半导体紫外发射二极管第3部分器件规范_SJT11818.3-2022.docx

ICS31.260CCSL53中华人民共和国电子行业标准SJZr11818.32022半导体紫外发射二极管第3部分:器件规范Semiconductorultraviolet-emittingdiodesPart3：SpecificationforDevices2023-01-01 实施2022To-20发布中华人民共和国工业和信息化部发布前言引言IIIIVI范围规范性引用文件1术语和定义1产品分类.3技术要求35检验规则.6标志、储11寸，件封15除电(1检验方法.附录A(附录B(附录C(I存:Y本文件按照GB/T1.1-2020标准化工作导则定起草。本文件为SJ/T11818半导体紫外发射二极管第】部分：标准化文件的结构和起草规则的规的第3部分.股份有限公司、原门多彩光电子科技有限 一限公司、华南理工大学。郑剑飞、刘东月、袁毅凯、李请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电子标准化研究院(CESI)提出并归口。本文件起草单位：鸿利智汇集团股份有限公司、广州市鸿利秉一光电科技有限公司、中国电子技术标准化研究院、广州赛西标准检测研公司、中国电子科技集团公司本文件主要起草人：宗涛。SJ/T11818半导体紫外发射二极管系列标准拟由三个部分构成:第1部分：测试方法；第2部分：芯片规范；第3部分：器件规范。半导体紫外发射二极管第3部分：器件规范1范围本文件规定了半导体紫外发射二极管（以下简称器件）的术语和定义、分类、技术要求、检验方法、 检验规则，以及标志、包装、运输和储存要求。本文件适用于峰值波长范围在200 nm4O0 nm遛件的制造和使用，峰值波长400 nm420 nm的 器件可参照执行。458子器件方法2422-2016l-2012法 了法 宁法 宁法 了法：温度变 ：密封导体器件机械和气候试验方法第2商 分立器件和集成电路37031- 202规范性引用文件下列文件中的 仅该日期对应的第文件。GB/T GB/T GB/T GB/T GBGB GBGBGB/1 GB/1, GB" GBzrGB 3102GBrr GBZT GB/T GB/T规范性引用而构成本文件必 件；不注日期的引用文件，其最新逐中，注日期的引用文件,汾NJ.的修改单）适用于本-#2016-201920082012-2013E®试验 第2蹄223.12时2fifi2rfjj第2部分: 第2部分： 第2部分： 第2部分:第2部分04电工术语照明I、光及有关电磁辐射的量和单位6、半导体器件第10部分：分立器件和集成必49.37.7201815651SJ/T 113942009SJ/T 11818.12022温 温 亘定湿热试验 J:冲击 力（正弦）方法潮佥X喇蚀试验e：流动限（AQL源案的逐批检验抽样计划3术语和定义GBb2900.652004、GB3102.61993、GB/T15651-1995、GB/T370312018界定的以及下列术语和定义适用于本文件。注：为了便于使用，以下重复列出了GB/T2900.652004、GBfT156511995中的某些术语和定义.3.1紫外辐射ultravioletradiation波长小于可见辐射波长的光学辐射。按照紫外辐射波长，通常分为以下三类：a） UV-A：315nm<400nm；b） UV-B：280nm<315nm;c） UVC：200nm280nm.来源：GB/T2900.652004,845-01-05,有修改3.2紫外发射二极管IlItraViOiet-emittingdiodeUVLED在一定电流激励下，可发射紫外光的半导体二极管。3.3辐（射）通量radiantflux辐射功率radiantpowere;P以辐射的形式发射、传输或接收的功率。注：单位为瓦（W）来源：GB/T2900.652004,845-01-243.4辐射强度radiantintensityIc离开辐射光源的、在包含给定方向的立体角元dP内传播的海射通量dd除以该立体角元。简称辐强度。注：单位为瓦每球面度（Wsr）.GB/T2900.652004,845-01-303.5辐射效率radiantefficiency禽射源发出的辐射通量与其消耗的功率之比。来源：GB/T2900.652004,845-01-543.6峰值发射波长peak-emissionwavelength%辐射功率最大值所对应的波长。简称峰值波长。注1：单位为纳米（nm）,注2：连续谱中峰值波长为辐射功率最大值所对应的波长.注3：多波长器件会有多个峰值波长.来源：GB/T156511995,4.2.6.13.7光谱半宽spectrumwidthofhalfvalue光谱辐射功率等于或大于最大值一半时的波长间隔。注1：单位为纳米（nm）.3.8半强度角half-intensityangleOm在辐射图中，辐射（或发光）强度等于或大于最大值的一半所对应的夹角（见图D°3.9Tc在器件灌 定的温度测注：单彳4.2按输入4产品4.1按类紫外0 mOOmW:5技术要求注1：单位为度C ）注2：半强度角仅适用在:来源：GBZr管壳温度15 nmnnn<紫外发射 a）小功 b）中功率： c）大功率：15.1结构和材料黛掇R隹点-般为器平I端C也也以是制造商专门设相关详细规范应给出器件的外形图，并标注外形尺寸、发光区域尺寸和焊盘尺寸等详细资料，尺寸标注见附录A。应充分评估所用封装材料的抗紫外辐射性能，材料选用见附录B。5.2 外观除另有规定外，器件外观应符合以下要求：a）表面无明显裂纹、划伤；b）金属表面无氧化、变色（适用时）；c）芯片无明显偏移；d）透镜内无气泡、杂质，表面无异物附着;e）透镜内反射面无氧化、变色；f）胶体与支架无剥离（适用时）。5.3 绝对最大额定值绝对最大额定值（极限值）由表1给出（除另有规定外，n=250C）.表1绝对最大额定值项目符号条件数值单位正向电流h-按规格书要求mA正向脉冲电流“AtmPw-10msDUtyr1/10按规格书要求A反向电压Pr一.5XbV允许耗敢功率PdTc=25X：或7)=25IC按规格书要求mW静电放电cdESDHBM按规格书要求V工作温度Ti或TJ按规格书要求贮存温度小-40100焊接温度，Tt-260102S次,PW=脉冲宽度，4仍=占空比.k股串联芯片数.即，反向电压为串联芯片数的5倍.*适用时.'HBM=人体模式.规定焊接温度、焊接时间和最多焊接次数，必要时用温度-时间曲线图表示.5.4 光电特性光电特性见表2（除另有规定外，K=250C）。表2光电特性项目符号测试方法条件（按规格书要求）数值单位最小值典型值最大值正向电压Ff见6.2.1Zf=m×XXV反向电流，/r见6.2.1r=V一XA辐射通量.c见6.2.2>atmAXXXDlW辐射强度k见6.2.2Tf=mA×XXmWsr辐射效率f见6.2.2=mA×XX%峰值波长Ap见6.2.2而=mAXXXnm光谱半嵬见6.2.2=mAXnm半强度角n见6.2.2,"mA×XXO*适用时.*该值为最大辐射强度5.5 可靠性要求5.5.1 环境适应性除另有规定外，环境试验后应符合以下规定：a）外观符合5.2的规定；b）正向电压、反向电流、辐射通量、峰值波长符合表7中Bl分组终点测试要求。5.5.2结-管壳热阻结-管壳热阻（及冰JQ）不超过表3规定的结-管壳热阻限值。正向电压温度敏感系数K测试条件.热阻测试条件、结-管光热阻0CZW/M：fr50,以器件导通且无明显自发热为宜；Tmin：25；Tmsx：N7：7ef>:（Tmax-Tkin）/M且N23hi：按规格书4值.X表3热阻要求*/F=额定电流，/M=K系数测试用小电流，%n=温度范围下限，TmX=温度范围上限，方=结温极限值，看他=温度改变步长.N=温度梯度点数量.'/H-加热用大电流.源和选取合适的飞5.5.5 静静电见附录C提升护性能。5. 5.6符合7.216检验句电流按SOT 113942009方法1003进行正向电压按SJ/T 113942009方法 测量。得存5. 5.1规定。5.5.3抗硫化性能G按6.5进行腐班不含银、5.5.4密封详细规力于硫化反应的物质时，本条不适用。关M验参数。6.1 检验除另有关a）温度：b）相对湿度：45%c）气压：866.2光电特性6.2.1 电特性6.2 .2辐射特性辐射特性按SJ/T11818.12022规定的方法进行测量.项目包括：辐射通量、辐射强度、辐射效率、峰值波长、光谱半宽度和半强度角。6.3 环境试验环境试验按表4规定进行。合格性判定按5.5.1要求。表4环境试验序号项目引用标准条件"试验时间/频次1高温高湿工作GB/T2423.320167m=850C;RH=85%：/M按规格书要求或7m=60oC;RH=90%；儿按规格书要求500h2高温工作GB/T2423.2-20087M=85oC:/Mx按规格书要求100Oh3高温贮存GB/T2423.2-20087m=100oC100Oh4低温贮存GB/T2423.12008Tk=-40100Oh5温度循环GB/T2423.222012Tm=-40(Z=15min)-100oC(/=15min)100个周期6耐焊接热GB/T2423.282016GB/T2423.282016方法IA7振动GB/T2423.102008200ms2,100HZ2000Hz100Hz,X、Y、Z每个方向4min4个周期(48min)8冲击GB/T2423.520195000ms500g,1ms,3轴6向3每个方向3次18次*TkK试脸温度，R"=试验湿度，儿=试验电流.k3轴6向=3轴线X、Y、Z,每个轴线正负2个方向，共6个方向.6.4 热阻按SJ/T113942009方法5003进行测量。6.5 抗疏化性能按GBZT2423.512012的试验规定进行。试验条件：a) H2S(vol/vol)：2×lb) NO2(voVvoD：4XlO'6;c)温度(P)：40±1；d)相对湿度()：75±3；e)试验气体每小时体积更换数：310.6.6 密封按GBfT2423.232013第8章试验Qk进行。6.7 静电放电敏感度按SJrr113942009中5.7进行，试验条件和判定按5.5.5的规定。6.8 可焊性按GB/T4937.212018的规定进行。6.9 尺寸使用精度不低于0.Olmm的量具进行测量。6.10 外观目检或借助显微镜进行外观检行。检查过程中不通电。6.11 标志按GBfr4589.12006中4.3.3标志面耐久性的方法进行。7检验规则7.1 检验分类本文件规定的检验分为：a）筛选；b）鉴定检验；c）质量一致性检验。7.2 筛选在提交鉴定检验和质量一致性检验前，检验批的全部器件应按表5的规定进行100%测试筛选，筛选剔除的器件不能作为合格产品交货。表5筛选序号检验项目方法章条号要求章条号抽样方案1外观6.95.2光电特性正向电压/6.2.15.4100%2反向电流IR、6.2.15.4辐射通量e6.2.25.4峰值波长Ap6.2.25.4注：所有试验是非破坏性的，JfeGBZT4589.12006的3.6.6.7.3 鉴定检验7.4 3.1鉴定检验项目鉴定检验批应由承制方选择,该检验批和每个子批的产品数量至少应是鉴定检验所需要样品数量的L5倍。鉴定检验项目按表6规定进行。除14组和15组用样品外，其他组用样品必须首先通过1组和2组的检验（M组和15组可用同一检验批中光电特性不合格品）o表6鉴定检验检验项目方法或条号条件抽样方案,抽样数（不合格数）要求最小最大1组光电特性正向电压Vr6.2.15.4n(O)一USL反向电流/r6.2.15.4.一USL辐射通信.6.2.25.4LSL一峰值波长加6.2.25.4LSLUSL2组尺寸6.85.1n(0)5.1外观6.95.2n(0)5.23组(D)温度循环6.36.310(0)-一继之以：密封6.66.6一一.（仅对空腔器件）终点测试正向电压Vr6.2.15.4-USL反向电流Jr6.2.15.4-USL辐射通量e6.2.25.4-0.71VD-峰值波长乐6.2.25.4-LSLUSL表6（续）检验项目方法章条号条件抽样夏磔票数）4组（D）6.36. 310 (0)高温高湿工作终点测试5 组（D）高温工作终点测试按3组6 组（D）高温贮存终点测试按3组7 组（D）低温贮存终点测试按3组（D耐焊接热终点测试按3组D 击试组 动冲测3 组振或耒按 9 终IO组 热阻 urn 抗破化性能取ITS （D） 密封（适用时S按3组按3组按3组5. 5.45. 5.415组标志5. 5.56. 11的 3. 6.6.13组1静电放电敏感度 用时）14 组 （D>可焊性5. 5.55. 5. 68. 1标明（D）的试验是破坏性试验，见GB明4589. 1 必依b n为3组15组样品数的总和。C LSL为规范下限值，USL为规范上限值，IVD为初始值.7.3.2不合格一个或多个样品在任一组检验中不合格，则鉴定检验不合格.7.3.3鉴定批准制造商应按本文件和相关详细规范规定的检验要求进行鉴定检验。样品可由结构相似的组件组成。相关详细规范中应规定试验结束后进行终点测试的所有变化量要求，应记录变化量数据。鉴定报告应包括一份各组所进行的所有试验结果的摘要，包括被试组件数和失效组件数。摘要由变化量和/或计数数据给出。应保留所有数据，以便相关监督检验机构要求时提供。7.4 质量一致性检验7.4.1 通则产品在交付前应本规范的规定进行质量一致性检验，质量一致性检验由A组检验、B组检验和C组检验组成。C组周期检验的样品应从通过A组和B组检验的一批或几批中抽取。每个样品都应通过按相关详细规范要求的A组检验。质量一致性检验的抽样应按GBfT2828.1-2012的规定进行。除另有规定外，质量一致性检验中A组检验的Al分组为全检，A2分组按GBZT2828.1-2012一般检验水平IL正常检验二次抽样方案，接收质量限（AQL）值为0.065进行.7.4.2 A组检验（逐批）A组检验逐批进行，按表7的规定进行A组检验。表7A组检验（逐批）检验项目方法章条号要求章条号检验或试验要求/极限值Al分组光电特性正向电压PF反向电流辐射通球e峰值波长心6.2.16.2.16.2.26.2.25.45.45.45.4LSLLSLUSLUSLUSLA2a分组尺寸6.85.15.1A2b分组外观6.95.25.2注1：所布试验是非破坏性的，见GB/T4589.】一2006的36.6注2：LSL为规范下限值，USL为规范上限值.7.4.3 B组检验（逐批）B组检验逐批进行，从通过A组检验的检验批中随机抽样，按表8的规定迸行B组检验。表8B组检验（逐批）检验项目方法章条号条件抽样方案样品数（不合格数）要求最小最大Bl分组(D)温度循环6.36.310(0)-继之以：密封6.66.6-（仅对空腔器件）终点测试正向电压Vv6.2.15.4-USL反向电流Zr6.2.15.4-USL辐射通盘我6.2.25.4-0.7IVD-峰值波长片6.2.25.4,一LSLUSLB2分组(D)可焊性6.86.810(0)5.5.6注1：标明（D）的试验是破坏性试验，见GBZT4589.12006的3.6.6.注2：LSL为规范下限值，USL为规范上限值，IVD为初始值.7.4.4 4.4C组检验（周期）C组检验周期进行。在连续生产的情况下每个12个月进行一次。关键材料、设计方案、生产工艺、生产设备和生产场地变更时也应进行一次。除另有规定外，C组检验可由被认可的检验单位或检验部门负责进行，也可由制造商负责进行。表9C组检验（周期）检验项目方法章条号条件抽样方案抽样数（不合格数）要求最小最大Cl分组光电特性正向电压修反向电流小辐射通量e峰值波长而6.2.16.2.16.2.26.2.25.45.45,4*b.410(0)LSLLSLUSLUSLUSLC2a分组尺寸ADJ'Fo5.1C2b分组外观/升*一5.2S、5.2C3分组（D）/高温高湿工作Z，终点测试/U按Bl分组/x6.310(0)、abi分组/Z三r、C4分组（中忘高温工作/尸/终点测试/=/按BI分.C/zr.JOIId卜组C5分组（D/高温贮存f、上I终点测试IV按林士金融WiIJ1分组C6分组k*低温贮存1r终点测试按BI分组''nF除:挈:r三境1分组L.一JC7分组（I温度循环V终点测试（按Bl分组6.310(0)/-/&y.y/按Bl分组C8分组（D）X耐焊接热终点测试按Bl分组M一ZC逮/按Bl分组C9分组（D）振动或冲击终点测试按Bl分组6.3,三WM6.3-(0)10(0)按Bl分组CIO分组（D）热阻6.45.5.210(0)5.5.2Cu分组抗硫化性能（适用时）6.55.5.310(0)5.5.3C12分组（D）密封（适用时）6.65.5.410(0)5.5.4表9（续）检验项目方法章条号条件抽样方案抽样数（不合格数）要求最小I最大C13分组静电放电敏感度（适用时）6.75.5.510(0)5.5.5注1：标明（D）的试验是破坏性试验，见GBZT4589.12006的3.6.6.注2：LSL为规范下限值，USL为规范上限值，1VD为初始值.7.5 重新提交当质量一致性检验的任一检验批不符合要求时，应进行失效分析并确定失效机理。如确认该失效是可以通过对全部生产批重新筛选而有效剔除的缺陷;或者该失效并不反映基本设计或基本生产工艺问题的缺陷，则允许对该分组采用加严检验（按双倍样品量及合格判定数为零的方案）重新提交一次。重新提交的批不得与其他的批相混。如果失效分析表明失效是由于基本工艺程序不良、基本设计缺陷或是无法通过筛选剔除的缺陷，则该批不得重新提交。7.6 样品的处理经过A组检验合格的样品可以按合格产品交付，经过B组和C组检验的样品不能交付。7.7 不合格除合同另有规定外，在交收检验过程中，如果出现一项致命缺陷或超过二项以上的非致命缺陷时,则判本次交收检验为不合格。7.8 检验记录检验记录以及失效分析报告、不合格、重新提交及其他问题的处理记录至少保存6年。7.9 D组鉴定批准试验当要求时，这些试验应在详细规范中规定。7.10 包装、运输、储存8.1标志除GB/T4589.1-2006中2.5的规定外，还应符合以下规定.在包装或说明书中就下述注意事项给出警示标志或说明：a）紫外辐射危害的警告；注1：直接暴露于紫外辐射环境可能给人体皮肤和眼睛造成伤害，或导致紫外辐射敏感材料的快速老化.b）静电敏感度等级标志；c）禁止直接用手接触标志。注2：G接用手接触可能造成透镜表面污染，对光学特性及可靠性造成不良影响.8.2包装8.2.1包装要求包装应符合以下规定：a）采用编带和卷盘包装。编带的要求是：将器件置于载带中，保持极性一致，井覆上盖带；b）小包装采用具有防潮、防静电功能的静电袋密封包装，静电袋内放置干燥剂；c）外包装采用包装盒、包装箱。保护产品不受外界机械应力，防止储存、运输过程造成损伤；d）包装箱图形标志应符合GB“191-2008的相关规定。8.2.2内附文件（适用时）包装内应有检验合格证、产品说明书等文件。说明书包括但不限于以下内容：a）尺寸图；b）电路或极性说明；c）光电参数；d）光电特性曲线图；e）使用注意事项。8.3运输运输过程中应避免受到高温、机械损伤、静电放电和沾污，不可有雨雪直接侵入。附录A（资料性）尺寸A.1概述本附录给出了紫外发射二极管的器件尺寸范例。由于封装类型很多,外形和发光面形状也各不相同,典型的有矩形、圆形、椭圆形等。本附录仅选取发光面为矩形的器件为例。A.2典型矩形结构A.2.1外形尺寸紫外发射二极管外形尺寸示例见图A. 1和表A.K外形尺寸图 外形尺寸序号尺寸代码尺寸类型参数公差1L长XX2W宽XX3H高XX注：“X”为应规定的数值单位为圣米A. 2.2发光面尺寸紫外发射二极管的发光面尺寸示例见图A.2和表A.2。注：“X例见图A.23紫单位为亳米序号尺寸代码尺寸类型参数公差1L长XX2Wl宽1XX3W2宽2XX4W3宽3XX5W4宽4XX6W5宽5XX注：“X”为应规定的数值附录B（资料性）器件封装材料选用B. 1目的本附录目的是为半导体紫外发射二极管器件设计和制造过程中封装材料的选用提供参考,帮助提高器件自身（特别是光学部分和散热通道）抗紫外性能，避免或降低紫外辐射对器件自身结构及性能的影响，增强产品可靠性和延长使用寿命。B.2封装结构半导体紫外发射二极管封装形式。主要部件（透镜、支架）由无机材料（通常为金属、陶瓷、玻璃等）组成。图B.1为封装结构示意图。121212a）b）0）标引序号说明：1 支架：2 芯片（晶片）：3 透镜；4 空腔.图B.1封装结构示意图B3封装材料选用8. 3.1概述半导体紫外发射二极管的紫外辐射（特别是UV-B、UVY波段）相对于普通光辐射波长短、能量强、穿透力弱、易被吸收，对绝大多数有机材料具有强氧化作用，对部分无机材料具有催化作用。紫外辐射的上述特性可能对器件本身产生不良影响，如：连接层剥离、机械部件开裂、光学部件氧化变色、反射和吸收性能恶化、辐射效率下降，从而导致器件失效。所以，在半导体紫外发射二极管器件设计和制造过程中，应充分评估所用封装材料的抗紫外辐射性能。9. 3.2抗紫外辐射性能在本文件第4章，把半导体紫外发射二极管器件按照峰值波长分为UV-A、UV-B.UV-C,按输入功率分为小功率、中功率、大功率。封装材料和工艺的选用应考虑在产品设计寿命周期内对不同波段、不同功率紫外辐射的耐受力。a） UV-A：大功率器件宜采用无机材料，中、小功率可采用有机材料，但应选用抗紫外辐射、抗氧化性能优良的改性有机材料，器件寿命期内无脱落、开裂、变色等异常，光学部件折射率、吸收系数等性能稳定。b） UV-B：无论大、中、小功率都不宜采用有机材料。对于采用改性有机材料的，使用前应验证其抗紫外辐射性能。c） UV-C：无论大、中、小功率都不宜采用有机材料。对于采用改性有机材料的，使用前应验证其抗紫外辐射性能。B. 3.3其它辐射性能此外，在设计半导体紫外发射二极管的反射杯、透镜时，对于光学功能材料的选用，除了上述抗紫外辐射性能外，还应考虑材料的反射和透射性能与不同辐射波段的匹配性和稳定性，以实现器件最优的紫外辐射提取效率和稳定的辐射输出。附录C（资料性）静电（ESD）防护C. 1目的半导体紫外发射二极管芯片对静电和浪涌电压敏感，静电损伤可导致性能产品性能和可靠性下降.在器件封装设计时增加静电吸收电路，可有效降低静电损伤风险。本附录推荐一种典型静电防护电路，有效吸收静电抑制瞬态电压，保护芯片免受损伤。可在器件设计和制造过程中参考使用。C.2聆电防护电路紫外发射二极管静电防护电路由紫外发射二极管与静电（ESD）防护器件并联构成，静电（ESD）防护器件分为单向静电（ESD）防护器件和双向静电（ESD）防护器件，可任选其中一种。图C.1给出了上述两种方案的参考电路图，其中，a）为单向静电（ESD）防护方案，b）为双向静电（ESD）防护方案。a）单向除电（ESD）防护方案b）双向粉电（ESD）防护方案说明：DkD2紫外发射二极管；Zl单向静电（ESD）防护舞件（如：齐纳二极管）»Z2双向静电（ESD）防护甥件（如：双向TVS管）.图C.1静电防护电路