LED靜電自動測試系統(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、體積小和光譜分布獨特等特點，被越來越多的光學領(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最有前途的光源。

隨著LED業(yè)內(nèi)競爭的不斷加劇,LED 品質(zhì)受到了前所未有的重視。LED在制造、運輸、裝配及使用過程中，生產(chǎn)設(shè)備、材料和操作者都有可能給LED帶來靜電(ESD)損傷，導(dǎo)致LED過早出現(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)的測試方法和測量儀器。

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，通過靜電感應(yīng)或直接轉(zhuǎn)移等形式LED芯片的PN結(jié)兩端會積聚一定數(shù)量極性相反的靜電電荷，形成不同程度的靜電電壓。當靜電電壓超過LED的最大承受值時，靜電電荷將以極短的時間（納秒）在LED芯片的兩個電極間放電，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

考察某個靜電敏感度為7000V的LED的漏電流變化過程，在靜電電壓小于其敏感度時漏電流基本不變，而當靜電電壓達到其敏感度時，反向漏電流會大幅躍變。

l    2.3.2 LED正向電壓減少

考察某個靜電敏感度為7000V的LED的正向電壓變化過程：在靜電電壓小于其敏感度時，正向電壓變化甚微，而當靜電電壓達到其敏感度時，正向電壓會出現(xiàn)躍變。

三、LED靜電自動測試方案

3.1 如何評估LED的抗靜電能力

有些廠家采用批量試用的方法來判定LED的抗靜電能力，但是這種方法周期長、成本高、誤差大，最后也不能有一個準確的判斷。還有些廠家會把LED扔進塑料袋吹氣、揉搓或測LED的反向電阻等方法來判定，但是這些方法都沒有標準依據(jù)，只能依靠經(jīng)驗來判斷，不規(guī)范。

其實對于LED抗靜電能力，它有相應(yīng)的靜電放電模擬測試標準，如國際電工委員會的IEC61000-4-2、國際靜電協(xié)會的《ANSI-ESDSTM5.1.2-1999》、國際電子器件聯(lián)合委員會的《JESD22-A114/115》等。只有使用符合靜電測試標準的儀器進行測試，才能得出一個準確的判定結(jié)論。

3.2 測試方案

遠方LED靜電分析測試系統(tǒng)由EMS61000-2系列靜電放電發(fā)生器、ETP-2靜電測試平臺和可編程LED專用精密測試電源組成，是針對LED靜電敏感等級判定要求及特點而專門設(shè)計的自動分析測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過軟件自動控制EMS61000-2系列靜電放電發(fā)生器對LED靜電打擊，并由可編程LED專用精密測試電源測量其正向電壓、反向漏電流測試等功能，可實現(xiàn)LED靜電敏感等級的快速判定和篩選。

3.3 LED靜電敏感等級

ESD STM5.1 靜電敏感度分級(HBM)

ESD STM5.2 靜電敏感度分級(MM)

3.3 靜電放電模型

LED靜電試驗經(jīng)常使用的放電模型有人體靜電放電模型(HBM)、機器靜電放電模型(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：如防靜電臺墊、離子風機、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。