《LED 芯片支架结构》由会员分享,可在线阅读,更多相关《LED 芯片支架结构(50页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、,陈让琴 2012年5月,LED封装技术,一、LED芯片结构 二、LED支架介绍 三、固晶焊线,2.1 LED芯片结构,LED的封装工艺有其自己的特点。对LED封装前首先要做的是控制原物料。因为许多场合需要户外使用,环境条件往往比较恶劣,不是长期在高温下工作就是长期在低温下工作,而且长期受雨水的腐蚀,如LED的信赖度不是很好,很容易出现瞎点现象,所以注意对原物料品质的控制显得尤其重要。,LED芯片是半导体发光器件LED的核心部件,它主要由砷(AS)、铝(AL)、镓(Ga)、铟(IN)、磷(P)、氮(N)、锶(i)这几种元素中的若干种组成。, 芯片按发光亮度分类可分为:一般亮度:R(红色 655
2、nm)、H ( 高红697nm )、G ( 绿色565nm )、Y ( 黄色585nm )、E(桔色 635nm )高亮度:VG (较亮绿色 565nm )、VY(较亮黄色 585nm )、SR( 较亮红色 660nm );超高亮度:UGUYURUYSURF等, 芯片按组成元素可分为:二元晶片(磷镓):HG等; 三元晶片(磷镓 砷):SR(较亮红色660nm)、 HR (超亮红色660nm)、UR(最亮红色 660nm)等;, 四元晶片(磷铝镓铟):SRF( 较亮红色 )、HRF(超亮红色 )、URF(最亮红色 630nm)、VY(较亮黄色585nm)、HY(超亮黄色 595nm)、UY(最亮
3、黄色 595nm)、UYS(最亮黄色 587nm)、UE(最亮桔色 620nm)、HE(超亮桔色 620nm)、UG (最亮绿色 574nm) LED等。, 发光二极管芯片制作方法和材料的磊晶种类: 1.LPE: 液相磊晶法 GaP/GaP; 2.VPE: 气相磊晶法 GaAsP/GaAs; 3.MOVPE:有机金属气相磊晶法) AlGaInP、GaN,4.SH:单异型结构 GaAlAs/GaAs; 5.DH:双异型结构 GaAlAs/GaAs 6.DDH:双异型结构 GaAlAs/GaAlAs。不同LED芯片,其结构大同小异,有外延用的芯片基板( 蓝宝石基板、碳化硅基板等) 和掺杂的外延半导
4、体材料及透明金属电极等构成。,2.1.1 LED单电极芯片,2.1.2 LED双电极芯片,2.1.3 LED晶粒种类简介,2.1.4 LED衬底材料的种类,对于制作LED芯片来说,衬底材料的选用是首要考虑的问题。应该采用哪种合适的衬底,需要根据设备和LED器件的要求进行选择。, 蓝宝石(Al2O3) 硅 (Si) 碳化硅(SiC),一、蓝宝石衬底,蓝宝石衬底有 许多的优点:,1.生产技术成熟、器件质量较好,2.稳定性很好,能够运用在高温生长过程中;,3.机械强度高,易于处理和清洗。,三种衬底材料:,蓝宝石衬底 存在的问题:,1.晶格失配和热应力失配,会在外延层中产生大量缺陷;,2.蓝宝石是一种
5、绝缘体,在上表面制作两个电极,造成了有效发光面积减少; 3.增加了光刻、蚀刻工艺过程,制作成本高。,蓝宝石的硬度非常高, 在自然材料中其硬度仅次于金刚石, 但是在LED器件的制作过程中却需要对它进行减薄和切割(从400nm减到100nm左右)。添置完成减薄和切割工艺的设备又要增加一笔较大的投资。,蓝宝石衬底导热性能不是很好(在100约25W/mK) ,制作大功率LED往往采用倒装技术(把蓝宝石衬底剥离或减薄)。,二、硅衬底,硅是热的良导体,所以器件的导热性能可以明显改善,从而延长了器件的寿命。,硅衬底芯片电极采用两种接触方式:,V接触(垂直接触),L接触(水平接触),三、碳化硅衬底,碳化硅衬底
6、(CREE公司专门采用SiC材料作为衬底)的LED芯片,电极是L型电极,电流是纵向流动的。采用这种衬底制作的器件的导电和导热性能都非常好,有利于做成面积较大的大功率器件。,碳化硅的导热系数为490W/mK,要比蓝宝石衬底高出10倍以上。,碳化硅制造成本较高,实现其商业化还需要降低相应的成本。,缺点,优点,除了以上三种常用的衬底材料之外,还有GaAS、AlN、ZnO等材料也可作为衬底,通常根据设计的需要选择使用。,2.1.5 LED芯片的制作流程,某芯片厂家蓝光LED的上游制作流程如下:,2.1.6 制作LED磊芯片方法的比较,2.1.7 常用芯片简图 (在此只给出几种),一、单电极芯片,二、双
7、电极芯片,P极(),正极P(),负极N(),2.2 LED支架介绍,支架的作用:用来导电和支撑晶片。 支架的组成:一般来说是由支架素材经过电镀而形成,由里到外是素材、铜、镍、铜、银这五层所组成。,一、LED支架图,大功率支架图,3528支架图,5050支架图,5mm*5mm*1.6mm,3.5mm*2.8mm*1.9mm,3528 TOP 单晶支架,3528 TOP 三晶支架,5050 TOP 支架,HB1008与HB1008B支架图,HB1008与HB1008B连片图,1020W LED 支架 可固多晶(48晶片),50100W LED 支架 可固多晶(最多100晶片),二、LED支架材质,
8、注:1.外度三层; 2.外度四层;3.铁才和铜材价格差别较大。,三、支架供货商管控相关条件,2.2.2 LED支架进料检验内容,LED-SMD封装工艺流程,支架检 查清洗,烤荧光胶,焊线,烘烤,固晶,扩晶,封胶,检测,短烤,长烤,脱粒,分光分色,编带,真空包装,配胶,点荧光胶,配粉,白光,检验,银胶或 绝缘胶,金线 (合金线),3. LED封装工艺说明,1.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,3. LED封装工艺说明,2.扩晶 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。
9、我们采用扩晶机对黏结芯片的膜进行扩张,是LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。,3.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。),3. LED封装工艺说明,3. LED封装工艺说明,3、1点胶 不正确位置正确位置,3. LED封装工艺说明,3、1点胶,胶量过多,正确胶量,3. LED封装工艺说明,4、固晶不图良片,晶片表面粘胶 影响焊线作业,银胶过高 造成晶片IR增加,银胶过少 造成晶片松脱,漏固,晶片刮伤 影响焊线作业,双晶片 影响成品电性,晶片倒置 无法焊线,晶片倾斜 影响焊线,晶片破损 影响成品电性,位置偏移 影响成品光性,3. LED封装工艺说明,5、烘烤的目的是使银胶固化,烘烤要求对温度进行监控,防止批次性不良 银胶烘烤的温度一般控制在150,烧结时间15小时。 绝缘胶一般150,15小时。 烘烤箱在烘烤产品过程中的必须按工艺要求烘烤,中间不得随意打开。烘烤箱不得再其他用途,防止污染,3. LED封装工艺说明,5、焊线不良图片,3. LED封装工艺说明,Thank You !,陈让琴,