低环境要求使led的应用范围加大可靠的led芯片质量将延长led的使用寿命
摘要：介绍了led芯片寿命试验过程，提出了寿命试验条件，完善的试验方案，消除可能影响寿命试验结果准确性的因素，保证了寿命试验结果的客观性和准确性。采用科学的试验线路和连接方式，使寿命试验台不但操作简便、安全，而且试验容量大。
1、引言
作为电子元器件，发光二极管（LightEmittingDiode-LED）已出现40多年，但长久以来，受到发光效率和亮度的限制，仅为指示灯所采用，直到上世纪末突破了技术瓶颈，生产出高亮度高效率的LED和兰光LED，使其应用范围扩展到信号灯、城市夜景工程、全彩屏等，提供了作为照明光源的可能性。随着LED应用范围的加大，提高LED可靠性具有更加重要的意义。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，为此我司在实现全色系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。
2、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，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。我们根据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，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（外延片是指用外延工艺在衬底表面生长薄膜所生片的单晶硅片。一般外延层厚度为2-20微米，作为衬底的单晶硅片厚度为610微米左右。
外延工艺：外延生长技术发展于20世纪50年代末60年代初，为了制造高频大功率器件，需要减小集电极串联电阻。生长外延层有多种方法，但采用最多的是气相外延工艺，常使用高频感应炉加热，衬底置于包有碳化硅、玻璃态石墨或热分解石墨的高纯石墨加热体上，然后放进石英反应器中，也可采用红外辐照加热。为了克服外延工艺中的某些缺点，外延生长工艺已有很多新的进展：减压外延、低温外延、选择外延、抑制外延和分子束外延等。外延生长可分为多种，按照衬底和外延层的化学成分不同，可分为同质外延和异质外延；按照反应机理可分为利用化学反应的外延生长和利用物理反应的外延生长；按生长过程中的相变方式可分为气相外延、液相外延和固相外延等。）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。
3、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，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。
3.1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，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。我们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，分区情况参见图一所示，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
