半导体器件 第5-13部分：光电子器件 LED封装的硫化氢腐蚀试验 征求意见稿

1GB/T15651.13-XXXX—IECIEC60747-5-13:2021半导体器件第5-13部分光电子器件LED封装的硫化氢腐蚀试验本试验为评价因硫化氢导致的LED封装银和银合金变色提供了一种加速试验方法。目的是确定银和银合金变色对LED封装光通量和辐射通量维持率，以及电性能的影响效果。试验的目的是确定含硫化氢气体对LED封装材料的影响：——银或银合金；——有其他保护层的银或银合金；——用银或银合金覆盖的金属。本部分不包含因其他因素退化导致的光通量维持率、辐射通量维持率和电性能（例如，铜或硅酮部件的降解）变化。本部分仅适用于照明应用的LED封装。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。IEC60068-1环境测试第1部分:总则和导则（Environmentaltesting-Part1:Generalandguidance）IEC60068-2-60:2015环境试验.第2部分:试验方法试验ke:流动混合气体腐蚀试验（Environmentaltesting-Part2-60:Tests-TestKe:Flowingmixedgascorrosiontest）GB/T15651.6-2023半导体器件第5-6部分:光电器件发光二极管CIE127LED测量方法（MeasurementofLEDs）3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1光通量luminousflux通过评估辐射对CIE标准光度观察者的作用，由辐射通量。v计算得到。[来源：IEC60747-5-8：2019，845-21-039]3.2辐射通量radiantflux2GB/T15651.13-XXXX—IECIEC60747-5-13:2021辐射形式发射、传送或接收的功率。[来源：IEC60050-845:2020，845-21-038]4测试装置4.1概述该测试装置由气候系统、测试外壳、气体输送系统和气体浓度测试装置组成，详见IEC60068-2-60：2015，附录B。设计和施工的细节是可选的，但应确保在整个工作容积中满足方法规定的条件，并应符合以下要求：·水滴或气溶胶不得注入测试外壳；·所使用的空气和水应足够清洁，以免影响测试性能；·测试气体应流过测试外壳，确保工作容积内的测试条件一致；·气体分析的取样点应在测试外壳的工作容积内；·废气应按有关法规规定进行处理；·湿度探头应放置在试验箱内，应不超过试验箱横截面的0.1%。4.2测试夹具若使用夹具安装试样，则夹具应采用无腐蚀材料制成（如UPVC管、聚四氟乙烯、玻璃等)。夹具还应使空气能轻易地通过，以使测试外壳内的风速不受显著影响。4.3测试设置若测试多个试样，则每个试样应设置在相同的姿势。以图1为例。试样之间的距离应大于等于10mm。试样以外的腐蚀性材料或物体（如银），不得设置在测试外壳内。5测试气体3GB/T15651.13-XXXX—IECIEC60747-5-13:2021试验箱内气体应满足以下条件：——硫化氢：2×10-6（vol/vol）；——二氧化氮：4×10-6（vol/vol）；——温度40±2）℃;——相对湿度75±5）%；——换气速率：（3～10）次/h，水蒸气测试气体可以通过硫化氢和二氧化氮的混合物（来自任何方便的来源）制得，以确保空气和水蒸气的均匀混合。（要获得少量硫化氢的均匀分布，可能需要多个阶段操作实现）。6预处理试样不应以任何方式进行清洗，除非产品说明书及相关规范有规定或有关双方达成协议。6.2吸湿处理试验前，试样应在以下条件下吸收水分。——温度85±2）℃;——相对湿度85±5）%；——持续时间：大于24h，超过测试样品达到水分饱和状态的时间周期。试样应放置在封闭试验环境中，并在吸湿处理后1h内开始试验。试样达到水分饱和状态的时间，可由试验或技术文件提供。初始测量应在此步骤之前完成。由于LED存放在不同的条件下，其吸湿量的不同会引起硫化物腐蚀试验的不同结果，见图2。因此，在进行氢、硫化物腐蚀试验前，LED试样应达到吸湿饱和，以减少因LED中吸湿量的差异造成的测试结果差异。4GB/T15651.13-XXXX—IECIEC60747-5-13:2021图2LED吸湿处理前后光通维持率示例7测试方法7.1初始检测相关规范可以要求在试验前及试验后，光通量和辐射通量的测量应与电参数测量相结合。除另有规定外，光通量、辐射通量和电参数的测量应按IEC60747-5-6或CIE127要求执行。7.2试验程序试验开始前应测量稳定条件下硫化氢的浓度、温度以及相对湿度。在试验过程中进行定期检测以确保这些条件能达到要求。注意试验样品在摆放时不应相互接触、覆盖或遮挡，以免阻挡试验气体。测量试验样品的总体积和总表面积，应按IEC60068-2-60：2015中7.2章节规定。应做好充分的预防措施以确保光通量、辐射通量和电参数在暴露过程中不被干扰。在暴露过程中不应改变实验室内试验样品数量。试验样品暴露时应无电气负载或由相关规范规定。在暴露期间，不应改变试验箱内的试样数量。样品应在没有任何电负荷的情况下暴露，或根据细节要求暴露。试验样品应在试验气体中连续暴露，应符合相关规范和以下步骤：a)测试气体浓度设置建议参考附录D；b)将试验样品放置在试验箱工作空间内，达到规定温度的稳定状态后，开启湿润空气流动，允许稳定和调节温度和湿度，确保试验箱内壁和试验样品表面不凝露；c)打开硫化氢气体进入潮湿的气流，并待其稳定下来。暴露周期从打开气流时算起；d)必要时，测量和调整温度、湿度和气体浓度。在调整期间，应避免任何气体浓度超标。在规定的条件下，允许最大的稳定和调整时间为24h；e)检测过程中，温度、湿度和气体浓度应当控制在规定的范围内；f)在试验结束后，待室内湿度降低到室温和相对湿度75%，取出试验样品，以避免结露。7.3最终检测在进行光通量、辐射通量和电测量之前，应将试验样品从试验箱中取出，按IEC60068-1条件规定的标准，恢复条件下存放不少于1h。测量应在从试验箱取出后2h内进行。如果不能在规定时间内进行测量，则应在从试验箱取出后24h内进行。此情况下，样品应保存在IEC60068-1规定的标准恢复条件下，应在测试报告中注明。应采取适当的预防措施，以确保光通量、辐射通量和电性能不受干扰。测量光通量、辐射通量和电性能的方法应与初始测量的方法相同。在最终检测前对试验样品和测量细节均应按照相关规范的规定进行。详细规范可以规定试验样品的外观检查。8指定详细信息相关规范应给出以下内容：5GB/T15651.13-XXXX—IECIEC60747-5-13:2021a)试验前进行的测量和检查；b)若适用，试验样品的电负载或工作条件；c)试验持续时间；d)试验结束时应进行的测量、校正、检查和外观检查。6GB/T15651.13-XXXX—IECIEC60747-5-13:2021预测特定条件下光通量和辐射通量的衰减A.1硫化氢腐蚀试验与室内腐蚀类别的对应关系96h硫化氢腐蚀试验结果相当于在ISO11844-1:20061中腐蚀性类别IC3的室内环境中使用十年，如表A.1所示。表A.1与ISO11844-1:2006表D.32中室内腐蚀类别相关的典型环境描述无暖气除湿空间，室内污染水平低，无特定污染物低，无特定污染物，例如博物馆、控制室有冷凝的风险，没有特定污染物的低污染水平，例如温度变特定污染物的低风险，例如无污染地区的教堂，农村A.2本次腐蚀试验结果与现场环境腐蚀的对应关系(示例)经过硫化氢腐蚀试验96h，银试验样品质量增加约4500mg/m2（见图A.1）。银试片质量增加的确认方法详见附录B。此质量增加相当于ISO11844-1:2006中腐蚀性类别IC3的室内环境中银试验样品使用一年质量增加量的10倍（见表A.1和表A.2）。96h的硫化氢腐蚀试验的结果与ISO11844-1:2006中腐蚀性类别IC3的室内环境中使用约10年的腐蚀结果相对应，因为银试验样品在现场环境中的质量增加呈线性变化。表A.2ISO11844-1:2006中室内环境腐蚀类型银试验样品使用十年的质量增加量mg/m/年mg/m/10年7GB/T15651.13-XXXX—IECIEC60747-5-13:2021图A.1银试验样品硫化氢腐蚀增重试验示例8GB/T15651.13-XXXX—IECIEC60747-5-13:2021银试验样品质量增加测试方法本部分的目的是解释如何测量银试验样品的质量增加量。银试验样品的规格在附录C中描述。B.2方法银试验样品的质量增加dm应通过硫化氢腐蚀试验获得，采用与本文件所述相同的试验设备、试验夹具、试验气氛和试验方法进行。银试验样品增重dm（mg/m2）按下式计算：dm=（ms1-ms2）/sa其中，ms1（mg）：试验后银试验样品的质量；ms2（mg）：试验前银试验样品的质量；sa（m2）：银试片的表面积。试验室内不应有腐蚀材料或含有腐蚀材料的物品。此外，本试验在试验箱内进行硫化氢对LED的腐蚀试验，应避免影响LED硫化氢腐蚀试验结果。B.3银试验样品对5个根据附录C制备的银试验样品进行暴露。测试和使用后，应通过适当的方法测量增加量来监控测试的重复性和重复性。银试验样品的总立方体积和表面积的测试，按IEC60068-2-60:2015，7.2章节规定。B.4如何放置银试验样品一块银试验样品应放置在测试的区域中心，其他四块应放置在区域周围的位置。银试验样品应挂起，并把长方向的一端挂在试件上。为了不干扰均匀气流，试件之间的距离宜大于10mm。银试验样品布局示例见图B.1。9GB/T15651.13-XXXX—IECIEC60747-5-13:2021图B.1银试验样品布局示例GB/T15651.13-XXXX—IECIEC60747-5-13:2021附录C（资料性）监测腐蚀用的银试验样品C.1试验样品银试验样品应是纯银片，其纯度不低于99.98%。推荐使用平板形式的矩形样品，因其易通过天平称重分析（最小可读示值低于0.1mg）。推荐试验样品尺寸为10mm×50mm。如能准确称重，试验样品尺寸可以稍大，试验样品的厚度推荐为0.5mm。最好使用平板形式的矩形样品，因为它们可以很容易地通过分析天平称重（最小可读示值低于0.1mg）。方便的试样尺寸为10mm×50mm。如果能准确称重，标本可以大一些。试验样品的厚度最好为0.5mm。C.2制备银试验样品称重前应按如下方法制备：a)在试验样品上侧切出直径不大于4mm的孔；用去离子水和碳化硅纸研磨至ISO6344-3规定的P1000；b)用去离子水在超声波浴中清洗3min～5min；c)超声波浴乙醇脱脂3min～5min；d)60°C下干燥5min；e)存放在开口的小塑料顶部。在称量和暴露前后，将小塑料袋放入干燥器或装有无腐蚀性干燥剂的密封塑料袋中。在暴露前进行最后的表面清洁，进行有限的处理。试验样品应用干净的镊子处理。制备后，试验样品在干燥器或装有无腐蚀性干燥剂的密封塑料袋中最多可保存120h。为避免在标本上留下标记，应在小塑料袋上对试验样品进行标记。GB/T15651.13-XXXX—IECIEC60747-5-13:2021测试环境中气体浓度设定本试验的气体浓度设定如下:——硫化氢：2×10-6（vol/vol）；——二氧化氮：4×10-6（vol/vol）；——硫化氢/二氧化氮=0.5。不同于其他类型标准，如IEC60068-2-43，本文件不规定每种气体浓度的范围。本部分说明了原因和应用实例。D.2各种气体浓度没有规定范围的原因检测管通常用来测量气体浓度。但是，探测器管测量的气体浓度具有较大的不确定度。用检测管设置气体浓度意味着其公差约为所设备浓度的20%。因为检测管的容限是20%，所以要求测试气体浓度等于或小于20%是没有意义的。D.3实际试验的应用实际试验中各气体浓度的设置建议如下：a)在气体开始流入试验箱，并在一定时间内稳定，通过检测管确认化氢气体浓度为2ppm。如果该值小于或大于2ppm，则应重复调整气流，直到测量值恰好为2ppm；b)设定气体浓度后，将硫化氢气体从试验箱中排出，并将二氧化氮的气体流量调整至4ppm；c)然后，待试验箱中的二氧化氮排出后，按7.2规定进行试验；d)综上所述，气体浓度的测量和气体流量的调整应该独立进行，因为如果试验箱内有硫化氢和二氧化氮，则两种气体的干扰将导致无法同时正确测量。为了准确测量，建议检测管的最大刻度值应等于或小于设置。即硫化氢和二氧化氮的最大标度值应分别等于或小于6ppm和12ppm；此外，气体浓度的测量值应在±5%以内：——硫化氢：2×10-6（vol/vol）；——二氧化氮：4×10-6（vol/vol）。e)两种气体浓度之比应在0.50±0.05之内。GB/T15651.13-XXXX—IECIEC60747-5-13:2021参考文献[1]IEC60050-845,InternationalElectrotechnicalVocabulary–Part845:Lighting(availableat)[2]IEC60068-2-43:2003