LED靜電自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

一、概述

半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）由于具有光效高、壽命長(zhǎng)、體積小和光譜分布獨(dú)特等特點(diǎn)，被越來(lái)越多的光學(xué)領(lǐng)域所應(yīng)用。隨著LED生產(chǎn)技術(shù)逐漸成熟，大功率白光LED、紫光LED、紫外LED等研制成功,使得LED將有可能成為二十一世紀(jì)最有前途的光源。

隨著LED業(yè)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇,LED 品質(zhì)受到了前所未有的重視。LED在制造、運(yùn)輸、裝配及使用過(guò)程中，生產(chǎn)設(shè)備、材料和操作者都有可能給LED帶來(lái)靜電(ESD)損傷，導(dǎo)致LED過(guò)早出現(xiàn)漏電流增大，光衰加重，甚至出現(xiàn)死燈現(xiàn)象，靜電對(duì)LED品質(zhì)有非常重要的影響。為了分析LED抗靜電能力，需要使用專業(yè)的測(cè)試方法和測(cè)量?jī)x器。

二、LED靜電失效分析

2.1 LED的構(gòu)造及應(yīng)用

2.2 LED靜電失效原理

由于環(huán)境中存在不同程度的靜電，通過(guò)靜電感應(yīng)或直接轉(zhuǎn)移等形式LED芯片的PN結(jié)兩端會(huì)積聚一定數(shù)量極性相反的靜電電荷，形成不同程度的靜電電壓。當(dāng)靜電電壓超過(guò)LED的最大承受值時(shí)，靜電電荷將以極短的時(shí)間（納秒）在LED芯片的兩個(gè)電極間放電，從而產(chǎn)生熱量。在LED芯片內(nèi)部的導(dǎo)電層、PN結(jié)發(fā)光層形成1400 ℃以上的高溫，高溫導(dǎo)致局部熔融成小孔，從而造成LED漏電、變暗、死燈，短路等現(xiàn)象。

2.3 LED靜電失效現(xiàn)象

l    2.3.1 LED反向漏電流顯著增加

考察某個(gè)靜電敏感度為7000V的LED的漏電流變化過(guò)程，在靜電電壓小于其敏感度時(shí)漏電流基本不變，而當(dāng)靜電電壓達(dá)到其敏感度時(shí)，反向漏電流會(huì)大幅躍變。

l    2.3.2 LED正向電壓減少

考察某個(gè)靜電敏感度為7000V的LED的正向電壓變化過(guò)程：在靜電電壓小于其敏感度時(shí)，正向電壓變化甚微，而當(dāng)靜電電壓達(dá)到其敏感度時(shí)，正向電壓會(huì)出現(xiàn)躍變。

三、LED靜電自動(dòng)測(cè)試方案

3.1 如何評(píng)估LED的抗靜電能力

有些廠家采用批量試用的方法來(lái)判定LED的抗靜電能力，但是這種方法周期長(zhǎng)、成本高、誤差大，最后也不能有一個(gè)準(zhǔn)確的判斷。還有些廠家會(huì)把LED扔進(jìn)塑料袋吹氣、揉搓或測(cè)LED的反向電阻等方法來(lái)判定，但是這些方法都沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，只能依靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷，不規(guī)范。

其實(shí)對(duì)于LED抗靜電能力，它有相應(yīng)的靜電放電模擬測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，如國(guó)際電工委員會(huì)的IEC61000-4-2、國(guó)際靜電協(xié)會(huì)的《ANSI-ESDSTM5.1.2-1999》、國(guó)際電子器件聯(lián)合委員會(huì)的《JESD22-A114/115》等。只有使用符合靜電測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的儀器進(jìn)行測(cè)試，才能得出一個(gè)準(zhǔn)確的判定結(jié)論。

3.2 測(cè)試方案

遠(yuǎn)方LED靜電分析測(cè)試系統(tǒng)由EMS61000-2系列靜電放電發(fā)生器、ETP-2靜電測(cè)試平臺(tái)和可編程LED專用精密測(cè)試電源組成，是針對(duì)LED靜電敏感等級(jí)判定要求及特點(diǎn)而專門設(shè)計(jì)的自動(dòng)分析測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)軟件自動(dòng)控制EMS61000-2系列靜電放電發(fā)生器對(duì)LED靜電打擊，并由可編程LED專用精密測(cè)試電源測(cè)量其正向電壓、反向漏電流測(cè)試等功能，可實(shí)現(xiàn)LED靜電敏感等級(jí)的快速判定和篩選。

3.3 LED靜電敏感等級(jí)

ESD STM5.1 靜電敏感度分級(jí)(HBM)

ESD STM5.2 靜電敏感度分級(jí)(MM)

3.3 靜電放電模型

LED靜電試驗(yàn)經(jīng)常使用的放電模型有人體靜電放電模型(HBM)、機(jī)器靜電放電模型(MM)。

四、如何提高LED的抗靜電能力

如果LED抗靜電能力不高的話，可以考慮引入一些電子產(chǎn)品防靜電措施：如防靜電臺(tái)墊、離子風(fēng)機(jī)、靜電衣物等等。

由于LED燈的抗靜電能力取決于LED發(fā)光芯片（晶片）本身，可以說(shuō)是取決于LED的外延片（EPI），所以要提高LED的抗靜電能力，最關(guān)鍵的途徑是更換抗靜電能力高的LED芯片。