)LED芯片的壽命 提高可靠性

    作為電子元器件，發(fā)光二極管（Light Emitting Diode-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LED芯片的可靠性水平進(jìn)行評價(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，為此我司在實(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。

    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)，很難對產(chǎn)品的壽命和可靠性做出較為客觀的評價(jià)，而我們試驗(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。我們根據(jù)LED器件的特點(diǎn)，經(jīng)過對比試驗(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：

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

    ● 工作電流為30mA；

    ● 環(huán)境條件為室溫（25℃±5℃）；

    ● 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。

    對于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。