http://www.oeg.co.jp/ NPI プレゼンテーション LEDデバイスの総合解析システム 2012年6月13日 信頼性技術事業部 中村 典子 © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 目 次 http://www.oeg.co.jp/ 1.会社概要 2.LEDの課題 3.LEDの総合評価概要 4.総合解析に用いられる主な手法と事例 ・故障解析 ・構造解析 ・熱過渡特性解析 ・信頼性試験（環境試験・全光束測定・演色性評価） ・新サービス開始（光特性評価） 5.その他のサービス ６.まとめ © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 2 目 次 http://www.oeg.co.jp/ 1.会社概要 2.LEDの課題 3.LEDの総合評価概要 4.総合解析に用いられる主な手法と事例 ・故障解析 ・構造解析 ・熱過渡特性解析 ・信頼性試験（環境試験・全光束測定・演色性評価） ・新サービス開始（光特性評価） 5.その他のサービス ６.まとめ © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 3 http://www.oeg.co.jp/ 沖エンジニアリング(株)会社概要 信頼性一般市場比率 ■創 立 １９７３年１２月 ６日 ■社 名 沖エンジニアリング株式会社（Oki Engineering Co.,Ltd） 沖 6.7 % 一般 44% ■ 資 本 金 1億円 （沖電気と関連会社９社が出資） 沖 56% 一般 93.3% ■ 社 員 数 約１１０名（2012年4月現在） 1997年 ESD評価・ソリューション ・電子部品のESD/Latch-up委託試験 ・実装ラインESD対策/コンサル ・ LSI-ESD/Latch-up保護設計 ・EMS保護対策、保護設計ｺﾝｻﾙ ・故障解析と対策提案 信頼性関連事業 信頼性評価・故障解析 ・部品(IC,電子部品,基板),ユニット,材料の 特性評価,耐環境試験等の信頼性評価,故障解析 ・Ｘ線ＣＴシステムによる断層像,立体像,多点断層像等の 多面的な観察技術 人体の 指先 電極 (ﾃﾞﾊﾞｲｽ) 2011年 環境関連事業 環境システム ・半導体製造排ガス処理装置,排水処理･ 回収再利用装置,水洗浄装置等の設計･施工･保全 静電気放電 半導体特性評価 ＥＭＣ試験・製品安全 ・半導体（パッケージ部品・ウエハ）の特性測定･評価 ・テストプログラム作成,テストベクタ作成／変換, 測定ボード設計／製作, プローブカード設計／製作 化学分析・環境測定 ・ＥＭＣ適合性評価（電磁波の測定） ・電磁波ノイズ対策 ・製品安全試験 ・公的試験所認定サイト（ＮＶＬＡＰ/ＴＩ/Ｔｌｅｆｉｃａｔｉｏｎ） ・ＲｏＨＳ指令の規制６物質の分析 ・有機／無機材料の金属成分分析 ・電子材料,工業原料等に含まれる微量成分分析 ・排ガス,廃水,一般水質の分析,測定 計測器の校正 ・電気計測機器／光計測機器／ＩＣテスタの校正 ・ＪＣＳＳ計測器校正認定事業者 ＧＣ-ＭＳ内部 分離ｶﾗﾑ 部品技術 電子部品の情報検索サイト COIN Serv-Net © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 4 http://www.oeg.co.jp/ 認定資格 ■ 国際資格 ・ ＩＥＣＱ独立試験所の認定取得 (ISO／IEC17025による) 認定 1988年11月29日 認定番号 RCJ-88T-01F ・ ＩＳＯ９００１:２０００の認証登録 登録 1998年2月23日 登録番号 QC97J1001（JACO） ・ ＩＳＯ１４００１:２００４の認証登録 登録 2005年12月28日 登録番号 EC99J2072（JACO） ■ 海外資格 ・ ISO/IEC17025:2005「ＥＭＣ・安全試験所」の認証取得 ・ ISO/IEC17025 「ＥＭＣ試験所」の認定取得 認定 2001年3月30日 認定番号 200519－0（ＮＩＳＴ/ＮＶＬＡＰ） ・ FCC（Federal Communications Commission) の登録 登録 ： 2008年 5月 13日 登録番号 468039 ■ 国内資格 ＩＥＣＱ独立試験所の認定取得 ■ＩＥＣＱ制度(IEC Quality Assessment System for Electronic Components) ＩＥＣにて品質保証された電子部品の 国際貿易を促進することを目的とした 国際認証制度。 その中で「独立試験所」は ISO/IEC17025:2005に基づいた品質認 証に関する試験・検査を実施する試験 所です。 • 公正で中立な第三者の立場で評価・解 析等を行い、国際的にも通用するデー タの提供。 ・ 計量法に基づく登録事業者および国際MRA対応認定事業者 • 外部へのお客様情報を漏洩できないよ 登録 2007年10月24日 登録番号 0055 うに、厳しい「秘密保持」が義務づけさ れています。 ・ 計量証明事業登録 登録 1976年 7月7日 登録番号 東京都計量検定所 595号 ・ 特定建設業の許可 登録 1983年12月5日 許可番号 東京都都知事許可 特12第68027号 ・ 作業環境測定機関登録 登録 1977年 5月2日 登録番号 東京労働基準局 13-12 作業環境測定法施行規則別表 第1号(鉱物性粉塵)／第3号（特定化学物質）／第4号（金属類）／第5号（有機溶剤） ・ VCCI（情報処理装置等電波自主規制協議会） 登録サイト 登録 1999年3月 31日 電界強度測定設備登録番号 R-912 R-223 電源ポート妨害電圧測定設備 登録番号 C-945、C-946、C-226 ・ JAB（公益法人 日本適合認定協会） 登録 2010年7月6日 認定番号 RTL03100 © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 5 目 次 http://www.oeg.co.jp/ 1.会社概要 2.LEDの課題 3.LEDの総合評価概要 4.総合解析に用いられる主な手法と事例 ・故障解析 ・構造解析 ・熱過渡特性解析 ・信頼性試験（環境試験・全光束測定・演色性評価） ・新サービス開始（光特性評価） 5.その他のサービス ６.まとめ © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 6 http://www.oeg.co.jp/ 2. 1 LEDの特長 長寿命 低消費電力 小型・軽量 環境有害物質なし LEDの優れた特徴 応答速度が速い 特徴 高配光性 熱放射が少ない 内容 メリット 低消費電力 白熱電球と比べ数分の1～1/10程度、 蛍光灯に対してもほぼ同等に近い発光効率 電力消費の削減。長期的にはランニングコスト を含めたトータルコストの削減につながる 環境有害物質を含まない LEDは半導体のため水銀、鉛などの 有害物質は含んでいない 産業廃棄物対策が必要ない RoHS指令もクリアすることができる 高配光性 面実装型のLEDは120°程度の配光を持つ 光の利用効率が高い 熱放射が少ない 可視光以外の放射をほとんど含まない 熱や光退色の問題で設置できなかった場所へ の使用が可能となる。 小型・軽量 光源が薄く、小さい 従来では出来なかったデザインの照明器具が 設計できる 応答速度が速い 点灯消光の応答速度が高く白熱電球の およそ10万倍のスピード 調光や点滅が自在にでき、 点滅は寿命に悪影響を及ぼさない 長寿命 寿命約4万時間を超える製品開発 メンテナンスフリーになる 高所・屋外等の取付困難な場所に好適 © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 7 http://www.oeg.co.jp/ 2. 2 LEDデバイスの問題点 大電力印加 発熱 高輝度発光 吸湿、外部環境雰囲気 発熱密度高 レンズ樹脂 樹脂の吸湿・変形 →ワイヤ断線 白色ＬＥＤ 多量の結晶欠陥 反射板 樹脂変質 →失透 チップ モールド樹脂 ●失透 ●ダイボンド層の剥離 ダ イ ボ ン ド 層 の 格子定数の不適合 熱ストレス剥離 →結晶欠陥多 リードフレーム ●ワイヤ断線 基板 結晶欠陥 ●発光効率の低下 ●電流リークパスの形成による焼損 © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. LEDの構造と課題 All rights reserved 8 http://www.oeg.co.jp/ 2. 3 LED総合評価の必要性 「長寿命」が謳われているLEDであるが、実際の市場では 初期不良率が高い、仕様より寿命が短いという問題が聞かれる なぜか？ LEDを含む一般の半導体素子は… 接合温度（Tj）の増加 → 寿命の短縮・故障率の増加（信頼性の低下） →接合温度をできるだけ下げる設計が重要となる さらに 発熱により、 パッケージ樹脂の変質、ワイヤの断線、チップの剥離、封止樹脂界面の剥離 等が引き起こされる可能性がある LEDの信頼性向上のためには、 故障解析・構造解析・熱解析・光特性解析・信頼性試験等 を包含した総合的な評価が必要 © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 9 目 次 http://www.oeg.co.jp/ 1.会社概要 2.LEDの課題 3.LEDの総合評価概要 4.総合解析に用いられる主な手法と事例 ・故障解析 ・構造解析 ・熱過渡特性解析 ・信頼性試験（環境試験・全光束測定・演色性評価） ・新サービス開始（光特性評価） 5.その他のサービス ６.まとめ © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 10 http://www.oeg.co.jp/ 3.1 LEDデバイスの総合評価 LED総合評価 品質・信頼性 故障・劣化要因 設計・開発 光学的特性 材料選定 分析 放熱性設計 熱解析 劣化 電気的特性 開放不良 高抵抗 リーク 短絡 正常 製品の品質・信頼性 初期品質評価 特性評価 ワイヤ等 素子・接合 周辺材料 観察 発熱解析 分析 構造解析 材料分析 観察 ・表面元素 ・状態分析 ・外観 ・透視 ・断面 © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. ・断面観察 ・表面観察 ・熱特性 ・光学特性 ・電気特性 信頼性試験 ・特殊環境試験 ・EMC （試験後は初期と同じ評価を実施） All rights reserved 11 目 次 http://www.oeg.co.jp/ 1.会社概要 2.LEDの課題 3.LEDの総合評価概要 4.総合解析に用いられる主な手法と事例 ・故障解析 ・構造解析 ・熱過渡特性解析 ・信頼性試験（環境試験・全光束測定・演色性評価） ・新サービス開始（光特性評価） 5.その他のサービス ６.まとめ © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 12 http://www.oeg.co.jp/ 4.1 一般的な故障解析のフロー 非破壊検査 故障原因究明に向け最適な 解析方法を提案します 外観検査 破壊検査 非破壊検査の情報から最適な 破壊解析を選択実施します 開封・内部検査 故障メカニズム推定 非破壊検査、破壊検査の 情報から故障メカニズムを 推定します 故障モード Open，short，Leakage・・・etc. 断面構造検査 電気的 特性検査 製造欠陥，電流パス跡・・・etc. 故障部位絞り込み解析 発熱解析 Ｘ線検査 発光解析 Ｘ線ＣＴ検査 超音波探査 故障要素 故障メカニズム推定 前工程，後工程，外的要因・・・etc. 故障解析結果から情報を フィードバックします 本質的対策 エッチバック解析 元素分析 使用条件，環境条件，製造条件などの変更 検証実験 実力確認，信頼性試験などの実施 © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 13 http://www.oeg.co.jp/ 4.1.1 LEDの故障解析事例1 LEDの電圧-電流特性（例） 0.10 I[mA] 0.05 0.00 Ir -0.05 Vf -0.10 -10 -5 0 5 V[V] ＬＥＤのＩ－Ｖ特性（ダイオード特性） ワイヤの断線 Ａｕワイヤの断線 マイクロＸ線ＣＴ装置による内部組立構造検査 開放特性 © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 14 http://www.oeg.co.jp/ 4.1.2 LEDの故障解析事例2 Ａｕワイヤの断線 ・Ｘ線検査による内観確認したところ、ワイヤーリード部の直上断線を確認 ・原因：ワイヤボンディング工程時の応力 粒界割れ イオンミリング加工による断面構造観察 © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 15 目 次 http://www.oeg.co.jp/ 1.会社概要 2.LEDの課題 3.LEDの総合評価概要 4.総合解析に用いられる主な手法と事例 ・故障解析 ・構造解析 ・熱過渡特性解析 ・信頼性試験（環境試験・全光束測定・演色性評価） ・新サービス開始（光特性評価） 5.その他のサービス ６.まとめ © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 16 http://www.oeg.co.jp/ 4.2 構造解析 ＬＳＩプロセス診断 診断手順 自動車・電力・通信・宇宙・航空など 高信頼性システムメーカー共通の課題 １．評価項目の決定 2. 観察 3. データベース比較 4. 診断 宇宙航空研究開発機構(JAXA)殿 と共同開発 （民生用半導体の宇宙部品選別法） 電気的に良品であるデバイスの内在欠陥を検出し欠陥レベルの判定基準に 基づきデバイスの品質評価を行う © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 17 http://www.oeg.co.jp/ 4.2.1 LEDの良品構造解析事例1 パッシベーションクラック が観察される ピンホールやパッシベーションクラックを通して外部から湿気やＮａ＋イオン等が浸入すると、配線腐食等の不具合原因となる © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 18 http://www.oeg.co.jp/ 4.2.2 LEDの良品構造解析事例2 ＳｉＯ InO（透明電極） GaN エピ成長層に高密度の 貫通転位が検出される GaN InGaN／GaN（MQW層） GaN Al2O3 白色ＬＥＤ（窒化物半導体）はサファイア基板上にヘテロエピタキシャルで 実現されているが、基板と成長層の格子定数差等で高密度の貫通転位が残存する。 ＭＱＷ層（発光層）の貫通転位は発光効率低下の主要因となる サファイア界面の欠陥 →成長して貫通転位へ 貫通転位の密度が高い場合、発光効率が低下したり、外部汚染侵入に伴う信頼性の低下が懸念される © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 19 目 次 http://www.oeg.co.jp/ 1.会社概要 2.LEDの課題 3.LEDの総合評価概要 4.総合解析に用いられる主な手法と事例 ・故障解析 ・構造解析 ・熱過渡特性解析 ・信頼性試験（環境試験・全光束測定・演色性評価） ・新サービス開始（光特性評価） 5.その他のサービス ６.まとめ © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 20 http://www.oeg.co.jp/ 4.3 熱過渡解析の概略 過渡熱解析測定法はＪＥＤＥＣスタンダードＪＥＳＤ５１－１４として制定 旧来手法 素子 発熱 熱過渡解析 素子 チップ 発熱 ダイボンド 近年車載品を初めとしたパワーデバイス、 高速・高性能化CPU、高輝度LED等、 発熱量の大きいデバイスが増加している 本サービスは放熱性向上の為の熱設計に、 熱抵抗を、簡便且つ高精度に測定します。 ダイパッド アウトプット； 対象素子全体の熱抵抗 素子内全体の熱抵抗 熱容量 [Ｗｓ/℃] ダイボンド アウトプット； 各構造部それぞれの熱抵抗 構造材毎に熱伝導が異なる為、 熱過渡変化から構造情報が判る 素子外 ダイパッド チップ 熱抵抗[℃/Ｗ] 熱抵抗の大きい箇所に特化し、 不良解析、材質改良、品質管理等に適用 = 国内初の熱過渡解析のサービス = © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. 熱の伝わり易さが傾きで表される ●熱が伝わりづらい ＝熱抵抗が高い ⇒ 傾きが小さい （ボンド剤、グリス等） ●熱が伝わり易い ＝熱抵抗が低い ⇒ 傾きが大きい （金属、Ｓｉチップ等） 熱過渡解析法による熱抵抗測定により、 旧来手法ではできなかった各構造部 それぞれの熱特性を評価可能 All rights reserved 21 http://www.oeg.co.jp/ 4.3.1 LEDの熱過渡解析事例（目的） ●パワーＬＥＤの実装用部材評価 内容；パワーＬＥＤ実装用部材の水準評価 目的；パワーＬＥＤの実装に際して使用する部材の選定を行う 応用；熱伝導材メーカの、熱伝導材水準評価 パワーＬＥＤ 実装部材水準 放熱フィン 水準①；熱伝導材 無し 水準②；放熱グリス 水準③；絶縁シート 旧来手法でこの評価を行うと、 ・熱電対の埋め込み加工が必要 ・熱電対を通しての放熱もデータに含まれてしまう 等のデメリットがあったが、熱過渡解析法ではこれらの問題は発生しない。 © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 22 http://www.oeg.co.jp/ 4.3.2 LEDの熱解析事例（結果） ●パワーＬＥＤの実装評価；結果 バラツキ評価（ｎ＝１０） パワーLED熱特性 追加 解析 1 E+ 0 4 1 E+ 0 3 Cth [Ws/ K] LED内 熱抵抗 増 1 E+ 0 1 1 E+ 0 0 Cth[Ws/℃] 1 E+ 0 5 1 E+ 0 2 バラツキ 1.E+05 1.E+03 1.E+01 1.E-01 1.E-03 ＬＥＤ内 1.E-05 1 E- 0 1 放熱フィンのみ 1 E- 0 2 1 E- 0 3 1 E- 0 4 絶縁シート水準 1 E- 0 5 5 10 15 Rth [K/ W] 20 25 30 絶縁シートを使用することにより、熱抵抗が大幅に増加 していることが確認された。 5 10 15 Rth[℃/W] 放熱グリス水準 LED外 0 0 「放熱フィンのみ」水準でサンプル数を増 やして評価を行った ⇒評価の結果、同一製品内（全て良品） でもわずかなバラツキが見られた ⇒作り込み品質のバラツキ評価に応用 可能である 透過X線観察により ダイボンド材のボイド 量等が確認できる 【熱抵抗】 放熱グリス水準 ＜ 放熱フィンのみ ≪ 絶縁シート水準 熱過渡解析結果の検証 透過Ｘ線観察像 © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 23 目 次 http://www.oeg.co.jp/ 1.会社概要 2.LEDの課題 3.LEDの総合評価概要 4.総合解析に用いられる主な手法と事例 ・故障解析 ・構造解析 ・熱過渡特性解析 ・信頼性試験（環境試験・全光束測定・演色性評価） ・新サービス開始（光特性評価） 5.その他のサービス ６.まとめ © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 24 http://www.oeg.co.jp/ 4.4 信頼性試験メニュー 試験項目 着目箇所 故障例 特性変動、 特性劣化、 熱衝撃試験 はんだ接合部、接着部 はんだクラック、接着剥離 高温連続 特性劣化、 特性変動、外観 動作試験 外観異常 高温高湿 特性劣化、絶縁不良、 特性変動、外観 通電試験 マイグレーション、接着剥離 温湿度 特性変動、構成部材、 特性劣化、 サイクル試験 シール部への影響 外観異常 評価方法 電気・光学特性、 外観、断面観察 使用試験機 熱衝撃槽 外観、電気・光学特性 恒温槽 電気・光学特性、 外観基板観察 恒温恒湿槽 外観、電気・光学特性 恒温恒湿槽 衝撃試験 特性変動、外観 特性劣化、変形、破損 外観、電気・光学特性 衝撃試験機 振動試験 特性変動、外観 特性劣化、変形、破損 外観、電気・光学特性 振動試験機 自然落下試験 特性変動、外観 特性劣化、変形、破損 外観、電気・光学特性 落下試験機 塩水噴霧試験 金属腐食 金属腐食 外観 塩水噴霧槽 ガス腐食試験 金属・LED素子腐食 光束低下、金属腐食 IP試験 製品内部への異物侵入 内部への侵入、短絡 © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. 外観、電気・光学特性、 ガス腐食試験機 表面分析 耐塵試験機 外観、動作確認 耐水試験機 All rights reserved 25 http://www.oeg.co.jp/ 4.4.1 耐環境試験 試験項目：温湿度サイクル試験 試験目的(例)：温湿度変化に対する耐性 試験条件(例)：-10℃⇔60℃90％RH/24時間/cyc 10cyc 試験規格(例)：JIS C 60068-2-38 使用機器：恒温恒湿槽 熱衝撃試験機 はんだ接合部のクラック等の温度変化 に伴う膨張収縮のストレスによる材料 の劣化などを評価 © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 26 http://www.oeg.co.jp/ 4.4.2 特殊環境試験機 塩水噴霧試験機 海上・海岸地域における金属の 塩害による腐食を試験 オゾンウェザーメーター ゴムやプラスチックに対する 耐オゾン性（クラック発生有無）試験 © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 27 http://www.oeg.co.jp/ 4.4.3 特殊環境試験機 IP試験（電気機械器具の外郭による保護等級試験） IP(International Protection)とは、電気機械器具の外郭への異物/ホコリや水に対する保護等級です 耐塵試験機 ＩＰ５Ｘ：粉じんからの保護 ＩＰ６Ｘ：完全な防じん構造 © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. 耐水試験機（ＩＰ試験例） ＩＰＸ１／２：滴下水に対する保護 ＩＰＸ３／４：シャワー水に対する保護 ＩＰＸ５／６：噴射水に対する保護 ＩＰＸ７／８：浸漬に対する保護 ＩＰＸ９ ：高圧洗浄に対する保護 All rights reserved 28 http://www.oeg.co.jp/ 4.4.4 特殊環境試験機 試験項目：腐食ガス試験(硫化水素ガス試験) 試験目的(例)：LED用封止材(シリコーン)の 硫黄系ガス透過による電極腐食評価 試験条件(例)：硫化水素(H2S) 10～15ppm， 温度25℃，相対湿度75%RH， 504時間 試験規格(例)：JIS C 60068-2-43 使用機器：ガス腐食試験機 © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 29 http://www.oeg.co.jp/ 4.4.5 特殊環境試験例（硫化水素ガス暴露試験結果） 硫化試験前 光束 約40% 低下 リードフレームの変色 硫黄が検出 硫化試験後 リードフレーム表面（Ag）の硫化が観察される →電気的な接続の障害だけでなく、変色により光量の低下を引き起こす © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 30 目 次 http://www.oeg.co.jp/ 1.会社概要 2.LEDの課題 3.LEDの総合評価概要 4.総合解析に用いられる主な手法と事例 ・故障解析 ・構造解析 ・熱過渡特性解析 ・信頼性試験（環境試験・全光束測定・演色性評価） ・新サービス開始（光特性評価） 5.その他のサービス ６.まとめ © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 31 http://www.oeg.co.jp/ 4.5 光部品・製品の光測定評価サービス 全光束測定システムは、ＩＥＳＮＡ（北米照明学会：Illuminating Engineering Society of North America）とＮＩＳＴ（アメリカ合衆国国立標準研究所：National Institute of Standards and Technology）が定めた ＬＥＤ・照明器具等の測定規格LM-78，LM79に準拠し、配光分布２π・４πの両測定が可能です。 光特性評価システムラインナップ 高精度全光束測定システム 型名 既存 TERALED 新規 LMS-760 積分球サイズ １０インチ（Φ300mm） ７６インチ（Φ1930mm） 最大出力 ～2W ～5000W 全光束 0.01lm 6lm（青）～ 最大サンプルサイズ Φ25mm Φ1230mm 分光器 波長範囲 390～780nm 350～1050nm 温度制御 15～90℃ 無し（検討可能） 測定項目 全放射束F［W］ 色度座標 （CIE1931xyz） 全光束F［Im］ ※熱過渡測定併用可能 順方向電圧 K-Factor 電力変換効率WPO［%］ 発光効率Eff.［lm/W］ 暗順応束S.F［lm］ 分光放射束［W/nm］ 色度座標（CIE1931xyz） 全光束F［Im］ ピーク波長［nm］ 半値全幅FWHM［nm］ 相関色温度［K］ 重心波長［nm］ 純度［%］ 演色評価数CRIRa,R1～R14 ※写真提供：オプトシリウス社 Ⅰ 積分球サイズ（Labsphere社製） 内径７６インチ（Φ１９３ｃｍ） 測定対象デバイス ＬＥＤデバイス，LEDアレイ，ＬＥＤ電球，ＬＥＤ照明器他，各種光源等 測定項目 Ⅱ 分光放射束，ピーク波長，ドミナント波長，半値全幅，全光束，相関色温度，重心波長，純度，演色評価他 性能 放射エネルギー：～5,000W，測定範囲：６lm～，測定波長範囲：350～1050nm 分解能：＜1.5nm LED全光束測定システム（現在運用中） ・LED単体の信頼性評価（LM-80対応）に於ける光特性評価 ・パワーLEDの光学特性及び熱特性評価 ・販売価格：カスタマイズプライス（ご相談下さい） 全光束測定システム（６月２０日～サービス開始） ・ＬＥＤ他、光製品全般の全光束とスペクトルを高精度測定評価 ・販売価格：カスタマイズプライス（ご相談下さい） 大型光製品の光特性評価をサポートします © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 32 目 次 http://www.oeg.co.jp/ 1.会社概要 2.LEDの課題 3.LEDの総合評価概要 4.総合解析に用いられる主な手法と事例 ・故障解析 ・構造解析 ・熱過渡特性解析 ・信頼性試験（環境試験・全光束測定・演色性評価） ・新サービス開始（光特性評価） 5.その他のサービス ６.まとめ © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 33 http://www.oeg.co.jp/ 5.1 EMC試験 EMC（電磁的両立）測定・認証 ＥＭI試験(エミッション） EMCソリューション ＥＭS試験(イミュニティ） 伝導ノイズ： 放射ノイズ： (CISPR11) (CISPR11) 放射性(61000-4-3) 被試験機の電源端子 等に誘起される伝導 ノイズ 被試験機から 空間に輻射さ れる放射ノイズ 雷ｻｰｼﾞ(61000-4-5) 電源高調波/フリッカ (IEC61000-3-2/3-3) 電源周波数の整数倍で現 れる伝導性高調波や、電 源の電圧変動（ちらつき） 静電気 (61000-4-2) 商用磁界 (61000-4-8) 伝導性 (61000-4-6) 限度値により規程 © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. ﾃﾞｨｯﾌﾟ瞬停 (61000-4-11) ﾊﾞｰｽﾄ(61000-4-4) 誤動作判定基準による評価 All rights reserved 34 http://www.oeg.co.jp/ 5.1.1 EMC試験（放射エミッション試験例） 現在ＬＥＤ照明に対する無線妨害波の規格はないが、一般照明機器用の規格CISPR15とVCCIで測定を実施 試験条件 ・試験規格：CISPR15＋VCCI ・電源電圧：100V/50Hz [dB (μ V/m)] 70 CISPR15 （照明機器） 測定距離 （ｍ） 10 60 国内規格：VCCI 測定距離 （ｍ） 国際規格：CISPR15 Level 37 30 限度値 （ dBμV/m) 30-230 QP：30 230-300 QP：37 参考：VCCI （情報機器） 50 40 周波数 （MHz) 周波数 （MHz) 10 30 限度値 （ dBμV/m) Class A Class B 30-230 QP：40 QP：30 230-1000 QP：47 QP：37 1000-3000 PK：76 AV：56 PK：70 AV：50 3000-6000 PK：80 AV：60 PK：74 AV：54 3 20 10 白熱電球 0 30.00 50.00 100.00 500.00 Frequency ９メーカ９品目中 ： 不適合 ２品目 ＝ 対策が必要 A ： ｸﾗｽB以外の装置 B ： 主に家庭環境で使用する装置 Class 1000.0 [M Hz] 電気用品安全法 （第6章） 測定距離 （ｍ） 周波数 （MHz) 限度値 （ dBμV/m) 10 30-1000 QP：30 従来照明（白熱電球）は、ノイズが発生しない、一方でLED型電球は、構造特性上（電源内蔵）ノイズが発生する © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 35 http://www.oeg.co.jp/ 5.1.2 EMC試験（伝導エミッション試験例） 現状国内規格では150kHz以下での規格要求がない為、一般照明機器の国際規格で実施 [dB (μ V)] 120 110 試験条件 ・試験規格：CISPR15 ・電源電圧：100V/50Hz 110 国際規格:CISPR15 100 90 90 80 80 国内規格：VCCI 66 Level 70 60 56 56 60 限度値QP：準尖頭値 限度値AV：平均値 50 40 30 20 10 白熱電球 0 0.009 © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. ９メーカ９品目中 ： 不適合 ９品目＝対策が必要 0.100 1.000 Frequency 10.000 30.000 [M Hz] All rights reserved 36 http://www.oeg.co.jp/ 5.2 製品安全試験 製品安全＝危険要因を除去 危険の要因 ① 感電 （漏れ電流など） ② エネルギーによる危険 （残留電荷） ③ 熱危険 （火傷防止） ④ 火災 ⑤ 機械的危険 （指挟み、転倒など） ⑥ 放射線の危険 （X線など） ⑦ 化学的危険 （薬品など） 筐体 ② エネルギー ③ 熱危険 ④ 火災 ① 感電 ⑦ 化学的危険 ⑤ 機械的危険 © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. ⑥ 放射線 All rights reserved 37 目 次 http://www.oeg.co.jp/ 1.会社概要 2.LEDの課題 3.LEDの総合評価概要 4.総合解析に用いられる主な手法と事例 ・故障解析 ・構造解析 ・熱過渡特性解析 ・信頼性試験（環境試験・全光束測定・演色性評価） ・新サービス開始（光特性評価） 5.その他のサービス ６.まとめ © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 38 http://www.oeg.co.jp/ 6 まとめ 「 LEDデバイスの総合解析システム」についてご紹介させて頂きました ・電子部品についての多くの解析事例をベースとし、その評価技術をLEDに応用した、 故障解析および良品構造解析 ・熱過渡特性評価と光学特性測定を組み合わせた、高精度の特性評価 ・特殊環境試験、EMC試験等、多岐にわたる信頼性評価 OEGは長年に渡る蓄積した豊富な知識と確かな技術を LEDの解析にも応用し、材料から照明に至るまで 安心して利用して頂ける品質作りにワンストップで対応しています。 © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 39 http://www.oeg.co.jp/ ご清聴いただき、ありがとうございました 》お問合せ先 □ 信頼性技術事業部 故障解析グループ □ TEL：03-5920-２３５４ □ 担当：中村 典子 □ E-mail： [email protected] □ URL： http://www.oeg.co.jp/ ご連絡をお待ちしております © Copyright 2012 Oki Engineering Co., Ltd. All rights reserved 40
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