发光二极管芯片发光均匀性测试失效分析

技术背景

目前，在设计LED芯片电极图形的过程中，芯片厂只对芯片进行相对简单的测量，以获得整体亮度、波长和电压参数，而无法准确描述芯片的光分布，容易导致芯片色度和亮度不均匀，光源整体效率低的问题。但由于缺乏专业的测试设备和测试经验，LED芯片工厂对芯片发光不均匀的现象茫然不知所措，没有直观的数据支撑，无法从根本上提升芯片质量。

针对这些需求，金鉴测试推出了LED芯片发光均匀性测试业务，方便客户了解芯片性能和芯片电极设计方向。通过对LED芯片发光均匀性的测试，我们可以从特定角度拍摄芯片图像，构建芯片亮度输出的发光图像，接收被测芯片的光信号，并提供芯片发光效果图和光强数据。其中，芯片发光效果图可以直观地反映芯片发光的均匀性，判断电极图形设计的优劣，明确改进方向，优化电极图形。

发光均匀度评判电极图案设计的优劣

芯片的电极图形对芯片的整体亮度、发光效率和电压有很大的影响。根据芯片的发光均匀性优化电极图形后，可以提高电流扩散和分布的能力，提高电流分布的均匀性，降低电流聚集效应，降低工作电压，降低串联电阻，减少焦耳热的产生，减弱红移现象，从而提高芯片的可靠性。

在优化电极图形的过程中，应同时考虑电流扩展性和阴影面积。例如，对于电极图案设计，可以增加低亮度区域的金手指长度，增加电流扩展性，提高低亮度区域的亮度；同样，也可以缩小高亮区域的金手指宽度，降低该区域的电流扩展性，降低亮度，从而达到提高芯片整体发光均匀性的目的。例如，对于低亮度区域，可以设置电流扩展层或增加电流扩展层的厚度以增加电流扩展；相反，对于高亮度，可以设置电流阻挡层，降低电流密度，形成均匀分布的电流，也可以达到提高芯片整体发光均匀性的目的。一般在发光均匀性满足要求时，应尽可能减少遮光面积，以提高发光效率。

案例分析一

某芯片厂需要对其产品的电极图形进行评估，委托金健测试对LED芯片的发光均匀性进行测试。测试后，发光效果如图1所示。图中，芯片的下两个焊点与负极相连，上两个焊点与正极相连，最右边是亮度刻度。从图中可以清楚地看到，芯片的发光不均匀，区域1的亮度明显过高。相反，2区的LED量子阱没有完全激活，降低了芯片的发光效率，产生大量热量。对此，金健建议可以通过适当增加1区电极与其对称位置的距离或减小电极的厚度来降低1区的亮度，通过减小2区金手指之间的距离或增加中间正金手指的厚度来提高2区的亮度，从而达到让整个芯片发光更均匀的目的。

图1 LED芯片发光效果图

案例分析二

某芯片公司委托金健测试发光均匀性，测试后结果如图2所示。在图中，芯片左边的两个电极是负的，右边的两个电极是正的。对比最右边的亮度刻度，可以看到芯片整体的光线比较均匀，但还是不尽如人意。

其中1区和2区电流扩展不够，需要增加电流密度。建议

在满足或超过芯片整体发光均匀性要求的前提下，可以考虑减小金手指的厚度，以减小非金属电极的遮光面积，提高亮度。甚至可以牺牲一定长度和宽度的金手指来获得更高的光效率。

图2 LED芯片ymf发光效果图