作為電子元器件,發光二極管(Light Emitting Diode-LED)已出現40多年,但長久以來,受到發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瓶頸,生產出高亮度高效率的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點,在實際生產研發過程中,需要通過壽命試驗對LED芯片的可靠性水平進行評價,并通過質量反饋來提高LED芯片的可靠性水平,以保證LED芯片質量,為此我司在實現全色系LED產業化的同時,開發了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果的準確性。
電子產品在規定的工作及環境條件下,進行的工作試驗稱為壽命試驗,又稱耐久性試驗。隨著LED生產技術水平的提高,產品的壽命和可靠性大為改觀,LED的理論壽命為10萬小時,如果仍采用常規的正常額定應力下的壽命試驗,很難對產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LED器件的特點,經過對比試驗和統計分析,最終規定了0.3×~0.3mm2以下芯片的壽命試驗條件:
● 樣品隨機抽取,數量為8~10粒芯片,制成ф5單燈;
● 工作電流為30mA;
● 環境條件為室溫(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,其結果代表本生產批的所有外延片。一般認為,試驗周期為1000小時或以上的稱為長期壽命試驗。生產工藝穩定時,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果準確性的細節,逐一進行改善,保證了壽命試驗結果的客觀性和準確性。