LED芯片作為熱敏感器件，溫度和熱分布性能直接影響其性能及可靠性。LED芯片尺寸較小，傳統(tǒng)的接觸式測溫方式無法測試芯片表面溫度；電學(xué)法等方式可以測試芯片結(jié)溫，但所得溫度是芯片的平均溫度，無法觀測到芯片的溫度場分布。金鑒顯微紅外熱測試系統(tǒng)，采用非接觸式無損紅外測溫方式，可測試樣品微米級區(qū)域的溫度及溫度分布，滿足LED芯片溫度及溫度場分布的測試需求。還能通過定位LED芯片熱點(diǎn)來尋找芯片漏電點(diǎn)。

　　案例一：金鑒顯微紅外熱點(diǎn)定位系統(tǒng)查找芯片漏電點(diǎn)

　　客戶反饋在測試芯片抗靜電能力測試后，LED芯片出現(xiàn)漏電現(xiàn)象現(xiàn)在，委托金鑒要求查找芯片漏電點(diǎn)。

　　測試原理：

　　在通電點(diǎn)亮的LED芯片后，使用金鑒顯微紅外熱點(diǎn)定位系統(tǒng)對芯片表面進(jìn)行熱分布掃描，如果LED芯片存在缺陷點(diǎn)，缺陷處的溫度將無法迅速通過金屬線傳導(dǎo)散開，此時，會導(dǎo)致缺陷處溫度累積升高，并進(jìn)一步引起金屬線電阻以及電流變化，通過金鑒顯微紅外熱點(diǎn)定位測試系統(tǒng)可在線觀看到芯片的熱分布異常，定位缺陷位置。該方法常用于LED芯片內(nèi)部高阻抗及低阻抗分析，芯片漏電路徑分析。

　　測試過程：

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　　正向點(diǎn)亮漏電LED芯片,Vf偏低（左圖）。反向測試芯片漏電流顯示漏電流較大（右圖）

　　芯片漏電測試

　　金鑒工程師利用金鑒自研發(fā)顯微紅外熱點(diǎn)定位熱分布測試系統(tǒng)對漏電芯片進(jìn)行點(diǎn)亮測試。

　　顯微紅外熱點(diǎn)定位熱分布測試結(jié)果顯示：漏電芯片上熱分布不均，存在異常熱點(diǎn)，熱點(diǎn)即為芯片漏電缺陷點(diǎn)。

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　　存在缺陷或性能不佳的半導(dǎo)體器件通常會表現(xiàn)出異常的局部功耗分布，最終會導(dǎo)致局部溫度增高。金鑒顯微紅外熱點(diǎn)定位熱分布系統(tǒng)，利用新型高分辨率微觀缺陷定位技術(shù)，可在大范圍內(nèi)高效而準(zhǔn)確地確定關(guān)注區(qū)域（異常點(diǎn)）位置。圖示為在金鑒顯微紅外熱點(diǎn)定位測試布設(shè)備下LED芯片漏電圖：

　　LED芯片熱點(diǎn)定位圖

　　在金鑒顯微紅外熱點(diǎn)定位測試系統(tǒng)中，不同模式調(diào)色板下的芯片漏電圖如圖所示顯示：

　　不同調(diào)色板下的LED芯片熱點(diǎn)定位圖

　　對于受損LED來說，缺陷引起的非輻射復(fù)合幾率增加，在加壓增強(qiáng)的情況下，局部的高電場或強(qiáng)復(fù)合所引起的紅外輻射能量被金鑒顯微紅外探測系統(tǒng)所接收，可以看到明亮的發(fā)光點(diǎn)或者熱斑，再經(jīng)過CCD圖像轉(zhuǎn)換處理，將其與器件表面的光學(xué)發(fā)射像疊加，就可以確認(rèn)漏電造成發(fā)光點(diǎn)的位置。可見光與紅外雙重成像技術(shù)精確定位細(xì)微缺陷！

　　案例二：金鑒顯微紅外熱點(diǎn)定位系統(tǒng)查找紫外垂直芯片漏電點(diǎn)

　　客戶反饋其紫外垂直芯片存在漏電現(xiàn)象，送測裸晶芯片，委托金鑒查找芯片漏電點(diǎn)。

　　見光圖和熱成像圖融合，精準(zhǔn)定位LED芯片熱點(diǎn)

　　取裸晶芯片進(jìn)行外觀觀察，發(fā)現(xiàn)芯片結(jié)構(gòu)完整，無擊穿形貌，表面干凈無污染。通過金鑒探針系統(tǒng)對裸晶芯片加載反向電壓后，在暗室中使用顯微紅外熱點(diǎn)定位系統(tǒng)的熱點(diǎn)自動搜尋功能定位到了芯片上若干熱點(diǎn)。經(jīng)過可見光與熱成像雙重成像融合后，可以清晰觀察到熱點(diǎn)所在，即為芯片漏電缺陷處。

　　案例三：芯片熱性能分析

　　客戶送測LED芯片，委托金鑒在指定電流條件下（30mA、60mA、90mA）進(jìn)行芯片熱分布測試。其中60mA為額定電流。

　　點(diǎn)亮條件：30mA、60mA、90mA

　　環(huán)境溫度：20~25℃/40~60%RH

　　不同加載電流下芯片熱分布對比圖

　　燈珠正常使用時，額定電流為60mA。金鑒通過顯微熱分布測試系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，該芯片在額定電流下工作，芯片存在發(fā)熱不均勻的現(xiàn)象，其負(fù)極靠近芯片邊緣位置溫度比正電極周圍高10度左右。建議改芯片電極設(shè)計(jì)做適當(dāng)優(yōu)化，以提高發(fā)光效率和產(chǎn)品穩(wěn)定性。

　　該芯片不同電流下（30mA、60mA、90mA）都存在發(fā)熱不均的現(xiàn)象，芯片正極區(qū)域溫度明顯高于負(fù)極區(qū)域溫度。當(dāng)芯片超電流（90mA）使用時，我們發(fā)現(xiàn)過多的電流并沒有轉(zhuǎn)變成為光能，而是轉(zhuǎn)變成為熱能。

　　案例四：芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)失效分析

　　某燈具廠家把芯片封裝成燈珠后，做成燈具，在使用一個月后出現(xiàn)個別燈珠死燈現(xiàn)象，委托金鑒查找原因。本案例，金鑒發(fā)現(xiàn)該燈具芯片有漏電、燒電極和掉電極的現(xiàn)象，通過自主研發(fā)的顯微熱分布測試儀發(fā)現(xiàn)芯片正負(fù)電極溫差過大，再經(jīng)過FIB對芯片正負(fù)電極切割發(fā)現(xiàn)正極Al層過厚和正極下缺乏二氧化硅阻擋層。顯微熱分布測試系統(tǒng)在本案例中，起到定位失效點(diǎn)的關(guān)鍵作用。

　　對漏電燈珠通電光學(xué)顯微鏡觀察：

　　金鑒隨機(jī)取1pc漏電燈珠進(jìn)行化學(xué)開封，使用3V/50uA直流電通電測試，發(fā)現(xiàn)燈珠存在電流分布不均現(xiàn)象，負(fù)極一端處的亮度較高。

　　芯片光分布圖

　　對漏電燈珠顯微紅外觀察：

　　使用金鑒自主研發(fā)的顯微熱分布測試系統(tǒng)對同樣漏電芯片表面溫度進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)芯片正負(fù)電極溫度差距很大，數(shù)據(jù)顯示如圖，負(fù)極電極溫度為129.2℃，正極電極溫度為82.0℃，電極兩端溫差>30℃。

　　芯片熱分布圖

　　死燈芯片負(fù)極金道FIB切割：

　　根據(jù)顯微熱分布測試系統(tǒng)儀的測試數(shù)據(jù)，金鑒工程師把芯片失效原因定位到芯片自身結(jié)構(gòu)問題上，因此對死燈燈珠芯片靠近負(fù)極電極燒毀位置下方的金道做FIB切割，結(jié)果顯示芯片采用Cr-Al-Cr-Pt-Au反射結(jié)構(gòu)，鋁（Al）層與第1層鉻（Cr）層結(jié)合良好。芯片負(fù)極的鋁層厚度約為100nm。

　　LED芯片負(fù)極金道FIB切割及截面形觀察

　　死燈芯片正極金道FIB切割：

　　1. 金鑒工程師對死燈燈珠芯片正極金道做FIB切割，結(jié)果顯示芯片采用Cr-Al-Cr-Pt-Au反射結(jié)構(gòu)，金鑒發(fā)現(xiàn)：Cr-Al-Cr-Pt層呈現(xiàn)波浪形貌，尤其ITO層呈現(xiàn)波浪形貌，ITO層熔點(diǎn)較低，正極在高溫下，芯片正極ITO-Cr-Al-Cr-Pt層很容易融化脫落，這也是金鑒觀察到前面部分芯片正極脫落的原因。

　　2. 芯片正極的鋁層厚度約為251nm，明顯比負(fù)極100nm要厚，而負(fù)極和正極Cr-Al-Cr-Pt-Au是同時的蒸鍍?yōu)R射工藝，厚度應(yīng)該一致。

　　3. 在芯片正極金道ITO層下，我們沒有發(fā)現(xiàn)二氧化硅阻擋層。而沒有阻擋層恰好導(dǎo)致了正負(fù)電極分布電流不均，電極溫差大，造成本案的失效真因。

　　LED芯片正極金道FIB切割及截面形貌觀察

　　案例五：芯片溫度變化觀察

　　委托單位送測LED燈珠樣品，要求使用顯微熱分布測試系統(tǒng)觀察燈珠在不同電流下表面溫度的變化情況。

　　對大尺寸的倒裝芯片進(jìn)行觀察：

　　時樣品電流為1A，此時芯片表面溫度約134℃；一段時間后，電流降低到800mA，溫度在切換電流后的2s內(nèi)，溫度下降到125℃，隨后逐漸下降到115℃達(dá)到穩(wěn)定；緊接著再把電流降低到500mA，10s后，溫度從115℃下降到91℃。

　　加載電流變化下大尺寸倒裝芯片的溫度-時間曲線圖

　　對小尺寸的倒裝芯片進(jìn)行觀察：

　　樣品在300mA下穩(wěn)定時，芯片表面溫度約為68℃；電流增加到500mA，10s后溫度上升到99℃；隨后把電流降低到200mA，13s后溫度下降到57℃，此時把電流增加到400mA，芯片表面溫度逐漸上升，在20s后溫度達(dá)到穩(wěn)定，此時溫度約為83℃；最后把電流降低到100mA后，溫度逐漸下降。

　　加載電流變化下小尺寸倒裝芯片的溫度-時間曲線圖

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