技術背景

當前，芯片廠在LED芯片電極圖案設計過程中，僅僅是針對芯片進行相對簡單的測量，獲得整體的亮度、波長和電壓等參數，并不能地描述芯片的光分布情況，這樣容易導致芯片的色度和亮度不均勻、光源整體效率低等問題。而由于缺乏的測試設備和測試經驗，LED芯片廠對芯片發光不均勻的現象束手無策，沒有直觀的數據支持，無法從根本上改進芯片品質。

針對這些需求，金鑒實驗室推出LED芯片發光均勻度測試的業務，方便客戶了解芯片性能，認清芯片電極設計的方向。通過LED芯片發光均勻度測試，可以從特定角度拍攝芯片影像，建立一個芯片亮度輸出的發光圖像，接收被測芯片的光信號，提供芯片發光效果圖和光強數據。其中，芯片發光效果圖能直觀地體現出芯片發光的均勻程度，判斷電極圖案設計的優劣，明確改進方向，優化電極圖案。

發光均勻度評判電極圖案設計的優劣

芯片的電極圖案對芯片的整體亮度、發光效率、電壓大小影響較大。根據芯片的發光均勻度進行電極圖案優化后，可以改善電流擴展分布能力，提高電流分布的均勻性，減小電流聚集效應，降低工作電壓，減小串聯電阻，減少焦耳熱的產生，減弱紅移現象，從而提升芯片的可靠性。

優化電極圖案的過程中，要兼顧電流擴展性和遮光面積。例如，對于電極圖案設計，可增加低亮度區域金手指的長度，來增加電流擴展性，提升低亮度區域的亮度；同樣，也可以縮小高亮地區的金手指寬度，減少該區域的電流擴展性，降低亮度，以達到提高芯片整體發光均勻度的目的。又例如，對于低亮度區域還可以設置電流擴展層或增加電流擴展層厚度，以增加電流擴展性；相反，對于高亮度就可以設置電流阻擋層來減小電流密度，以形成均勻分布的電流，同樣可以達到提高芯片整體發光均勻度的目的。一般，在發光均勻度滿足要求的情況下，要盡量減少遮光面積，提升發光效率。

案例分析一

某芯片廠需對其產品的電極圖案進行，委托金鑒實驗室進行LED芯片發光均勻度測試。測試后發光效果如圖一所示，圖中芯片下面兩個焊點連接負極，上面兩個焊點連接正極，最右邊為亮度刻度，從圖中可明顯看出芯片的發光不均勻，區域1的亮度明顯過高；相反地，區域2的LED量子阱卻未被充分激活，降低了芯片的發光效率，發熱量大。對此，金鑒建議，可以適當增加區域1及其對稱位置的電極間距離或減小電極厚度來降低區域1亮度，也可以減少區域2金手指間距離或增加正中間正極金手指的厚度來增加區域2亮度，以達到使芯片整體發光更加均勻的目的。

圖一 LED芯片發光效果圖

案例分析二

某芯片公司委托金鑒測試發光均勻度，測試后效果圖如圖二所示。圖中芯片左邊兩個電極為負極，右邊兩個電極為正極，對比最右邊的亮度刻度，可以看出，芯片整體發光比較均勻，但仍然美中不足。

其中，區域1、2的電流擴展性不夠，需提高其電流密度，建議延長最近的正電極金手指，使電流擴展程度增加，提升發光均勻度。區域3金手指位置的亮度稍微超出平均亮度，可減少金手指厚度來改善電流密度，或者改善金手指的MESA邊緣聚積現象，兩種方法均能減少區域3亮度。另外，也可以增加區域3外的金手指厚度，使區域3外金手指附近的電流密度增加，提升區域3外各金手指的電流密度，以上建議可作為發光均勻度方面的改善，以達到使芯片整體發光更加均勻的目的。

在達到或超過了芯片整體發光均勻度要求的前提下，可考慮減小金手指厚度來減少非金屬電極的遮光面積，以提升亮度。甚至，可以為了更高的光效犧牲一定的金手指長度和寬度。

圖二 LED芯片發光效果圖

責任編輯：tzh