簡析LED燈具可靠性測試方法及成本控制問題

（5）加速（短期）壽命試驗(yàn)

電子器件加速壽命試驗(yàn)可以在加大應(yīng)力（電功率或溫度）下進(jìn)行試驗(yàn)，這里要討論的是采用溫度應(yīng)力的辦法，測量計(jì)算出來的壽命是LED平均壽命，即失效前的平均工作時(shí)間。采用此方法將會大大地縮短LED壽命的測試時(shí)間，有利于及時(shí)改進(jìn)、提高LED可靠性。加溫度應(yīng)力的壽命試驗(yàn)方法在文章[2]中已詳細(xì)論述，主要是引用“亞瑪卡西”（yamakoshi）的發(fā)光管光功率緩慢退化公式，通過退化系數(shù)得到不同加速應(yīng)力溫度下LED的壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)，再用“阿倫尼斯”（Arrhenius）方程的數(shù)值解析法得到正常應(yīng)力（室溫）下的LED的平均壽命，簡稱“退化系數(shù)解析法”,該方法采用三個不同應(yīng)力溫度即165℃、175℃和185℃下，測量的數(shù)據(jù)計(jì)算出室溫下平均壽命的一致性。該試驗(yàn)方法是可靠的，目前已在這個研究成果上，起草制定“半導(dǎo)體發(fā)光二極管壽命的試驗(yàn)方法”標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)一些企業(yè)也同時(shí)研制加速壽命試驗(yàn)的設(shè)備儀器。2、LED器件可靠性

LED器件可靠性主要取決于二個部分：外延芯片及器件封裝的性能質(zhì)量，這二種失效機(jī)理完全不一樣，現(xiàn)分別敘述。

（1）外延芯片的失效

影響外延芯片性能及質(zhì)量的，主要是與外延層特別是P-n結(jié)部分的位錯和缺陷的數(shù)目和分布情況，金屬與半導(dǎo)體接觸層質(zhì)量，以及外延層及芯片表面和周邊沾污引起離子數(shù)目及狀況有關(guān)。芯片在加熱加電條件下，會逐步引起位錯、缺陷、表面和周邊產(chǎn)生電漂移及離子熱擴(kuò)散，使芯片失效，正是上面所說的本質(zhì)失效。要提高外延芯片可靠性指標(biāo)，從根本上要降低外延生長過程中產(chǎn)生的位錯和缺陷以及外延層表面和周邊的沾污，提高金屬與半導(dǎo)體接觸質(zhì)量，從而提高工作壽命的時(shí)間。目前有報(bào)道，對裸芯片作加速壽命試驗(yàn)，并進(jìn)行推算，一般壽命達(dá)10萬小時(shí)以上，甚至幾十萬小時(shí)。

（2）器件封裝的失效

有報(bào)道稱：LED器件失效大約70%以上是由封裝引起，所以封裝技術(shù)對LED器件來說是關(guān)鍵技術(shù)。有關(guān)LED器件封裝技術(shù)在文章[3]、[4]中有詳細(xì)論述，所以在此不作介紹，只簡要分析有關(guān)LED器件封裝的可靠性問題。LED封裝引起的失效是從屬失效，其原因很復(fù)雜，主要來源有三部分：

其一，封裝材料不佳引起，如環(huán)氧、硅膠、熒光粉、基座、導(dǎo)電膠、固晶材料等。

其二，封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，如材料不匹配、產(chǎn)生應(yīng)力、引起斷裂、開路等。

其三，封裝工藝不合適，如裝片、壓焊、點(diǎn)膠工藝、固化溫度及時(shí)間等。

為提高器件封裝可靠性，首先在原材料選用方面要嚴(yán)格控制材料的質(zhì)量，在封裝結(jié)構(gòu)上除了考慮出光效率和散熱外，還要考慮多種材料結(jié)合在一起時(shí)的熱漲匹配問題。在封裝工藝上，要嚴(yán)格控制每道工序的工藝流程，盡量采用自動化設(shè)備、確保工藝的一致性及重復(fù)性，保障LED器件性能和可靠性指標(biāo)。