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金鉴显微红外热测试系统在LED灯珠的应用案例发布时间:2019-05-24

    金鉴显微红外热测试系统,采用非接触无损测试方法,分辨率高达5um,可直接测试芯片表面温度、灯珠胶面温度及对应的温度分布等。


案例一:判定多芯片灯珠发热情况

客户送测LED灯珠,委托金鉴进行灯珠体检,帮助提升其产品性能和质量。

显微热分布分灯珠芯片热分布:

灯珠外观图及芯片热分布图

灯珠外观图及芯片热分布图


    从热分布图中我们发现,该灯珠两颗芯片发热量不一致,A芯片表面温度为61.4℃,B芯片表面温度为70.7℃,温度相差9.3℃,这种情况将会严重影响灯珠性能及可靠性。其原因是:LED芯片较小的电压波动会产生较大的电流变化,该灯珠两颗芯片采用并联方式工作,两颗芯片两端的电压一样,芯片电阻之间的差异会造成流过两颗芯片的电流存在较大差异,从而出现一个灯珠内两颗芯片热功率出现差异。客户针对此种情况,加强对来料芯片电压分BIN的卡控后,杜绝了该种异常现象,其灯珠性能及可靠性得到大大提高。


案例二:灯珠芯片结温测试

    对于水平结构芯片,有源区PN结距芯片表面不足0.5 μm,芯片表面温度近似等于芯片结温。通过金鉴显微热测试系统,不仅可以直接测试芯片结温,还能测试芯片有源区的结温分布情况。以下为金鉴工程师针对同一颗灯珠采用电学法和红外法测试的结温对比:

电学法测试结温数据

电学法测试结温数据

未灌胶灯珠芯片表面热分布图

未灌胶灯珠芯片表面热分布图

电学法和红外法结温测试对比

电学法和红外法结温测试对比

     芯片PN结为热源,芯片表面温度应稍低于芯片结温;红外法测结温需要去除灯珠封装胶,封装胶为不良导热材料,灌胶灯珠的芯片温度应高于未灌胶灯珠芯片温度。通过对比发现,红外法测试的结温稍高于电学法测得的结温,符合实际情况。


案例三:固晶不良失效分析

    某公司灯珠发生死灯,开封后可以观察到外延层烧毁、金道烧毁、电极脱落。

失效灯珠芯片外观形貌图

失效灯珠芯片外观形貌图

    进一步对失效品灯珠进行金相切片,可以观察到失效品灯珠芯片与固晶胶存在剥离现象。(备注:固晶胶采用的导热绝缘胶)

失效灯珠金相切片截面观察

失效灯珠金相切片截面观察

    进一步取固晶胶剥离与未剥离的灯珠芯片,使用金鉴实验室自主研发的热分布测试仪,对固晶胶剥离与未剥离芯片进行热分布测试比对,比对结果如下图所示:

固晶胶剥离和未剥离的芯片热分布图对比

固晶胶剥离和未剥离的芯片热分布图对比

    结果显示:固晶胶剥离灯珠芯片表面温度比未剥离芯片表面温度高约110℃,温度相差极大。分析原因,固晶胶脱落导致热量无法通过灯珠支架顺利传导出去,造成芯片周围环境温度变高,灯珠芯片温度升高。该芯片负极区域发热量大,芯片工作环境温度升高时,芯片负极区容易出现温度过高烧毁。

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