在1mm2 VLED-MS芯片上的可靠性测试方案

在1mm2 VLED-MS芯片上的可靠性测试方案

　　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。