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LED芯片知识大解密

时间:2016-02-24 浏览:

1、LED芯片为什么要分成诸如8mil、9 mil、…,13∽22 mil,40 mil等不同尺寸?尺寸大小对LED光电性能有哪些影响?


LED芯片大小根据功率可分为小功率芯片、中功率芯片和大功率芯片。根据客户要求可分为单管级、数码级、点阵级以及装饰照明等类别。至于芯片的具体尺寸大小是根据不同芯片生产厂家的实际生产水平而定,没有具体的要求。

 

只要工艺过关,芯片小可提高单位产出并降低成本,光电性能并不会发生根本变化。芯片的使用电流实际上与流过芯片的电流密度有关,芯片小使用电流小,芯片大使用电流大,它们的单位电流密度基本差不多。

 

如果10mil芯片的使用电流是20mA的话,那么40mil芯片理论上使用电流可提高16倍,即320mA。但考虑到散热是大电流下的主要问题,所以它的发光效率比小电流低。另一方面,由于面积增大,芯片的体电阻会降低,所以正向导通电压会有所下降。

2、 LED大功率芯片一般指多大面积的芯片?为什么?

用于白光的LED大功率芯片一般在市场上可以看到的都在40mil左右,所谓的大功率芯片的使用功率一般是指电功率在1W以上。由于量子效率一般小于20?大部分电能会转换成热能,所以大功率芯片的散热很重要,要求芯片有较大的面积。

3、 制造GaN外延材料的芯片工艺和加工设备与GaP、GaAs、InGaAlP相比有哪些不同的要求?为什么?

普通的LED红黄芯片和高亮四元红黄芯片的基板都采用GaP 、GaAs等化合物半导体材料,一般都可以做成N型衬底。采用湿法工艺进行光刻,最后用金刚砂轮刀片切割成芯片。

 

GaN 材料的蓝绿芯片是用的蓝宝石衬底,由于蓝宝石衬底是绝缘的,所以不能作为LED的一个极,必须通过干法刻蚀的工艺在外延面上同时制作P/N两个电极并且还 要通过一些钝化工艺。由于蓝宝石很硬,用金刚砂轮刀片很难划成芯片。它的工艺过程一般要比GaP 、GaAs材料的LED多而复杂。

4、“透明电极”芯片的结构与它的特点是什么?

所谓透明电极一是要能够导电,二是要能够透光。这种材料现在最广泛应用在液晶生产工艺中,其名称叫氧化铟锡,英文缩写ITO,但它不能作为焊垫使用。

 

制作时先要在芯片表面做好欧姆电极,然后在表面覆盖一层ITO再在ITO表面镀一层焊垫。这样从引线上下来的电流通过ITO层均匀分布到各个欧姆接触电极上,同时ITO由于折射率处于空气与外延材料折射率之间,可提高出光角度,光通量也可增加。

5、 用于半导体照明的芯片技术的发展主流是什么?

随着半导体LED技术的发展,其在照明领域的应用也越来越多,特别是白光LED的出现,更是成为半导体照明的热点。但是关键的芯片、封装技术还有待提高,在芯片方面要朝大功率、高光效和降低热阻方面发展。

 

提 高功率意味着芯片的使用电流加大,最直接的办法是加大芯片尺寸,现在普遍出现的大功率芯片都在1mm×1mm左右,使用电流在350mA。由于使用电流的 加大,散热问题成为突出问题,现在通过芯片倒装的方法基本解决了这一文题。随着LED技术的发展,其在照明领域的应用会面临一个前所未有的机遇和挑战。

6、 什么是“倒装芯片(Flip?Chip)”?它的结构如何?有哪些优点?

蓝光LED通常采用Al2O3衬底,Al2O3衬底硬度很高、热导率和电导率低,如果采用正装结构,一方面会带来防静电问题,另一方面,在大电流情况下散热也会成为最主要的问题。

 

同时由于正面电极朝上,会遮掉一部分光,发光效率会降低。大功率蓝光LED通过芯片倒装技术可以比传统的封装技术得到更多的有效出光。

现在主流的倒装结构做法是:首先制备出具有适合共晶焊接电极的大尺寸蓝光LED芯片,同时制备出比蓝光LED芯片略大的硅衬底,并在上面制作出供共晶焊接的金导电层及引出导线层(超声金丝球焊点)。

 

然后,利用共晶焊接设备将大功率蓝光LED芯片与硅衬底焊接在一起。这种结构的特点是外延层直接与硅衬底接触,硅衬底的热阻又远远低于蓝宝石衬底,所以散热的问题很好地解决了。由于倒装后蓝宝石衬底朝上,成为出光面,蓝宝石是透明的,因此出光问题也得到解决。