在1mm2 VLED-MS芯片上的可靠性测试方案
来源:元器件交易网 作者:—— 时间:2011-12-12 15:00
免除蓝宝石衬底的优势
我们的芯片结构也提高了器件中的电流分布。芯片可以在不降低性能的前提下拥有较大的尺寸,并避开对减弱输出效率的半透明传导层的需要。
除此之外,由于铜合金衬底有更高的热导率,我们的VL DMS结构比传统的和倒装晶片结构的LED更具有效的散热性,这提高了它们的最大工作电流和输出功率,使得LED更加适于固态照明设备应用。
我们所制作的VLEDMS结构显示在图3,该LED芯片的面积仅1mm2,拥有蓝光、绿光和紫外三种颜色。通过使用外延沉积技术——我们正在申请中的专利技术——这些LED沿着一个新的结构生长在蓝宝石衬底上,该结构能够使蓝宝石剥离。当LED在金属合金衬底上成形之后,n-GaN表面就形成图案来减小由于全内反射造成的损失。
SemiLEDs的垂直结构LED包含一个直接沉积在金属合金衬底上的镜子、0.2μm厚的p-GaN/p-AlGaN层,一个InGaN/GaN多层量子阱激活区以及一个4μm厚的n-GaN层。
相比于传统的LED,VLEDMS拥有非常好的电流-电压(I-V)特性,即在350mA的驱动电流下,正向电压将产生一个0.2伏的衰减。由于采用了垂直电流路径以及具备了更大的p-GaN接触面积,这些LED的动态阻抗是0.7Ω,相比于传统的长在蓝宝石衬底上的GaN LED,其动态阻抗是1.1欧姆。这些优势提高了VLEDMS的输出效率,使其胜于传统的设计。
在较高的注入电流下,LED亮度的增强是特别有意义的。传统辐射器的输出在1000mA左右达到峰值,由于非常差的热分散能力导致器件退化,然后随着电流增加而迅速下降。
SemiLEDs LED产生了高于基于蓝宝石衬底的GaN LED的输出功率,特别是在驱动电流高于1000mA时。
与之相反,金属合金衬底具有优良的热导性,在通以3000mA或更高的电流条件下,VLEDMS仍不会产生光输出功率饱和现象。
性能和尺寸无关
通过制造一系列不同尺寸的芯片来测量它们在单位面积上的输出,我们示范了VLEDMS极好的比例特性(图5)。传统基于蓝宝石衬底的LED,其功效在大尺寸芯片上会显著下降,相反这个问题不会影响到VLEDMS的性能。
SemiLEDs的垂直LED能够达到更大的尺寸而不会降低性能,因而成为固态照明设备的最佳选择。功率以350μm大小的芯片为标准。
给出了在1mm2 VLED-MS芯片上的可靠性测试结果。测试条件包括:芯片采用硅树脂填充剂并贴装到一块热沉上进行封装;驱动电流分别350mA和700mA,周围环境温度在65℃以下,结温最大可达120℃。测试结果表明,VLEDMS芯片产生的光输出可等同于一个发光效率大于75lm/W的白光LED,并且在很长时间内才略有下降,在测试进行2000小时之后该变化保持在10%以内。在室温下(大多数器件的工作环境温度),我们没有发现光输出的退化现象。
这证明了器件的可靠性,结合极好的散热性能以及典型的75lm/W甚至更多的发光效率,更清晰地阐明了这些器件胜于传统LED的优势。目前该款LED已经正在大量生产,每流明100美元以上,为固态照明市场提供一个绝佳的选择。
这些可靠性测试证明了SemiLEDs器件的长期可靠性。测试是在一个封闭且工作温度稳定的环境中进行。