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JEDEC测试标准与LED封装可靠性环亚ag平台

来源:http://teplogrx.cn 责任编辑:ag88环亚娱乐 2019-04-13 15:56

[导读]随着LED可靠性测试方面的标准制定的逐步进行,业界也在参考由具有悠久历史的工业实体(比如JEDEC,联合电子设备工程协会)所制定的标准。在过去的50年中,JEDEC开发了大量对电子和半导体产业(其中就包括LED)至关重要的测试方法和产品标准。特别是,在为户外LED照明应用(比如街道及区域照明)开发标准和条例的过程中,JEDEC标准是重点依赖的对象。在这些应用...

  随着可靠性测试方面的制定的逐步进行,业界也在参考由具有悠久历史的工业实体(比如JEDEC,联合电子设备工程协会)所制定的标准。在过去的50年中,JEDEC开发了大量对电子和半导体产业(其中就包括LED)至关重要的测试方法和产品标准。

  特别是,在为户外LED应用(比如街道及区域照明)开发标准和条例的过程中,JEDEC标准是重点依赖的对象。在这些应用场合中,固态照明(SSL)灯具的寿命需求可以扩展到超过50000小时,而LED也将工作在极端的环境条件之下。为了确保灯具内部关键性的在标称的生命周期之内维持一个特定的光通量输出,并应付各种环境应力,LED封装就需要进行一系列的可靠性或合格性测试。

  这种对LED封装在环境应力下的可靠性评定的需求,首先是车用引入的。汽车电子协会(AEC)元器件技术委员会制定了对LED封装进行测试的一整套方案。尤其是题为“离散型半导体器件应力测试资格”的AEC Ql01标准,包含了一揽子需要参考的JEDEC标准,以作为测试要求。

  在已完成和(或)拟议中的固态照明规范中,JEDEC标准被用做LED封装级可靠性测试需求的一部分。最初的一个案例,是由美国能源部发起的商用建筑物能源协会(CBEA)制定的停车场照明性能规范;随后,能源部发起的市政固态街道照明协会(MSSLC)制定的LED路灯照明模型规范,成为了第二个案例。

  环境应力

  适用于应用中LED封装的JEDEC测试,包括三种类型的施加给LED的应力。第一种类型是环境应力,包括温度、湿度和盐性腐蚀,由九种不同的测试组成。对LED的测试,要针对正常工作情况和储存条件这两方面,分别在极端的高低温条件下进行。此外,还要在正常工作和储存条件下,分别对LED进行高温和高湿条件的测试,以及温度在高低温之间循环变化的条件下的测试。这些测试的目的,是发现由温度和湿度所带来的LED设备在机械、电气和光学方面的性能下降。

  此外,还有一个热度冲击测试:这是一种更严格的跟温度相关的测试。在测试过程中,LED设备将在20秒的时间间隔之内经受从极高的环境温度(高达85℃一150℃)变化到极低的环境温度(低至-40℃一-65℃)的冲击。通常,这些测试的目的是发现LED封装内部电气连接的机械失效问题。

  另外一个可用的JEDEC标准是盐性腐蚀测试。在汽车和户外照明环境中,依据所使用材料的特性,LED封装的盐性腐蚀会随着时间的推移而发生。在腐蚀性的环境中,不同厂家生产的产品质量和元器件行为,可能会存在巨大的差异。因此,这些条件下的测试,就特别重要。腐蚀会导致电气连接的机械失效,以及光学性能的下降。实际上,LED厂商已经发现,环境中的其他化学物质,或者说固态照明灯具内部其他元器件的脱气,会导致腐蚀的发生。这会让LED失效,或者出现性能下降。由于LED封装和灯具中使用的技术和材料之间的差异会很大,其他类型的化学腐蚀就往往由LED或SSL厂商自己决定。

  机械应力

  第二种LED封装应力类型一一机械应力——要求两种测试:机械冲击测试和可变频率振动测试。在汽车或路灯照明应用中,灯具在安装和使用的过程中,很容易受到机械冲击和振动两方面的应力。LED封装的内部有多种机械接口和连接,它们可能经受不住长时间的剧烈而重复的冲击或振动。这些应力测试会发现LED封装的机械行为或器件的失效。

  装配工艺产生的应力

  第三类测试用来评估LED在装配工艺方面产生的应力。根据LED封装构造的不同,比如表面贴装构造或过孔安装构造,可能包含两项或三项测试。这些测试的设计,是为了发现LED对湿度或回流焊接方面的敏感性,以及焊接热阻。LED封装通常是通过焊接装配到电路板上,然后再安装到最后的SSL产品之中。在将LED安装到电路板的过程中,LED封装会接触到极高的温度。这些测试是LED封装规格的基石,而LED厂商通常会在其LED产品手册中提供焊接的温度曲线。LED经受住焊接到电路板时产生的初始应力,这一点显然是很重要的。

  其他JEDEC测试

  在对LED进行的应力测试中,还有一些其他的JEDEC标准。比如,静电放电(ESD)测试。一种测试方法是,使用一种人体模型(HBM),将待测LED封装接近事先定义好的HBM静电放电模型,从而发现器件出现损坏或降级的敏感性。

  用于LED的测试或者说应力条件,意味着要模拟出上面所述的实际生活中的应力情况。实际上,为了让测试时间尽量缩短,同时又能反应实际的应力情况,厂商都会在不出现LED封装损坏的情况下,采用最激进的或者是过度的应力测试条件。由于JEDEC标准是为固态或半导体电子器件开发的,其测试参数和测试时间可能需要专门针对LED进行重新选择。

  在权威LED企业中,JEDEC测试作为产品发布前的标准的资格认证测试,得到了广泛使用。首先是LED汽车照明应用,现在又扩展到户外、街道和区域照明应用领域。已经证明,经受并通过了这些JEDEC测试的LED封装,在光通量输出的维持或其他性能指标方面具有更高的可靠性。

  未解决的问题

  不过,还有两个问题没有解决。一个是,就SSL户外照明产品在LED封装级别的认证、应力或可靠性测试方面,业界要怎样将有关的需求予以标准化?在上述的CBEA和MSSLC规范中,虽然提及或使用了一些JEDEC测试规范,有关的详细需求仍然没有清楚阐述。例如,失效标准的定义就不清楚,且测试条件和测试时间都没有标准化。尽管在开发上述规范的过程中,有过一些讨论,但是最终的答案仍然是不清楚的。

  第二个问题更加难以回答。那就是,怎样在JEDEC对LED封装的测试结果和它们的预期可靠性(用小时数表示的额定寿命)之间,建立一个定量的连接?恰如在前一篇文章中提及的,额定寿命是一个统计尺度。如果LED封装通过了上述的所有JEDEC测试(通常在1000小时或等效的时间内完成测试),那么确实这些LED封装经受住了高强度条件的考验。但是,问题依然在那里:到底LED封装实际的额定寿命应该是多少小时呢?

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