LED鉴定、测试及失效分析

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广电计量 杜亚俊 先生

芯片抗静电能力

LED静电失效原理
    由于环境中存在不同程度的静电,通过静电感应或直接转移等形式LED芯片的PN结两端会积聚一定数量的极性相反的静电电荷,形成不同程度的静电电压。当静电电压超过LED的最大承受值时,静电电荷将以极短的时间(纳秒)在LED芯片的两个电极间放电,从而产生热量。在LED芯片内部的导电层、PN结发光层形成1400℃以上的高温,高温导致局部熔融成小孔,从而造成LED漏电、变暗、死灯,短路等现象。
    被静电击损后的LED,严重的往往会造成死灯、漏电。轻微的静电损伤,LED一般没有什么异常,但此时,该LED已经有一定的隐患,当它受到二次静电损伤时,那就会出现暗亮、死灯、漏电的机率增大。以广电计量多年的案例分析总结的数据经验总结,当LED芯片受到轻微的、未被觉察的静电损伤,这时候需要扫描电镜放大到一万倍以上进一步确诊,以防更高机率的失效事故发生。
抗静电指标好是LED综合性能可靠的综合体现
    LED的抗静电指标绝不仅仅是简单地体现它的抗静电强度, LED芯片的抗静电能力与其漏电值、整体可靠性有很大关系,更是一个综合质素和可靠性的综合体现,因为往往抗静电能力高的LED,它的光特性、电特性都会好。
    LED的抗静电指标好不仅仅意味着能适用在各类产品和各种环境中,还是LED综合性能可靠的体现。根据实际测量的不同品牌的LED抗静电指标,各国际LED大厂的LED抗静电通常都比较好,而部分B品、杂牌、韩系芯片抗静电仍然很低。LED抗静电能力的高低是LED可靠性的核心体现。即便LED的亮度和电性指标都很好,一旦其的抗静电指标低,就很容易因静电损伤而死灯。对LED的抗静电指标进行测试是一项非常有效的品控手段,有效地评估LED抗静电能力刻不容缓。
检测方法
    静电击穿LED是个非常复杂的过程,因此,测试LED抗静电时的模拟设计也是一项很复杂、很严谨的测试。采用抗静电测试相关仪器来测试时是最规范的,也是最科学、最客观、最直接的方法。LED抗静电测试时必须将静电直接施加在LED的两个引脚上,仪器的放电波形有严格的标准规定。其中有人体模式和机械模式两种都是用来测量被测物体的抗静电能力强弱的。
人体模式:当静电施加到被测物体时,串联一个330欧姆的电阻施加出去,这就是模拟人与器件的接触时电荷转移,人与物体接触通常也在330欧姆作用,所以叫人体模式。
机械模式:将静电直接作用于被测器件上,模拟工具机械直接将静电电荷转移到器件上,所以叫机械模式。
    这两者测试仪器内部静电电荷储能量、放电波形也有些区别。采用人体模式测试的结果一般为机械模式的8-10倍。LED行业,以及现在很多企业都使用人体模式的指标。
检测标准:
国际电工委员会的《IEC61000-4-2》
国际静电协会的《ANSI-ESDSTM5.1.2-1999》、《ANSI/ESDA/JEDEC JS-001》
国际电子器件联合委员会的《JESD22-A114/115c》
测试样品种类:
芯片裸晶、插脚式灯珠、常规贴片灯珠、大功率灯珠、模组及数码管、LED灯具。
LED抗静电指标:
LED可以参考目前较权威的国际静电协会(ANSI)标准中的电压等级分类:

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