LED芯片寿命试验条件及测试过程

文章来源:恒光电器

发布时间:2016-04-29

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LED具有体积小，LED照明企业，耗电量低、长寿命环保等优点，在实际生产研发过程中，需要通过寿命试验对LED芯片的可靠性水平进行评价，并通过质量反馈来提高LED芯片的可靠性水平，以保证LED芯片质量。

一、引言

LED具有高可靠性和长寿命的优点，在实际生产研发过程中，需要通过寿命试验对LED芯片的可靠性水平进行评价，并通过质量反馈来提高LED芯片的可靠性水平，以保证LED芯片质量，为此在实现全色系LED产业化的同时，开发了LED芯片寿命试验的条件、方法、手段和装置等，以提高寿命试验的科学性和结果的准确性。

二、寿命试验条件的确定

电子产品在规定的工作及环境条件下，照明产品，进行的工作试验称为寿命试验，又称耐久性试验。

随着LED生产技术水平的提高，产品的寿命和可靠性大为改观，LED的理论寿命为10万小时，如果仍采用常规的正常额定应力下的寿命试验，很难对产品的寿命和可靠性做出较为客观的评价，而我们试验的主要目的是，通过寿命试验掌握LED芯片光输出衰减状况，进而推断其寿命。

根据LED器件的特点，经过对比试验和统计分析，最终规定了0.3×～0.3mm2以下芯片的寿命试验条件：

样品随机抽取，数量为8～10粒芯片，制成ф5单灯；

工作电流为30mA；

环境条件为室温(25℃±5℃)；

试验周期为96小时、1000小时和5000小时三种。

工作电流为30mA是额定值的1.5倍，医院led照明，是加大电应力的寿命试验，其结果虽然不能代表真实的寿命情况，但是有很大的参考价值。

寿命试验以外延片生产批为母样，随机抽取其中一片外延片中的8~10粒芯片，封装成ф5单灯器件，进行为96小时寿命试验，其结果代表本生产批的所有外延片。

一般认为，试验周期为1000小时或以上的称为长期寿命试验。生产工艺稳定时，1000小时的寿命试验频次较低，5000小时的寿命试验频次可更低。

三、过程与注意事项

对于LED芯片寿命试验样本，可以采用芯片，一般称为裸晶，也可以采用经过封装后的器件。

采用裸晶形式，外界应力较小，容易散热，因此光衰小、寿命长，与实际应用情况差距较大，虽然可通过加大电流来调整，但不如直接采用单灯器件形式直观。

采用单灯器件形式进行寿命试验，造成器件的光衰老化的因素复杂，可能有芯片的因素，技术资讯，也有封装的因素。

在试验过程中，采取多种措施，降低封装的因素的影响，对可能影响寿命试验结果准确性的细节，逐一进行改善，保证了寿命试验结果的客观性和准确性。

样品抽取方式

寿命试验只能采用抽样试验的评估办法，具有一定的风险性。

首先，产品质量具备一定程度的均匀性和稳定性是抽样评估的前提，只有认为产品质量是均匀的，抽样才具有代表性；

其次，LED照明企业，由于实际产品质量上存在一定的离散性，我们采取分区随机抽样的办法，以提高寿命试验结果准确性。

通过查找相关资料和进行大量的对比试验，提出了较为科学的样品抽取方式：

将芯片按其在外延片的位置分为四区，每区2～3粒芯片，共8～10粒芯片，对于不同器件寿命试验结果相差悬殊，甚至矛盾的情况，我们规定了加严寿命试验的办法，即每区4～6粒芯片，共16～20粒芯片，按正常条件进行寿命试验，只是数量加严，而不是试验条件加严。

第三，一般地说，抽样数量越多，风险性越小，寿命试验结果的结果越准确，但是，抽样数量越多抽样数量过多，必然造成人力、物力和时间的浪费，试验成本上升。

如何处理风险和成本的关系，一直是我们研究的内容，我们的目标是通过采取科学的抽样方法，在同一试验成本下，使风险性下降到最低。

光电参数测试方法与器件配光曲线

在LED寿命试验中，先对试验样品进行光电参数测试筛选，淘汰光电参数超规或异常的器件，合格者进行逐一编号并投入寿命试验，完成连续试验后进行复测，以获得寿命试验结果。

为了使寿命试验结果客观、准确，除做好测试仪器的计量外，还规定原则上试验前后所采用的是同一台测试仪测试，以减少不必要的误差因素，这一点对光参数尤为重要。

初期我们采用测量器件光强的变化来判断光衰状况，一般测试器件的轴向光强，对于配光曲线半角较小的器件，光强值的大小随几何位置而急剧变化，测量重复性差，影响寿命试验结果的客观性和准确性。

为了避免出现这种情况，采用大角度的封装形式，并选用无反射杯支架，排除反射杯配光作用， led质量，消除器件封装形式配光性能的影响，提高光参数测试的精确度，后续通过采用光通量测量得到验证。

树脂劣变对寿命试验的影响

现有的环氧树脂封装材料受紫外线照射后透明度降低，是高分子材料的光老化，是紫外线和氧参与下的一系列复杂反应的结果，一般认为是光引发的自动氧化过程。

树脂劣变对寿命试验结果的影响，CCC认证，主要体现1000小时或以上长期寿命试验，目前只能通过尽可能减少紫外线的照射，来提高寿命试验结果的果客观性和准确性。

今后还可通过选择封装材料，或者检定出环氧树脂的光衰值，并将其从寿命试验中排除。

封装工艺对寿命试验的影响

封装工艺对寿命试验影响较大，虽然采用透明树脂封装，可用显微镜直接观察到内部固晶、键合等情况，以便进行失效分析。

但是并不是所有的封装工艺缺陷都能观察到，例如：键合焊点质量与工艺条件是温度和压力关系密切，企业资讯，而温度过高、压力太大则会使芯片发生形变产生应力，从而引进位错，甚至出现暗裂，影响发光效率和寿命。