如何試驗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，在實際生產(chǎn)研發(fā)過程中，需要通過壽命試驗對LED芯片的可靠性水平進行評價，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，為此我司在實現(xiàn)全色系LED產(chǎn)業(yè)化的同時，開發(fā)了LED芯片壽命試驗的條件、方法、手段和裝置等，以提高壽命試驗的科學性和結(jié)果的準確性。

    電子產(chǎn)品在規(guī)定的工作及環(huán)境條件下，進行的工作試驗稱為壽命試驗，又稱耐久性試驗。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，如果仍采用常規(guī)的正常額定應(yīng)力下的壽命試驗，很難對產(chǎn)品的壽命和可靠性做出較為客觀的評價，而我們試驗的主要目的是，通過壽命試驗掌握LED芯片光輸出衰減狀況，進而推斷其壽命。我們根據(jù)LED器件的特點，經(jīng)過對比試驗和統(tǒng)計分析，最終規(guī)定了0.3×～0.3mm2以下芯片的壽命試驗條件：

    ● 樣品隨機抽取，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℃）；

    ● 試驗周期為96小時、1000小時和5000小時三種；

    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，其結(jié)果雖然不能代表真實的壽命情況，但是有很大的參考價值；壽命試驗以外延片生產(chǎn)批為母樣，隨機抽取其中一片外延片中的8~10粒芯片，封裝成ф5單燈器件，進行為96小時壽命試驗，其結(jié)果代表本生產(chǎn)批的所有外延片。一般認為，試驗周期為1000小時或以上的稱為長期壽命試驗。生產(chǎn)工藝穩(wěn)定時，1000小時的壽命試驗頻次較低，5000小時的壽命試驗頻次可更低。

    對于LED芯片壽命試驗樣本，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行壽命試驗，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結(jié)果準確性的細節(jié)，逐一進行改善，保證了壽命試驗結(jié)果的客觀性和準確性。