LED芯片发光均匀度测试失效分析

技术背景

当前，芯片厂在LED芯片电极图案设计过程中，仅仅是针对芯片进行相对简单的测量，获得整体的亮度、波长和电压等参数，并不能精确地描述芯片的光分布情况，这样容易导致芯片的色度和亮度不均匀、光源整体效率低等问题。而由于缺乏专业的测试设备和测试经验，LED芯片厂对芯片发光不均匀的现象束手无策，没有直观的数据支持，无法从根本上改进芯片品质。

 

针对这些需求，金鉴检测推出LED芯片发光均匀度测试的业务，方便客户了解芯片性能，认清芯片电极设计的方向。通过LED芯片发光均匀度测试，可以从特定角度拍摄芯片影像，建立一个芯片亮度输出的发光图像，接收被测芯片的光信号，提供芯片发光效果图和光强数据。其中，芯片发光效果图能直观地体现出芯片发光的均匀程度，判断电极图案设计的优劣，明确改进方向，优化电极图案。

发光均匀度评判电极图案设计的优劣

芯片的电极图案对芯片的整体亮度、发光效率、电压大小影响较大。根据芯片的发光均匀度进行电极图案优化后，可以改善电流扩展分布能力，提高电流分布的均匀性，减小电流聚集效应，降低工作电压，减小串联电阻，减少焦耳热的产生，减弱红移现象，从而提升芯片的可靠性。
 

优化电极图案的过程中，要兼顾电流扩展性和遮光面积。例如，对于电极图案设计，可增加低亮度区域金手指的长度，来增加电流扩展性，提升低亮度区域的亮度；同样，也可以缩小高亮地区的金手指宽度，减少该区域的电流扩展性，降低亮度，以达到提高芯片整体发光均匀度的目的。又例如，对于低亮度区域还可以设置电流扩展层或增加电流扩展层厚度，以增加电流扩展性；相反，对于高亮度就可以设置电流阻挡层来减小电流密度，以形成均匀分布的电流，同样可以达到提高芯片整体发光均匀度的目的。一般，在发光均匀度满足要求的情况下，要尽量减少遮光面积，提升发光效率。

案例分析一

某芯片厂需对其产品的电极图案进行评估，委托金鉴检测进行LED芯片发光均匀度测试。测试后发光效果如图一所示，图中芯片下面两个焊点连接负极，上面两个焊点连接正极，最右边为亮度刻度，从图中可明显看出芯片的发光不均匀，区域1的亮度明显过高；相反地，区域2的LED量子阱却未被充分激活，降低了芯片的发光效率，发热量大。对此，金鉴建议，可以适当增加区域1及其对称位置的电极间距离或减小电极厚度来降低区域1亮度，也可以减少区域2金手指间距离或增加正中间正极金手指的厚度来增加区域2亮度，以达到使芯片整体发光更加均匀的目的。
 

 

图一 LED芯片发光效果图

案例分析二

某芯片公司委托金鉴测试发光均匀度，测试后效果图如图二所示。图中芯片左边两个电极为负极，右边两个电极为正极，对比最右边的亮度刻度，可以看出，芯片整体发光比较均匀，但仍然美中不足。 

其中，区域1、2的电流扩展性不够，需提高其电流密度，建议延长最近的正电极金手指，使电流扩展程度增加，提升发光均匀度。区域3金手指位置的亮度稍微超出平均亮度，可减少金手指厚度来改善电流密度，或者改善金手指的MESA边缘聚积现象，两种方法均能减少区域3亮度。另外，也可以增加区域3外的金手指厚度，使区域3外金手指附近的电流密度增加，提升区域3外各金手指的电流密度，以上建议可作为发光均匀度方面的改善，以达到使芯片整体发光更加均匀的目的。

在达到或超过了芯片整体发光均匀度要求的前提下，可考虑减小金手指厚度来减少非金属电极的遮光面积，以提升亮度。甚至，可以为了更高的光效牺牲一定的金手指长度和宽度。

 

图二 LED芯片发光效果图

ymf