[发明专利]一种基于Coffin-Mason的LED引线寿命预测方法及测试装置

说明书

本发明公开了一种基于Coffin‑Mason的LED引线寿命预测方法，属于LED测试技术领域，在加速寿命实验中增加功率循环载荷，通过有限元仿真计算获取金引线塑性应变幅，再结合温度与电流加速老化试验，拟合出样品的coffin‑mason公式，得到引线寿命与引线在不同工作条件下的应变幅的关系曲线，再对不同条件下的样品进行功率循环仿真计算得到应变幅，再根据公式预测出引线的实际寿命。本发明可实现对不同工作条件下的芯片在金属引线疲劳失效方面的寿命预测；预测寿命效率高，预测准确性高，引入功率循环供电因素，提高了老化实验以及预拟合寿命预测经验公式的效率。

技术领域

本发明涉及一种LED引线寿命预测方法及测试装置，特别是涉及一种基于Coffin-Mason的LED引线寿命预测方法及测试装置，属于LED测试技术领域。

背景技术

随着LED的普及与广泛应用，其可靠性也逐渐成为一个研究要点，而正装LED器件中金引线的失效，一直是制约着该类器件寿命的重要负面因素，传统快速寿命预测方法，如加速实验虽然预测较准确，但是费时费事，而单纯用仿真结果可靠性难以保证，因此本文兼顾加速实验的可靠性与仿真计算的便捷，引入一种更快的功率循环加速寿命预测方法，可以快速有效预测引线的实际寿命，并且误差在3％以内，因此该方法在大功率正装LED封装器件可靠性研究中有着广阔的应用前景。

发明内容

本发明的主要目的是为了提供一种基于Coffin-Mason的LED引线寿命预测方法及测试装置，根据扇区关系进行切换采集到真实的相电流，采集下桥臂导通的两相电流，能保证采样电阻上有真实的电流流过，并针对采样区域小的问题，增大采样窗口并补偿。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种基于Coffin-Mason的LED引线寿命预测方法，在加速寿命实验中增加功率循环载荷，通过有限元仿真计算获取金引线塑性应变幅，再结合温度与电流加速老化试验，拟合出LED样品的coffin-mason公式，计算coffin-mason公式中的两个系数，得到引线寿命与引线在不同工作条件下的应变幅的关系曲线，再对不同条件下的样品进行功率循环仿真计算得到应变幅，再根据coffin-mason公式预测出引线的实际寿命。

进一步的，包括如下步骤：

步骤1：加速因子提取

为了满足温度和电流的双重应力的作用，在传统温度加速因子提取模型上增加电流应力条件，得到修正模型；

步骤2：功率循环老化

功率循环老化是通过功率循环老化平台来完成的，在加速寿命实验中增加功率循环载荷，得到不同加速条件下的LED样品寿命，根据LED样品寿命，与对应的加速因子结合计算得到实验预测寿命；

步骤3：有限元模型的构建与仿真

构建有限元模型，对有限元模型内的硅胶和金线进行非线性参数设定，对有限元模型采用1/4模型来计算，有限元模型的外表面为空气自然对流6W/(m·℃)，有限元模型的对称面绝热，有限元模型的底部施加固定约束；

步骤4：寿命预测

通过对不同加速条件下的模型计算得到各自的应变幅，再结合实验预测寿命预测出Coffin-Mason公式中的系数C₁和C₂，根据Coffin-Mason公式对任意工作条件下LED样品进行仿真计算，得到该工作条件下的使用寿命。

进一步的，所述步骤1中，得到的修正模型如式(1)所示：

其中：AF为加速因子；

α为温度影响系数，即环境温度对寿命的影响系数，α＝0.15；