LED失效分析方法

　　2 LED失效分析方法

　　2.1 减薄树脂光学透视法

　　在LED失效非破坏性分析技术中，目视检验是使用最方便、所需资源最少的方法，具有适当检验技能的人员无论在任何地方均能实施，所以它是最广泛地用于进行非破坏检验失效LED的方法。除外观缺陷外，还可以透过封装树脂观察内部情况，对于高聚光效果的封装，由于器件本身光学聚光效果的影响，往往看不清楚，因此在保持电性能未受破坏的条件下，可去除聚光部分，并减薄封装树脂，再进行抛光，这样在显微镜下就很容易观察LED芯片和封装工艺的质量。诸如树脂中是否存在气泡或杂质;固晶和键合位置是否准确无误;支架、芯片、树脂是否发生色变以及芯片破裂等失效现象，都可以清楚地观察到了。

　　2.2 半腐蚀解剖法

　　对于LED单灯，其两根引脚是靠树脂固定的，解剖时，如果将器件整体浸入酸液中，强酸腐蚀祛除树脂后，芯片和支架引脚等就完全裸露出来，引脚失去树脂的固定，芯片与引脚的连接受到破坏，这样的解剖方法，只能分析DUA的芯片问题，而难于分析DUA引线连接方面的缺陷。因此我们采用半腐蚀解剖法，只将LED DUA单灯顶部浸入酸液中，并精确控制腐蚀深度，去除LED DUA单灯顶部的树脂，保留底部树脂，使芯片和支架引脚等完全裸露出来，完好保持引线连接情况，以便对DUA全面分析。图1所示为半腐蚀解剖前后的φ5LED，可方便进行通电测试、观察和分析等试验。

　　在LED-DUA缺陷分析过程中，经常遇到器件初测参数异常，而解剖后取得的芯片进行探针点测，芯片参数又恢复正常，这时很难判断异常现象是由于封装键合不良导致，还是封装树脂应力过大所造成。采用半腐蚀解剖，保留底部树脂，祛除了封装树脂应力的影响，又保持DUA内部引线连接，这样就很容易确认造成失效的因素。

　　2.3 金相学分析法

　　金相学分析法是源于冶金工业的分析和生产控制手段，其实质是制备供分析样品观察用的典型截面，它可以获得用其他分析方法所不能得到的有关结构和界面特征方面的现象[1]。LED的截面分析，是对LED-DUA失效分析的“最后手段”，此后一般无法再进行其他评估分析。它也是一种LED解剖

　　分析法，为了分析微小样品，在一般试验中，需要对分析样品进行树脂灌封，以便进行机械加工，再对所需要分析的界面进行刨削或切断，然后经过研磨、抛光，获得所要分析的界面。而对LED器件，有很多本身就是树脂灌封器件，这样只要选好界面，就可通过刨削、研磨、抛光等，获得LED- DUA的典型截面。操作中，剖截面通常可用金刚砂纸研磨，当接近所关注的区域时，改用较细的金刚砂纸研磨或水磨，最后在细毛织物上用0.05μm的氧化铝膏剂抛光。图2为φ5白光LED侧向典型截面，可清楚地看到其结构情况。

　　需要注意的是GaN基LED中的蓝宝石衬底异常坚硬，由于目前尚未有较好的研磨方法，因此对这类的DUA还难以对芯片进行截面分析。　2.4 析因试验分析法

　　析因试验是根据已知的结果，去寻找产生结果的原因而进行的分析试验[2]。通过试验，分清是主要影响还是次要影响的因素，可以明确进一步分析试验的方向。析因试验分析是一种半破坏性试验。LED-DUA解剖分析对操作过程要求较高，稍不留神即可能造成被分析器件的灭失。分析过程中，经常先采用析因试验分析法，分析工程师根据复测结果和外观检查情况，综合相应理论知识和以往积累的分析经验，估计器件失效原因，并提出针对性试验和方法进行验证。一般可采用相应的物理措施和试验———冷热冲击试验、重力冲击试验、高温或低温试验和振动试验等。例如库存φ5透明红光LED单灯，出货检验时出现个别LED间歇开路失效现象，而两次检测只经过搬动运输，故先对DUA采用重力冲击试验，出现试验后开路失效，减薄树脂后看到芯片与银浆错位，是造成间歇开路失效的原因。

　　2.5 变电流观察法

　　作为光电器件的LED，与一般半导体器件相比，其失效分析除检测DUA的电参数外，还必须关注光参数方面的变化。除了通过专业测试仪检测外，还可直接通过眼睛或借助显微镜观察DUA的出光变化情况，经常可以得到预想不到的收获。如果DUA按额定电流通电，观察时可能因出光太强而无法看清，而通过改变电流大小，可清晰地观察到其出光情况。例如GaN基蓝光LED正向电压Vf大幅升高的现象，在小电流下，有些可以观察到因电流扩展不良而造成芯片只有局部发光的现象，显然为电极与外延层间接触不牢靠，在封装应力的作用下，接触电阻变大所造成的失效。图3为经减薄处理后φ5LED所观察到的芯片小电流扩展不良现象。

　　2.6 试验反证法

　　LED失效分析过程中，经常受到分析仪器设备和手段的，不能直观地证明失效原因，高素质的分析工程师，经常通过某些分析试验，采取排除的办法，推论反证失效原因。例如DUA为8×8红光LED点阵，半成品初测合格，灌胶后出现单点LED反向漏电流特大，受仪器设备，只有直流电源和LED光电参数测试仪，不能做解剖或透视分析，测试中发现DUA正向光电参数无异常，而反向漏电流大，故采用反向偏置并加大电流至数十毫安后，再测正向光电参数，前后结果无明显变化，说明反向偏置中的数十毫安并非从该LED芯片通过，由此推定并非LED芯片造成漏电。

　　3 案例分析

　　3.1 结温过高造成1W白光LED严重光衰

　　失效现象：特殊照明用1W白光LED连续通电两周后严重光衰。

　　解析过程：进行光电参数测试，除光通量严重下降外，其他电参数未见异常，同时发现使用环境散热差，使用中器件外壳温度很高。初步认为芯片结温过高造成严重光衰。根据阿仑尼斯模型给出计算不同结温的期望工作寿命和激活能的公式

　　P=P0exp(-βt)

　　β=β0Ifexp(-Ea/kTj)

　　式中： P0为初始光通量; P为加温加电后的光通量;β为某一温度下的衰减系数; t为某一温度下的加电工作时间;β0为常数; Ea为激活能;k为波耳兹曼常数(8 62×10-5eV);If为工作电流;Tj为结温;而

　　Tj=Tc+VfIfRj-c

　　式中：Tc为DUA的外壳温度;Vf为正向电压;Rj-c为芯片结到壳的热阻[3]。　可见LED光通量的衰减快慢为系数β所决定，衰减系数β的大小又取决于结温Tj的高低，而降低结温Tj是通过降低外壳温度Tc和结到壳的热阻Rj-c来实现的。据此，我们采用析因试验分析法，对DUA采取临时应急降温措施，光衰得到明显改善，即确定温度过高是造成光衰的主要因素。为了彻底解决问题，我们检查和改善器件热通道上的各环节，通过X光透视检查芯片的倒装质量未见异常(图4)，排除芯片缺陷造成热阻Rj-c过大的可能;改用共晶焊键合降低热阻Rj-c，加大散热器尺寸降低外壳温度Tc，并在应用中增加通风设计，达到降低芯片结温Tj的目的，最终使光衰问题得到解决。

　　3.2 ESD损伤致LED反向漏电流大

　　失效现象：φ5透明蓝光GaN-LED单灯反向漏电流大。

　　解析过程：进行光电参数测试，该LED器件反向漏电流大，在5V的反向电压下，漏电流为50～200μA，先用减薄树脂光学透视法，在立体显微镜下观察封装情况，打线键合及固晶等均未发现异常;由于蓝光GaN-LED为静电敏感器件，初步判定反向漏电流大是静电放电(ESD)损伤所致;再

　　用半腐蚀解剖法解剖DUA，在高倍显微镜下，可清楚看到芯片静电放电损伤的击穿点，详见图5，初期判断得到印证。

　　3.3 内气泡致LED单灯开路

　　失效现象：φ5透明蓝光GaN-LED单灯使用中先闪烁后熄灭。

　　解析过程：通电进行参数测试，DUA呈开路状态，采用减薄树脂光学透视法分析，在立体显微镜下观察封装情况，发现支架杯中芯片n电极边上有一气泡，其他部分未发现异常(图6)，由于芯片出现开路的可能性极低，所以判断应为引线开路。解剖器件，发现n极金线焊球脱离芯片电极造成开路，因而使器件熄灭，判断得到印证。

 3.4 二焊开路造成LED死灯 

　　失效现象：φ5透明蓝光GaN LED单灯使用中熄灭。

　　解析过程：通电进行参数测试，DUA呈开路状态，先用减薄树脂光学透视法，在立体显微镜下观察封装情况，除p电极金丝二焊点外，其他部分未发现异常;p电极二焊点金丝线体和焊接面厚度变化较为剧烈，过度不够平滑。采用减薄树脂光学透视法，仍然无法看清开路点。再用半腐蚀解剖法，解剖后可明显看到p电极金丝二焊点断开(图7)，造成器件熄灭，判断得到印证。

　　4 注意事项

　　4.1 静电防护

　　GaN基LED是静电敏感器件，容易因静电放电损伤，引起短路或漏电流大，反向呈软击穿特损伤，引起短路或漏电流大，反向呈软击穿特性。失效模式分为两种：一为突发性失效，表现为pn结短路，LED不再发光;一为潜在性缓慢失效，例如带电体静电势或存贮的能量较低，一次ESD不足以引起发生突然失效，表现为漏电流加大、反向呈软击穿特性，甚至亮度大幅度下降、光色(主波长)出现变化等。它会在芯片内部造成一些损伤，这种损伤是积累性的，随着ESD次数的增多，LED的光电参数逐渐劣化，最后完全失效[4]。因此，在整个分析过程中，必须始终做好静电防护工作，防止静电损伤DUA，否则可能导致完全错误的失效分析结论。

　　4.2 焊接散热保护

　　因分析或测试等需要对DUA进行烙铁加热焊接的，焊接前须评估烙铁加热过程对DUA造成的损坏和改变的可能性。如果需要焊接的，应对引脚进行散热保护，例如用金属镊子夹住DUA引脚根部，并缩短焊接时间，防止因过热而改变或损害DUA的内部焊点。

　　5 结束语

　　LED理论上的寿命是很长的，可达105h，早期失效一般是由于设计、材料、结构、工艺和使用等环节上存在一些缺陷所引起的，无论从使用现场还是试验中获得失效器件，均可采用本文中的一种或数种分析方法结合并用，寻找、确定失效原因，以便进一步完善LED制造技术，使LED的长寿命、高可靠的优点得到充分的体现。经常会碰到LED不亮的情况，封装企业、应用企业以及使用的单位和个人，都有可能碰到，这就是行业内的人说的死灯现象。究其原因不外是两种情况：其一，LED的漏电流过大造成PN结失效，使LED灯点不亮，这种情况一般不会影响其它的LED灯的工作；其二，LED灯的内部连接引线断开，造成LED无电流通过而产生死灯，这种情况会影响其它的LED灯的正常工作，原因是由于LED灯工作电压低（红黄橙LED工作电压1.8V—2.2V，蓝绿白LED工作电压2.8—3.2V），一般都要用串、并联来联接，来适应不同的工作电压，串联的LED灯越多影响越大，只要其中有一个LED灯内部连线开路，将造成该串联电路的整串LED灯不亮，可见这种情况比第一种情况要严重的多。LED死灯是影响产品质量、可靠性的关健，如何减少和杜绝死灯，提高产品质量和可靠性，是封装、应用企业需要解决的关键问题。下面是对造成死灯的一些原因作一些分析探讨，

　　1. 静电对LED芯片造成损伤，使LED芯片的PN结失效，漏电流增大，变成一个电阻

　　静电是一种危害极大的魔鬼，全世界因为静电损坏的电子元器件不计其数，造成数千万美元的经济损失。所以防止静电损坏电子元器件，是电子行业一项很重要的工作，LED封装、应用的企业千万不要掉以轻心。任何一个环节出问题，都将造成对LED的损害，使LED性能变坏甚至失效。我们知道人体（ESD）静电可以达到三千伏左右，足可以将LED芯片击穿损坏，在LED封装生产线，各类设备的接地电阻是否符合要求，这也是很重要的，一般要求接地电阻为4欧姆，有些要求高的场合其接地电阻甚至要达到≤2欧姆。这些要求都为电子行业的人们所熟悉，关健是在实际执行时是否到位，是否有记录。据笔者了解一般的民营企业，防静电措施做得并不到位，这就是大多数企业查不到接地电阻的测试记录，即使做了接地电阻测试也是一年一次，或几年一次，或有问题时检查一下接地电阻，殊不知接地电阻测试这是一项很重要的工作，每年至少4次（每季度测试一次），一些要求高的地方，每月就要作一次接地电阻测试。土壤电阻会随着季节的变化而不同，春夏天雨水多，土壤湿接地电阻较容易达到，秋冬季干燥土壤水分少，接地电阻就有可能超过规定数值，作记录是为了保存原始数据，做到日后有据可查。符合ISO2000质量管理体系。测试接地电阻可以自行设计表格，接地电阻测试封装企业、LED应用企业都要做，只要将各种设备名称填于表格内，测出各设备的接地电阻记录在案，测试人签名即可存档。

　　人体静电对LED的损害也是很大的，工作时应穿防静电服装，配带静电环，静电环应接地良好，有一种不须要接地的静电环防静电的效果不好，建议不使用配带该种产品，如果工作人员违反操作规程，则应接受相应的警示教育，同时也起到告示他人的作用。人体带静电的多少，与人穿的不同面料衣服、及各人的体质有关，秋冬季黑夜我们脱衣服就很容易看见衣服之间的放电现象，这种静电放电的电压就有三千伏。而碳化硅衬底芯片的ESD值只有1100伏，蓝宝石衬底芯片的ESD值就更低，只有500—600伏。一个好的芯片或LED，如果我们用手去拿（身体未作任何防护措施），其结果就可想而知了，芯片或LED将受到不同程度的损害，有时一个好的器件经过我们的手就莫名其妙的坏了，这就是静电惹的祸。

　　封装企业如果不严格按接地规程办事，吃亏的是企业自己，将造成产品合格率下降，减少企业的经济效益，同样应用LED的企业如果设备和人员接地不良的话也会造成LED的损坏，返工在所难免。按照LED标准使用手册的要求，LED的引线距胶体应不少于3—5毫米，进行弯脚或焊接，但大多数应用企业都没有做到这一点，而只是相隔一块PCB板的厚度（≤2毫米）就直接焊接了，这也会对LED造成损害或损坏，因为过高的焊接温度会对芯片产生影响，会使芯片特性变坏，降低发光效率，甚至损坏LED，这种现象屡见不鲜。有些小企业采用手工焊接，使用40瓦普通烙铁，焊接温度无法控制，烙铁温度在300—400℃以上，过高的焊接温度也会造成死灯，LED引线在高温下膨胀系数比在150℃左右的膨胀系数高好几倍，内部的金丝焊点会因为过大的热胀冷缩将焊接点拉开，造成死灯现象。

　　2. LED灯内部连线焊点开路造成死灯现象的原因分析

　　2.1 封装企业生产工艺不建全，来料检验手段落后，是造成LED死灯的直接原因

　　一般采用支架排封装的LED，支架排是采用铜或铁金属材料经精密模具冲压而成，由于铜材较贵，成本自然就高，受市场激烈竟争因素影响，为了降低制造成本，市场大多都采用冷轧低碳钢带来冲压LED支架徘，铁的支架排要经过镀银，镀银有两个作用，一是为了防止氧化生锈，二是方便焊接，支架排的电镀质量非常关键，它关系到LED的寿命，在电镀前的处理应严格按操作规程进行，除锈、除油、磷化等工序应一丝不苟，电镀时要控制好电流，镀银层厚度要控制好，镀层太厚成本高，太薄影响质量。因为一般的LED封装企业都不具备检验支架排电镀质量的能力，这就给了一些电镀企业有机可乘，使电镀的支架排镀银层减薄，减少成本支出，一般封装企业IQC对支架排检验手段欠缺，没有检测支架排镀层厚度和牢度的仪器，所以较容易蒙混过关。笔者见过有些支架排放在仓库里几个月后就生锈了，不要说使用了，可见电镀的质量有多差。用这样的支架排做出来的产品是肯定用不长久的，不要说3—5万小时，1万小时都成问题。原因很简单每年都有一段时间的南风天，这样的天气空气中湿度大，很容易造成电镀差的金属件生绣，使LED元件失效。即使封装了的LED也会因镀银层太薄附着力不强，焊点与支架脱离，造成死灯现象。这就是我们碰到的使用得好好的灯不亮了，其实就是内部焊点与支架脱离了。

　　2.2 封装过程中每一道工序都必须认真操作，任何一个环节疏忽都是造成死灯的原因

　　在点、固晶工序，银胶（对于单焊点芯片）点得多与少都不行，多了胶会返到芯片金垫上，造成短路，少了芯片又粘不牢。双焊点芯片点绝缘胶也是一样，点多了绝缘胶会返上芯片的金垫上，造成焊接时的虚焊因而产生死灯。点少了芯片又粘不牢，所以点胶必须恰到好处，既不能多也不能少。焊接工序也很关键，金丝球焊机的压力、时间、温度、功率四个参数的配合都要恰到好处，除了时间固定外，其它三个参数是可调的，压力的调节应适中，压力大容易压碎芯片，太小则容易虚焊。焊接温度一般调节在280℃为好，功率的调节是指超声波功率调节，太大、太小都不好，以适中为度，总之，金丝球焊机各项参数的调节，以焊接好的材料，用弹簧力矩测试计检测≥6克，即为合格。每年都要对金丝球焊机各项参数进性检测和校正，确保焊接参数处在最佳状态。另外焊线的弧度也有要求，单焊点芯片的弧高为1.5-2个芯片厚度，双焊点芯片弧高为2-3个芯片厚度，弧度的高低也会引起LED的质量问题，弧高太低容易造成焊接时的死灯现象，弧高太大则抗电流冲击差。

3. 鉴别虚焊死灯的方法

　　将不亮的LED灯用打火机将LED引线加热到200-300℃，移开打火机，用3伏扣式电池按正、负极连接LED，如果此时LED灯能点亮，但随着引线温度降低LED灯由亮变为不亮，这就证明LED灯是虚焊。加热能点亮的理由是利用了金属热胀冷缩的原理，LED引线加热时膨胀伸长与内部焊点接通，此时接通电源，LED就能正常发光，随着温度下降LED引线收缩回复到常温状态，与内部焊点断开，LED灯就点不亮了，这种方法屡试都是灵验的。将这种虚焊的死灯两引线焊在一根金属条上，用较浓的硫酸浸泡，使LED外部胶体溶解，胶体全部溶解后取出，在放大镜或显微镜下观察各焊点的焊接情况，就可以找出是一焊还是二焊的问题，是金丝球焊机那个参数设置不对，还是其它原因，以便改进方法和工艺，防止虚焊的现象再次发生。

　　使用LED产品的用户也会碰到死灯的现象，这就是LED产品使用一段时间后，发生死灯现象，死灯有两种原因，开路性死灯是焊接质量不好，或支架电镀的质量有问题，LED芯片漏电流增大也会造成LED灯不亮。现在很多LED产品为了降低成本没有加抗静电保护，所以容易出现被感应静电损坏芯片的现象。下雨天打雷容易出现供电线路感应高压静电，以及供电线路叠加的尖峰脉冲，都会使LED产品遭受不同程度的损坏。

　　总之发生死灯的原因有很多，不能一一列举，从封装、应用、到使用各个环节都有可能出现死灯现象，如何提高LED产品的质量，是封装企业以及应用企业要高度重视和认真研究的问题，从芯片、支架挑选，到LED封装整个工艺流程都要按照ISO2000质量体系来进行运作。只有这样LED的产品质量才可能全面的提高，才能做到长寿命、高可靠。在应用的电路设计上，选择压敏电阻和PPTC元件完善保护电路，增多并联路数，采用恒流开关电源，增设温度保护都是提高LED产品可靠性的有效措施。只要封装、应用的企业严格按照ISO2000质量体系来运作，就一定能使LED的产品质量上一个新台阶。

LED的导通特性属于Zener(雪崩）型，就是说当加在器件两端的电压达到一定值后，其导通电流趋向于直线上升。LED的这个Vz（雪崩电压）一般在2V（红色）—3V（白色）之间。

应用于汽车的12V系统需要串联限流电阻。除非是只能使用单只LED的场合，一般应将3—4只LED串联后加接限流电阻使用。 

具体演算法为：R=（Vop—NVz）/Iled。Vop为工作电压，Vz是LED的雪崩电压，N是串联个数，Iled为预期的LED工作电流。

注意：串连个数要留有餘地。例如，白色LED计算上可以4只串联用于12V系统，但因为蓄电池的端电压在发电机未接通时仅为12.3V—12.6V，带入上式：R=（12.3V—NVz）/Iled，Iled取20mA，Vz取3V，算得的R为15欧姆。但发动机啟动后，蓄电池的端电压会逐渐上升至13.8V—14V，这时的Iled就会变成120mA！而三隻串联时的差值在20mA_—29mA之间，还是可以接受的。串联个数少了电效率降低，限流电阻发热加大。 

内阻：某一工作点的等效阻抗。R=Vf/If（伏安特性曲线上Q点的纵坐标值与横坐标值的比值）。简单说就是一个接入电路系统的物体的等效阻抗。在併入电路系统时，表现为消耗系统的电流或与源内阻产生分压。串入系统时表现为产生压将，损失系统电压。作为测量仪錶，在以上两种情况时，会影响测量精度。

塑料、橡胶、涂料等高分子材料在使用过程中会遇到老化的问题。为评价高分子材料的耐老化性能，逐渐形成了两类老化试验方法：一类是自然老化试验方法，即直接利用自然环境进行的老化试验；另一类是人工加速老化试验方法，即在实验室利用老化箱模拟自然环境条件的某些老化因素进行的老化试验。由于老化因素的多样性及老化机理的复杂性，自然老化无疑是最重要最可靠的老化试验方法、。但是，由于自然老化周期相对较长，不同年份、季节、地区气候条件的差异性导致了试验结果的不可比性；而人工加速老化试验模拟强化了自然气候中的某些重要因素，如阳光、温度、湿度、降雨等，缩短了老化试验的周期，且由于试验条件的可控性，试验结果再现性强。人工老化作为自然老化的重要补充，正广泛运用于高分子材料的研究、开发、检测中。 

    在人工加速老化的试验过程中，人们普遍会关心以下几个问题：应该选择什么样的试验条件，进行多长时间的试验；该选择什么指标来评价该产品的老化性能。本文试图针对这些问题对人工加速老化试验进行一些探讨。

    1 人工加速老化试验条件的选择

    这个问题实际上可以理解为应该模拟哪些老化因素，高分子材料在使用过程中，气候环境里许多因素都有可能对高分子材料的老化产生作用。如果事先知道产生老化的主要因素，就可以有针对性的选择试验方法。我们可以从该材料的运输、储存、使用环境以及其老化机理等方面考虑，确定试验方法。例如硬聚氯乙烯型材，使用聚氯乙烯为原料，添加稳定剂、颜料等助剂加工而成，主要用于室外。从聚氯乙烯的老化机理考虑，聚氯乙烯受热易分解；从使用环境考虑；空气中的氧、紫外光、热、水分都是引起型材老化的原因。因此，国标GB/T8814-2004《门、窗用未增塑聚氯乙烯（PVC-U）型材》中，既规定了光氧老化试验方法，采用GB/T 122.2《塑料实验室光源曝露试验方法第二部分：氙弧灯》老化4000h或6000h，模拟了室外紫外光及可见光、温度、湿度、降雨等因素，同时又规定了热氧老化项目：加热后状态，150℃放置30min，目测观察是否出现气泡、裂纹、麻点或分离现象，以考察型材的耐热性能。又如我国在国际市场上有竞争力的一个产品：外贸出口鞋。在使用过程中，阳光中的紫外线是引起鞋子变色、褪色的主要原因，因此，有必要用紫外灯箱对其进行耐黄变测试。常用的鞋类耐黄变试验箱采用30WUV灯，样品离光源20cm，照射3h后观察颜色变化。同时，在运输过程中，集装箱内闷热、潮湿的恶劣环境会引起鞋面、鞋底、胶水的变色、斑点，甚至是变质。因此，在装船运输之前，有必要考虑进行耐湿热老化试验，模拟集装箱内高热、高湿环境，在70℃、95％相对湿度的条件下，进行48h试验后观察外观、颜色变化。

    2 人工加速老化光源的选择

    实验室光源曝露试验因为可以在一个试验箱中同时模拟大气可见环境中的光、氧、热和降雨等因素，是目前较为常用的一种人工加速老化试验方法，在这些模拟因素中，又以光源最为重要。经验表明，阳光中引起高分子材料破环的波长主要集中在紫外线及部分可见光。目前使用的人工光源都力图使在此波长区间内的能谱分布曲线与太阳光谱接近，模拟性和加速倍率是选择人工光源的主要依据。经历了约一个世纪的发展，实验室光源已有封闭式碳弧灯、阳光型碳弧灯、荧光紫外灯、氙弧灯、高压汞灯等各种光源供选择。国际标准化组织(ISO）中与高分子材料相关的各技术委员会主要推荐使用阳光型碳弧灯、荧光紫外灯、氙弧灯三种光源。

    2.1氙弧灯

    目前认为，已知的人工光源中氙弧灯的光谱能量分布与阳光中紫外、可见光部分最相似。通过选择合适的滤光片，可以滤去大部分到达地面阳光中存在的短波辐射。氙灯在1000nm~1200nm近红外区存在很强的辐射峰，会产生大量的热。因此，须选择合适的冷却装置带走这部分能量。目前，市面上氙灯老化试验装置有两种冷却方式：水冷式和风冷式。一般来说，水冷式氙灯装置冷却效果要优于风冷式，同时结构也较为复杂，价格也比较昂贵。由于氙灯紫外线部分能量较另两种光源增加较少，在加速倍率方面是最低的。2.2荧光紫外灯

    从理论上说，300nm~400nm的短波能量是引起老化的主要因素。如果增加这部分能量，就能达到快速试验的效果。荧光紫外灯的光谱分布主要集中在紫外光部分，因此，可以达到较高的加速倍率。然而，荧光紫外灯不仅使自然日光中的紫外线能量增加，同时还有在地球表面测量时自然日光中没有的辐射能量，而这部分能量会引起非自然的破坏。另外荧光光源除了很窄的水银光谱线外，没有高于375nm的能量，这样对较长波长的UV能量敏感的材料就可能不会出现曝晒在自然日光下那样变化。由于这些固有缺陷会导致得出不可靠的结果。因此，荧光紫外灯的模拟性较差。但是，由于它的加速倍率高，通过选择合适型号的灯管可实现对特定材料的快速筛选。

    2.3阳光型碳弧灯

    阳光型碳弧灯目前在我国应用得较少，但它在日本是广泛使用的光源，大部分JIS标准都采用阳光型碳弧灯。我国许多与日本合资的汽车企业仍推荐使用这种光源。阳光型碳弧灯光谱能量分布也较接近于太阳光，但在370nm－390nm紫外线集中加强，模拟性不及氙灯，加速倍率介于氙灯及紫外灯之间。

    3 试验时间的确定

    3.1参照相关产品标准规定

    相关产品标准里已经对老化试验的时间作出了规定，我们只需查找到相关标准，按里面规定的时间执行就行了。许多国家标准、行业标准中都对此作出了规定。表1列举了一些常用产品标准中对老化时间的规定。3.2根据已知的相关性推算

    研究表明：通过颜色和变黄指数变化来评价ABS的颜色稳定性，人工加速老化与自然大气暴露有较好的相关性，加速倍率约为7。如果想了解某一ABS材料户外使用一年后的颜色变化，采用相同的试验条件，可以参考该加速倍率，确定加速老化时间365x24/7=1251h。

    长期以来，国内外就相关性间题展开了大量的研究，得出了许许多多的换算关系式。然而，由于高分子材料的多样性，加速老化试验设备及方法的不同，不同时间、地区气候的差异性导致了换算关系的复杂化。因此，在选择换算关系时，一定要注意得出该相关性的具体材料、老化设备、试验条件、性能评价指标等因素。3.3控制人工加速老化辐射总量与自然暴露

    辐射总量相当

    对于某些既无相应标准规定，又无处参考相关性的产品，可以考虑其实际使用环境的辐射强度，控制人工加速老化辐射总量与自然暴露辐射总量相当。表2列出了我国不同地区太阳辐射强度[2]。

    下面举例说明如何控制人工加速老化总辐射量：

    某一塑料制品使用于北京地区，期望控制人工加速老化总辐射量与户外暴露一年相当。

    第一步：由于该产品为塑料制品，且使用于户外，选择采用GB/T122.2-1996《塑料实验室光源曝露试验方法第二部分：氙弧灯》中A法。试验条件为：辐照强度0.50W/ m2（340nm)，黑板温度65℃，箱体温度40℃，相对湿度50％，喷水时间／不喷水时间18min/102min，连续光照；

    第二步：从表2可知北京地区一年辐射总量、为5609MJ/ m2，依据对比人工光源与自然阳光辐射光谱分布的国际准则CIE No 85 -19（见表3，GB/T122.1-1996《塑料实验室光源曝露试验方法第一部分：氙弧灯》中引用）；其中紫外区与可见区部分（300nm－800nm）占62.2%，即34MJ/m2。

    第三步：依据GB/T 122.2-1996，340nm辐照强度为0.50 W/ m2时，红外区与可见区部分  （300nm～800nm）辐照强度为550 W/m2；可计算出辐照时间为34 X 106/550=6.344 X 106s，即1762h。依此计算方法，加速倍率约为5。由于自然老化并不是简单的辐照强度的叠加，只有在确定阳光是引起材料破环的主要因素且不能用其他方法确定试验时间时，才可以使用此计算方法模拟。

    4 性能评价指标的选择

    选择性能评价指标主要从材料的用途及材料本身特性两方面来考虑。4.1根据材料用途确定评价指标

    对于同样的材料，由于其用途不同，可能选择的评价指标也不同。例如，同样是涂料，如果是用于装饰，就必须重点考虑其外观的变化。在GB/T 1766-1995《色漆和清漆涂层老化的评级》中，详细规定了光泽度、颜色变化、粉化、泛金等各种外观变化的评级方法。

    而对于某些功能性涂料，如防腐涂料，一定程度的颜色、外观变化是可以接受的，这时，选择评价指标时，主要考虑其耐开裂性、粉化程度等方面。同样是聚氯乙烯(PVC)，如果用于制作鞋面，就必须考虑其耐黄变性，而如果是用于雨落水管，对于外观变化要求就不高，而材料的物理机械性能变化，如拉伸强度变化是主要考核指标。4.2根据材料本身特性确定评价指标

    就同一材料来说，在老化过程中不同性能的下降是不等速的。换句话说，某些性能对环境敏感，下降得最快，则是引起材料破坏的主要因素、在选择评价指标时，应该选择这些敏感性能。研究表明：对于大部分工程塑料来说，冲击强度是自然老化试验检测中变化最大、下降最明显的。因此，在进行工程塑料的老化测试时，应优先考虑选择冲击强度下降作为评价指标。冲击强度对聚丙烯的老化同样相当敏感[4]，是考核老化性能的主要指标。对于聚乙烯材料来说，断裂伸长率的下降最为明显，是优先考虑的评价指标。对于聚氯乙烯，拉伸强度和冲击强度都下降得比较快，应根据实际情况，选择其中一种来评价。在国标GB/T8814-2004《门、窗用未增塑聚氯乙烯（PVC-U）型材》中，选择老化后冲击强度保留率≥60％作为合格判定指标；在轻工行业标准QB/T2480 - 2000建筑用硬聚氯乙烯（PVC -U)雨落水管材及管件中，选择老化后拉伸强度保留率≥80％作为合格判定指标。

    5 结束语

    人工加速老化试验因快速评价材料耐候性的需求而得到快速发展，作为自然老化的重要补充，广泛运用于高分子材料的研究、开发、检测中。而试验条件的选择、光源的选择、试验时间的确定、性能评价指标的选择是人工加速老化试验中经常遇到的问题。本文对以上几方面进行了探讨，提出了一些解决问题的思路。

大功率封装

大功率LED封装，目前综合因素考虑，市场上面主流的是，选择道康宁的6550做配粉，外封胶主要选择折射为1。41的进行封装

高折光（1。5）的亮度高，但是可靠性不好，

个人意见：

大功率模条封装：混荧光粉用2600，外封用2500

大功率透镜封装：混荧光粉用2600，填充透镜用9224或9749

实际上每家公司的都有，主要看你们给自己公司的产品定位了，定位高呢用好的，市场定位不高可以选择的

低折光（1。4）的亮度稍低，但是可靠性较好LED芯片的制造工艺流程

外延片→清洗→镀透明电极层→透明电极图形光刻→腐蚀→去胶→平台图形光刻→干法刻蚀→去胶→退火→SiO2沉积→窗口图形光刻→SiO2腐蚀→去胶→N极图形光刻→预清洗→镀膜→剥离→退火→P极图形光刻→镀膜→剥离→研磨→切割→芯片→成品测试。

其实外延片的生产制作过程是非常复杂的，在展完外延片后，下一步就开始对LED外延片做电极（P极，N极），接着就开始用激光机切割LED外延片（以前切割LED外延片主要用钻石刀），制造成芯片后，在晶圆上的不同位置抽取九个点做参数测试，如图所示：

1、   主要对电压、波长、亮度进行测试，能符合正常出货标准参数的晶圆片再继续做下一步的操作，如果这九点测试不符合相关要求的晶圆片，就放在一边另外处理。

2、   晶圆切割成芯片后，100%的目检（VI/VC），操作者要使用放大30倍数的显微镜下进行目测。

3、   接着使用全自动分类机根据不同的电压，波长，亮度的预测参数对芯片进行全自动化挑选、测试和分类。

4、   最后对LED芯片进行检查（VC）和贴标签。芯片区域要在蓝膜的中心，蓝膜上最多有5000粒芯片，但必须保证每张蓝膜上芯片的数量不得少于1000粒，芯片类型、批号、数量和光电测量统计数据记录在标签上，附在蜡光纸的背面。蓝膜上的芯片将做最后的目检测试与第一次目检标准相同，确保芯片排列整齐和质量合格。这样就制成LED芯片（目前市场上统称方片）。

在LED芯片制作过程中，把一些有缺陷的或者电极有磨损的芯片，分捡出来，这些就是后面的散晶，此时在蓝膜上有一些不符合正常出货要求的晶片，也就自然成了边片或毛片等。

一、LED黄变。

原因：1、烘烤温度过高或时间过长；

2、配胶比例不对，A胶多容易黄。

解决：1、AB胶在120-140度/30分钟内固化脱模，150度以上长时间烘烤易黄变。

2、AB胶在120-130度/30-40分钟固化脱模，超过150度或长时间烘烤会黄变。

3、做大型灯头时，要降低固化温度。

二、LED气泡问题。

原因：1.碗内气泡：支架蘸胶不良。

2.支架气泡：固化温度太高，环氧固化过于激烈。

3.裂胶、爆顶：固化时间短，环氧树脂固化不完全或不均匀。AB胶超出可使用时间。

4.灯头表面气泡:环氧胶存在脱泡困难或用户使用真空度不够，配胶时间过长。

解决：根据使用情况，改善工艺或与环氧供应商联系。

三、LED支架爬胶。

原因：1、支架表面凹凸不平產生毛細現象。2、AB胶中含有易挥发材料。

解决：请与供应商联系。

四、LED封装短烤离模后长烤变色。

原因：1、烘箱内堆放太密集，通风不良。

2、烘箱局部温度过高。

3、烘箱中存在其他色污染物质。

解决：改善通风。去除色污，确认烘箱内实际温度。

五、同一排支架上的灯，部分有着色现象或胶化时间不一，品质不均。

原因：搅拌不充分。

解决：充分搅拌均匀，尤其是容器的边角处要注意。

六、不易脱模。

原因：AB胶存在问题或胶未达固化硬度。

解决：请与供应商联系，确认固化温度和时间。

七、加同一批次同一剂量的色剂，但做出的产品颜色不一样。

原因：色剂浓度不均；或色剂沉淀。

解决：色剂加温，搅拌均匀后再使用。