GBT 15651.13-2026 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标准立项发展报告

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标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Semiconductordevices—Part5-13:Optoelectronicdevices—HydrogensulphidecorrosiontestforLEDpackages摘要随着LED照明与显示技术在户外、工业及高污染环境中的广泛应用，LED封装器件长期暴露于含硫化氢（H₂S）等腐蚀性气体的环境中，其可靠性问题日益凸显。为统一LED封装硫化氢腐蚀试验的方法与评价准则，我国制定并发布了国家标准GB/T15651.13-2026《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》。本报告对该标准的立项背景、编制原则、标准结构与技术内容进行了系统梳理与阐释，重点分析了该标准与IEC60747-5-13等国际标准的协调一致性，剖析了试验装置设计要求、试验条件参数选取及失效判据等技术要点。报告指出，该标准的发布实施填补了国内LED封装抗硫化氢腐蚀试验方法标准的空白，对指导LED封装工艺改进、提升产品在严苛环境下的长期可靠性、规范市场有序竞争具有重要支撑作用。同时，本报告对该标准实施后可能面临的验证与拓展方向作出了展望。关键词：半导体器件；光电子器件；LED封装；硫化氢腐蚀试验；可靠性；国家标准；IEC协调AbstractWiththewideapplicationofLEDlightinganddisplaytechnologiesinoutdoor,industrial,andhighlypollutedenvironments,thereliabilityissuesofLEDpackagesexposedtocorrosivegasessuchashydrogensulphide(H₂S)overextendedperiodshavebecomeincreasinglyprominent.TounifythemethodsandevaluationcriteriaforhydrogensulphidecorrosiontestingofLEDpackages,ChinahasformulatedandreleasedthenationalstandardGB/T15651.13-2026,*Semiconductordevices—Part5-13:Optoelectronicdevices—HydrogensulphidecorrosiontestforLEDpackages*.Thisreportsystematicallyreviewstheprojectbackground,formulationprinciples,standardstructure,andtechnicalcontentofthisstandard,withemphasisonitsconsistencywiththeinternationalstandardIEC60747-5-13.Keytechnicalaspectsincludingtestapparatusdesignrequirements,testconditionparameters,andfailurecriteriaareanalyzedindetail.ThereportindicatesthatthereleaseandimplementationofthisstandardfillsthedomesticgapinstandardizedtestingmethodsforLEDpackageresistancetohydrogensulphidecorrosion,whichisofcriticalsignificanceforguidingLEDpackageprocessimprovement,enhancinglong-termreliabilityinharshenvironments,andregulatingorderlymarketcompetition.Futuredirectionsforverificationandexpansionaftertheimplementationofthisstandardarealsodiscussed.Keywords:semiconductordevices;optoelectronicdevices;LEDpackages;hydrogensulphidecorrosiontest;reliability;nationalstandard;IECharmonization1引言发光二极管（LED）凭借其高效率、长寿命、快响应等突出优势，已全面渗透到通用照明、汽车照明、户外显示、景观亮化、安防监控、信号指示等众多应用领域。随着LED器件应用场景的不断拓展，特别是户外与工业场景的持续增加，LED封装器件在服役过程中不可避免地暴露于含硫、含氯等腐蚀性气氛环境中，由此引发的硫化银（Ag₂S）等腐蚀产物导致的芯片电极硫化、键合丝断裂、反射层变色失效等问题，已成为制约LED器件长期可靠性的重要因素之一。硫化氢（H₂S）是大气中典型的腐蚀性气体，广泛来源于工业废气排放、汽车尾气、污水处理及某些特殊环境（如硫化矿山、橡胶制品释放等）。当LED封装中使用的含银材料（如银反射层、银基固晶胶、镀银铜框架等）暴露于含H₂S的气氛中时，银离子与硫离子发生化学反应生成硫化银，导致反射层反射率显著下降、欧姆接触退化，最终表现为光通量维持率衰减、色温漂移甚至器件失效。然而，长期以来，我国在LED封装抗硫化氢腐蚀性能评价方面缺少统一的国家标准，各企业、检测机构大多参照国外标准或企业内部规范执行，导致试验条件不统一、试验结果可比性差、产品质量水平参差不齐。为解决上述问题，全国半导体器件标准化技术委员会组织相关单位开展标准研制工作，制定并发布了GB/T15651.13-2026《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》。本报告对该标准的立项背景、编制原则、标准结构与技术内容进行系统阐释，为相关单位正确理解和使用该标准提供参考。2标准立项背景与编制依据2.1行业需求分析当前，LED产业面临由“规模扩张”向“质量提升”转型的关键时期，产品可靠性已成为衡量企业核心竞争力的关键指标。据行业统计，LED户外照明及显示产品的售后故障中，因硫化腐蚀导致的失效占比逐年上升。国内主流LED封装企业在出口欧美等市场时，经常遭遇客户依据IEC等国际标准提出的硫化氢腐蚀试验要求。由于此前国内尚无对应的国家标准，企业在试验方法选择、判定基准确定等方面处于被动地位，亟需建立统一的试验方法标准。2.2国际标准对接需求国际电工委员会（IEC）已发布IEC60747-5-13标准，对LED封装的硫化氢腐蚀试验方法作出规定。我国作为IEC成员国和全球最大的LED封装生产基地，有必要将IEC标准转化为我国标准，以满足国际贸易与技术交流的需要，同时结合国内产业实际，对标准内容加以细化和完善。GB/T15651.13-2026的制定，充分采用了IEC60747-5-13国际标准的先进技术内容，同时兼顾了国内LED封装产业的技术水平和测试能力条件。2.3法规政策依据本标准的编制主要依据以下法律法规和政策文件：依据《中华人民共和国标准化法》确立的标准化工作基本原则，推动自主创新与技术标准融合发展；落实《国家标准化发展纲要》提出的“标准化与科技创新互动发展”及“提升标准国际化水平”的战略部署；参照国家标准化管理委员会关于采用国际标准管理的相关办法，确保标准制定的规范性和国际协调性。3标准编制原则3.1协调一致性原则本标准的编制坚持与IEC60747-5-13国际标准保持技术内容协调一致，确保按照本标准试验所得的测试结果与国际通行方法的测试结果具有可比性。同时，标准在结构编排、术语定义、试验方法表述等方面与GB/T15651系列其他部分保持衔接统一，避免标准之间的交叉矛盾。3.2科学性原则LED封装的硫化氢腐蚀是一个涉及材料学、电化学、热力学等多学科交叉的复杂过程。标准编制过程中，起草组广泛收集并分析了国内外相关研究成果和失效案例，对试验温度、气体浓度、相对湿度、试验时长等关键参数的确定进行了充分的试验验证，确保标准技术指标设置的合理性和科学性。3.3可操作性原则标准在满足试验科学性的前提下，兼顾了试验设备的经济性和试验操作的便捷性。对于试验装置的关键部件（如试验箱体、气体供给系统、尾气处理装置等），标准给出了明确的技术要求，同时避免过度约束具体结构形式，为企业根据自身条件配置试验设备留出合理的灵活空间。3.4时效性与前瞻性原则LED封装材料和工艺技术水平持续提升，对腐蚀试验方法也不断提出新要求。标准编制在立足当前技术水平和产业需求的基础上，适度兼顾技术发展趋势，为标准未来的修订预留接口和空间。4标准结构与适用范围4.1标准编号及性质本标准编号为GB/T15651.13-2026，所属标准体系为中国国家标准。其发布机构为国家标准化管理主管部门，归类于“其他半导体分立器件”领域。标准于2026年2月27日发布，并将于2026年6月1日正式实施。标准性质为推荐性国家标准（GB/T）。4.2标准体系定位4.3主要技术内容概述标准的主要技术内容包括：适用于LED封装器件在含硫化氢气氛环境下进行腐蚀试验的方法、试验装置的技术要求、试验条件的设置、试验程序的规范及失效判据的确定等。5标准主要技术内容解析5.1规范性引用文件标准中规范性引用了若干基础性标准文件，主要包括半导体器件相关术语标准、光电子器件测试方法标准、环境试验方法标准等，这些引用文件为标准中涉及的术语定义、试验条件及测试方法提供了基础支撑。5.2术语和定义标准对LED封装硫化氢腐蚀试验中所涉及的特定术语进行了界定，如“LED封装”“硫化氢腐蚀”“光通量维持率”“硫化”等，为试验操作和结果评价提供了统一的概念基础。5.3试验原理本标准规定的硫化氢腐蚀试验原理为：在一定温度、湿度和硫化氢气体浓度的受控环境中，将LED封装试样暴露于含H₂S气氛中持续规定时间，以加速模拟LED封装在实际服役环境中可能遭受的硫化物腐蚀过程。通过比较试验前后试样的光电参数变化，评价LED封装材料的抗硫化氢腐蚀能力。5.4试验装置要求标准对硫化氢腐蚀试验装置提出了明确的技术要求，主要包括：试验箱体的材料应与硫化氢气体不发生化学反应，箱体应具有良好的密封性能以保证气体浓度稳定；箱体内应配备温湿度控制系统，能够将温度维持在设定值±2℃范围内、相对湿度维持在设定值±5%范围内；气体供给系统应能够精确控制H₂S气体的流量与浓度；尾气处理系统应能有效吸收排出气体中的残余H₂S，确保排放安全。5.5试验条件标准规定了LED封装硫化氢腐蚀试验的推荐试验条件。试验温度的选取应兼顾加速腐蚀效果与模拟实际工况的代表性；H₂S气体浓度是决定腐蚀速率的最关键参数之一，浓度过高可能导致腐蚀机理发生改变，浓度过低则试验周期过长、加速效果不明显；相对湿度对硫化氢腐蚀过程具有显著影响，湿度环境的选择需考虑实际服役环境的多样性。标准在充分试验验证的基础上给出了合理的技术参数范围，同时可根据产品应用环境和试验目的适当调整试验条件，但需在试验报告中予以明确说明。5.6试验程序标准对硫化氢腐蚀试验的程序步骤进行了系统规范，主要包括：试样准备（包括外观检查、初始光电参数测量等）、试样安装（试样在试验箱内应合理布局，确保各试样暴露条件一致）、试验条件设定与稳定、试验过程监控（定时记录箱体内温湿度和气体浓度等关键参数）、试验终止与试样取出、试验后处理及参数测量等环节。5.7失效判据与试验报告标准规定了试验后LED封装合格与否的判定依据，主要考察试样在硫化氢气氛中暴露一定时间后，其电学性能（如正向电压、反向漏电流）和光学性能（如光通量、色坐标）相较于试验前的变化幅度是否超出规定的允许范围。若试样出现可观察到的物理损伤，如引线框架或键合丝出现明显硫化变色、封装材料开裂、反射层变色或分层等，也可判定为失效。试验报告的内容要求包括：试验样品信息（产品型号、批次、数量等）、试验条件（温度、湿度、H₂S浓度、试验时长等）、试验设备信息、试验结果数据、失效判定结论等。6标准实施与行业影响GB/T15651.13-2026的发布与实施将对我国LED封装产业产生深远影响，主要体现在以下方面：促进LED封装产品可靠性的提升。该标准为LED封装企业提供了一套科学、统一的试验方法，使企业能够在产品研发阶段就开展抗硫化氢腐蚀能力的验证与优化，从而针对LED封装中易受硫化腐蚀的薄弱环节进行材料和工艺改进，提升产品的环境适应性和长期可靠性。推动LED封装行业标准的规范化。统一的国家标准有助于各企业在同一尺度下评价产品质量，避免因试验条件差异导致的质量争议。支撑LED产品国际竞争力的提升。本标准的制定充分参考了IEC60747-5-13国际标准，实现了与国际贸易中通行技术规则的协调一致。7主要起草单位简介本标准的主要起草单位包括半导体器件标准化技术归口单位、国内领先的LED封装制造企业和第三方检测机构等。以下对国内LED封装领域的领军企业之一——木林森股份有限公司（以下简称“木林森”）参与本标准制定的情况作简要介绍。木林森股份有限公司成立于1997年，总部位于广东省中山市，是中国LED封装行业规模最大的企业之一，也是全球重要的LED封装及应用产品制造商。公司主营LED封装器件及LED照明产品的研发、生产与销售，产品广泛应用于通用照明、汽车照明、显示屏、背光源等领域，销售网络覆盖全球主要市场。作为国内LED封装领域的标杆企业，木林森在LED器件可靠性研究方面积累了丰富的技术经验与测试数据，尤其在LED硫化失效机理研究、抗硫材料的开发与筛选、可靠性试验方法学等方面拥有深厚的技术储备。在参与GB/T15651.13-2026的起草工作中，木林森主要承担了以下工作：其一，提供LED封装硫化氢腐蚀的失效案例和试验数据，为标准中试验条件参数范围的确定提供数据支撑；其二，参与标准中试验装置要求和试验程序的技术研讨；其三，承担了部分验证性试验工作，对不同材料和结构的LED封装样品在不同试验条件下进行对比试验，为标准技术内容的合理性提供试验验证。此外，木林森依托自身在ISO17025体系下的认可实验室，在标准草案的验证过程中发挥了重要作用，并为标准发布后的宣贯实施积累了实践经验。8结论与展望GB/T15651.13-2026《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》国家标准的发布实施，填补了我国LED封装抗硫化氢腐蚀试验方法标准的空白。该标准在技术内容上与国际标准IEC60747-5-13保持协调一致，在试验装置要求、试验条件