低環(huán)境要求使led的應用范圍加大可靠的led芯片質(zhì)量將延長led的使用壽命
摘要：介紹了led芯片壽命試驗過程，提出了壽命試驗條件，完善的試驗方案，消除可能影響壽命試驗結(jié)果準確性的因素，保證了壽命試驗結(jié)果的客觀性和準確性。采用科學的試驗線路和連接方式，使壽命試驗臺不但操作簡便、安全，而且試驗容量大。
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。
2、壽命試驗條件的確定
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（外延片是指用外延工藝在襯底表面生長薄膜所生片的單晶硅片。一般外延層厚度為2-20微米，作為襯底的單晶硅片厚度為610微米左右。
外延工藝：外延生長技術(shù)發(fā)展于20世紀50年代末60年代初，為了制造高頻大功率器件，需要減小集電極串聯(lián)電阻。生長外延層有多種方法，但采用最多的是氣相外延工藝，常使用高頻感應爐加熱，襯底置于包有碳化硅、玻璃態(tài)石墨或熱分解石墨的高純石墨加熱體上，然后放進石英反應器中，也可采用紅外輻照加熱。為了克服外延工藝中的某些缺點，外延生長工藝已有很多新的進展：減壓外延、低溫外延、選擇外延、抑制外延和分子束外延等。外延生長可分為多種，按照襯底和外延層的化學成分不同，可分為同質(zhì)外延和異質(zhì)外延；按照反應機理可分為利用化學反應的外延生長和利用物理反應的外延生長；按生長過程中的相變方式可分為氣相外延、液相外延和固相外延等。）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。
3、過程與注意事項
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，外界應力較小，容易散熱，因此光衰小、壽命長，與實際應用情況差距較大，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。
3.1樣品抽取方式
壽命試驗只能采用抽樣試驗的評估辦法，具有一定的風險性。首先，產(chǎn)品質(zhì)量具備一定程度的均勻性和穩(wěn)定性是抽樣評估的前提，只有認為產(chǎn)品質(zhì)量是均勻的，抽樣才具有代表性；其次，由于實際產(chǎn)品質(zhì)量上存在一定的離散性，我們采取分區(qū)隨機抽樣的辦法，以提高壽命試驗結(jié)果準確性。我們通過查找相關(guān)資料和進行大量的對 比試驗，提出了較為科學的樣品抽取方式：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，對于不同器件壽 命試驗結(jié)果相差懸殊，甚至矛盾的情況，我們規(guī)定了加嚴壽命試驗的辦法，即每區(qū)4～6粒芯片，共16～20粒芯片，按正常條件進行壽命試驗，只是數(shù)量加嚴， 而不是試驗條件加嚴；第三，一般地說，抽樣數(shù)量越多，風險性越小，壽命試驗結(jié)果的結(jié)果越準確，但是，抽樣數(shù)量越多抽樣數(shù)量過多，必然造成人力、物力和時間的浪費，試驗
