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1、LED制造工艺流程,工艺过程,例如GaAs、Al2O3 、Si、 SiC等,制造衬底,封状成 成品,制造 芯片 40000个,制造发光二极管外延片,例如MOCVD,一片2直径英寸的外延片可以加工20000多个LED芯片,硅(Si),氮化镓(GaN),50毫米,200微米=0.2毫米,上游产业： 材料的外延与生长,中游产业： 芯片制造,下游产业： 器件封装与应用,技术路线,衬底制备,外延材料生长,外延片检测,N面工艺,薄膜转移,P面工艺,芯片点测,划片,芯片分选,衬底制备,直拉法 主要包括以下几个过程： 加料熔化缩颈生长放肩生长等径生长尾部生长,切片 磨片 抛光,清洗:2h 光刻: 刻蚀:1h一
2、炉(8片),光刻是一个整体概念，它包括以下几个过程(以正胶为例)： (1) 涂光刻胶；(2) 前烘；(3) 曝光(使用光刻版掩膜)； (4) 显影；(5) 坚膜；(6) 腐蚀；(7) 去胶,涂粘结剂，正胶并前烘,曝光,曝光后,显影并坚膜,腐蚀,去胶,等离子去胶机,正胶 :腐蚀，去除被照的部分 负胶:剥离，去除被挡住的部分，后烘,刻蚀RIE和 ICP 以CF4刻蚀SiO2为例说明 刻蚀包括化学过程和物理过程，化学过程是指反应气体与被刻蚀物质的化学反应，物理过程是指离子在电场作用下对被刻蚀物质的物理轰击 e* + CF4 CF3 + F + e 4F + SiO2(s) SiF4(g) + 2O,
3、RIE (Reactive Ion Etching)反应离子刻蚀,ICP (Induced Coupled Plasma)电感耦合等离子体,外延材料生长,MOCVD 记编号 放片子,反应原理、反应方程式,氨气NH,3,氢气H,2,三甲基镓源 TMG,反应管,衬底,石墨支撑盘,Ga(CH3)3(v)+NH3(v)一GaN(s)+3CH4(v),外延层结构,外延层主要结构：缓冲层、N型导电层、量子阱发光层、P型导电层,氮化铝(AlN)缓冲层,氮化镓(GaN)缓冲层,5InGaN/GaN多量子阱,Si(111)衬底,N型导电GaN掺Si层,P型导电GaN掺Mg层,430um,34um,2nm=0.0
4、02um,8nm=0.008um,200nm,Silicon Substrate,外延片检测,PL机 半峰宽 主波长 台阶仪 清洗，去除有机物等BOE,外延片,P面工艺,反射欧姆电极蒸镀Cr/Pt73产品 (Ag) Cr不与Ag形成欧姆接触，绝缘。Cr易氧化，粘附力差，Pt保护Cr， CrPt互补 蒸发台: 温度 厚度 压力 功率 速度 蒸发前清洗 80王水煮40min冲水10min后 HCl:H2O=1:1 泡5min Ni/Ag蒸发 Ni粘附力好，但挡光，1埃 合金 P面电极图形,P型接触层蒸发合金,粘结层蒸发,粘结层光刻,薄膜转移,bonding,双面镀金基板,压力/温度,石墨,外延片与
5、基板,压头,灌蜡 堵住沟槽，保护Ag,金锡邦定 金金邦定不牢，表面不干净，因在邦定前不能用H2SO4泡（Ag不允许）,去Si衬底 522( HNO3:HF:冰乙酸),去沟槽，去蜡 丙酮超声,去边(去GaN防止漏电) （1）SiO2掩膜生长,去边 （2）SiO2掩膜光刻,去边 （3）去边腐蚀,去边 （4）去Pt (P型接触层),去边 （5）去SiO2,剥离？LLO,N面工艺,表面粗化(AFM观察) 尖的高度和大小 钝化蓝光SiON 2800埃 SiO2 N电极蒸发Al/Ti/Au 电极光刻,钝化 （1）SiN生长,钝化 （2）SiN光刻,N电极蒸发（Al）,N电极光刻（Al）,芯片点测,划片,芯
6、片分选,自动分选 扫描,手选,崩膜，扩膜 贴标签 计数,封装,LED的封装的任务 是将外引线连接到LED芯片的电极上，同时保护好LED芯片，并且起到提高光取出效率的作用。关键工序有装架、压焊、封装。,封装形式有Lamp-LED、 TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。,LAMP,食人鱼,TOP LED,大功率LED,封装工艺说明,芯片检验 镜检：材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑（lockhill）芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求电极图案是否完整 扩片 由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小（约0.1mm），不利于后工序的操作。我们采用扩片机对粘
7、结芯片的膜进行扩张，使LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。也可以采用手工扩张，但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。,点胶 在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。（对于GaAs、SiC导电衬底，具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片，采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光LED芯片，采用绝缘胶来固定芯片。）工艺难点在于点胶量的控制，在胶体高度、点胶位置均有详细的工艺要求。 由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求，银胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。,备胶 和点胶相反，备胶是用备胶机先把银胶涂在背面电极上，然后把背部带银胶的D安装在支架上。备胶的效率远高于点胶，但不是所有产品均
8、适用备胶工艺。 手工刺片 将扩张后LED芯片（备胶或未备胶）安置在刺片台的夹具上，LED支架放在夹具底下，在显微镜下用针将LED芯片一个一个刺到相应的位置上。手工刺片和自动装架相比有一个好处，便于随时更换不同的芯片，适用于需要安装多种芯片的产品。,自动装架 自动装架其实是结合了粘胶（点胶）和安装芯片两大步骤，先后在LED支架点上银胶（绝缘胶），然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置，再安置在相应的支架位置上。 自动装架在工艺上主要熟悉设备操作编程，同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴，防止对LED芯片表面的损伤，特别是蓝、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表
9、面的电流扩散层。,烧结 烧结的目的是使银胶固化，烧结要求对温度进行监控，防止批次性不良。 银胶烧结的温度一般控制在150，烧结时间2小时。根据实际情况可以调整到170，1小时。 绝缘胶一般150，1小时。银胶烧结烘箱的必须按工艺要求隔2小时（或1小时）打开更换烧结的产品，中间不得随意打开。烧结烘箱不得再其他用途，防止污染。,压焊 压焊的目的将电极引到LED芯片上，完成产品内外引线的连接工作。 LED的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。右图是铝丝压焊的过程，先在LED芯片电极上压上第一点，再将铝丝拉到相应的支架上方，压上第二点后扯断铝丝。金丝球焊过程在在压第一点前先烧个球，其余过程类似。 压焊是
10、LED封装技术中的关键环节，工艺上主要需要监控的压焊金丝（铝丝）拱丝形状，焊点形状，拉力。 对压焊工艺的深入研究涉及到多方面的问题，如金（铝）丝材料、超声功率、压焊压力、劈力（钢嘴）选用、劈刀（钢嘴）运动轨迹等等。（下图是同等条件下，两种不同的劈刀压出的焊点微观照片，两者在微观结构上存在差别，从而影响着产品质量。）,灌胶封装 Lamp-LED的封装采用灌胶的形式。灌封的过程是先在LED成型模腔内注入液态环氧，然后插入压焊好的LED支架，放入烘箱让环氧固化后，将LED从模腔中脱出即成型。 固化与固化后 固化是指封装环氧的固化，一般环氧固化条件在135，1小时。模压封装一般在150，4分钟。 后固
11、化 后固化是为了让环氧充分固化，同时对LED进行热老化。后固化对于提高环氧与支架（PCB）的粘结强度非常重要。一般条件为120，4小时。,切筋和划片 由于LED在生产中是连在一起的（不是单个），Lamp封装采用切筋切断LED支架的连筋。SMD-LED则是在一片PCB板上，需要划片机来完成分离工作。 测试 测试LED的光电参数、检验外形尺寸，同时根据客户要求对LED产品进行分选。 包装 将成品进行计数包装。超高亮LED需要防静电包装。,1、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。20.9.2620.9.26Saturday, September 26, 2020 2、阅读一切好书如同和过去最杰出的
12、人谈话。04:15:2304:15:2304:159/26/2020 4:15:23 AM 3、越是没有本领的就越加自命不凡。20.9.2604:15:2304:15Sep-2026-Sep-20 4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。04:15:2304:15:2304:15Saturday, September 26, 2020 5、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。20.9.2620.9.2604:15:2304:15:23September 26, 2020 6、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。2020年9月26日星期六上午4时15分23秒04:15:2320
13、.9.26 7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。2020年9月上午4时15分20.9.2604:15September 26, 2020 8、业余生活要有意义，不要越轨。2020年9月26日星期六4时15分23秒04:15:2326 September 2020 9、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。上午4时15分23秒上午4时15分04:15:2320.9.26 10、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。9/26/2020 4:15:23 AM04:15:232020/9/26 11、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。9/26/2020 4:15 AM9/26/2020 4:15 AM20.9.2620.9.26 12、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。26-Sep-2026 September 202020.9.26 13、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异纸上画饼充饥，无补于事。Saturday, September 26, 202026-Sep-2020.9.26 14、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自己眷恋了。20.9.2604:15:2326 September 202004:15,谢谢大家,
