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1、IT NBPC 1 / 设计 ,LED 技术教材,1.LED的理解,2.LED使用技术的理解,1. 有关主要用语介绍 2. 发光原理3. 技术发展展望4. Value Chain别厂家现况5. Patent现况6. 色再现方法7. 发光效率8. 发热关联特性9. Chip制造工程 10. Chip效率向上技术,Chapter I. LED ,11. LED Package制造工程 12. POB vs. IOL Package 比较 13. POB vs. IOL Package 工程比较,附件 1. LED Chip Size 别 Package 区分 附件 2. LED Cost Tren
2、d,Chapter1.LED的理解,1. 有关主要用语介绍 (1/2),Chip (LED),Wire,Phosphor + Silicon / Epoxyor Silicon / Epoxy only,Mold Frame,Lead Frame,Main PCB (FPCB),Sub PCB (FPCB),Sub PCB (FPCB),Side View LED (Package),Top View LED (Package),PCB 焊接方向 : Top,Top,Side,光出射方向,Main PCB (FR4 PCB),LED Value Chain别产品名称,LED (Package)
3、 结构及名称,LED (Package) 区分 (结构),* Epi : Epitaxy * SMT : Surface Mount Technology * FPCB : Flexible Printed Circuit Board * FR4 : Flame Retardant Type4,1/40,1. 有关主要用语介绍(2/2),LED (Package) 区分 (White Color 体现方法),3Chip(R,G,B),400,500,600,700,Blue Chip +Yellow Phosphor,White LED (Package),UV LED (Package),+
4、,+,+,White LED (Package) 区分 (荧光体种类),Silicate LED,YAG LED,RG LED,RGB LED (Package),“主要被使用的 LED Type ”,“ Lamp用途 ”,“ 高色再现型号 ”,“ Silicate系列Yellow Phosphor ”,“ YAG系列 Yellow Phosphor ”,“ RG Phosphor ”,* YAG : Yttrium Aluminum Garnet,White LED (Package) 区分 (Size), 2812 T0.8 Side View , 3014 T1.2 Top View ,
5、单位mm, 4014 T0.8 Top View , 3020 T0.8 Top View ,3.0,0.8,2.0, 5630 T0.9/1.0 Top View 2 in 1 Chip ,NBPC,.,3.0,5.6,0.9,4.0,0.8,1.4,2/40,2. 发光原理,LED Structure,P-GaN,GaN Barrier,InGaN Well,n-GaN epi-layer,Undoped GaN epi-layer,GaN Buffer layer,Sapphire sub.,Energy 散发 (光: 25% +热 75%),LED : Light Emitting D
6、iode,LED Materials,长处 : 低消费电力, 长寿命, 快的相应速度多样的色彩 (Band-gap Engineering),把电子能量变换成光能量的半导体原件,LED 发光原理,3/40,3. 技术发展展望,Haitz Law,每10年 LED的性能成长 20倍，性能对比价格下降 10倍的理论,预想LED厂家间激烈的技术开发及 生产性向上 ，对此的品质向上及价格下降和 低消费电力， 亲环境, 轻量/薄型对应 Merit， LCD事业的 Main 光源来坐落. ( cf. CRT LCD Shift 现象 ),4/40,日本/美国等 领头厂家时通过源头技术的 Cross Lic
7、ense后发厂家的参与牵制.台湾 LED Maker时 Wafer在日本进口, Epitaxy Growth, Chip 及 Package 加工以 Main来进行. 从专利关联 Osram确保 White LED License对应特许 Nichia诉讼.,4. Value Chain别厂家现况,LED Value Chain别厂家现况,Epitaxy,Chip,LED Package,Taiwan,AET,Optp Tek, Tyntek,Everlight, Bright, Lite-on, Unity Opto Harvatek, Light tek, Light House,Epis
8、tar, Epitek, Forepi, Arima Optical, Tekor,Citizen, Stanley, Kagoshima, Toshiba,Nichia, Toyoda-Gosei, Rohm,Alti, Luxpia, Lumimicro,Epiplus, Epivalley, NineX,SSC, LGIT, SEMCO,Optoway, Itswell,Japan,Korea,Avago,AXT, GelCore, Uniroyal,Cree, Osram, Lumileds,US/Europe,LED Array,Growth,Probing,Fab,Lapping
9、Polishing,Scribing Breaking,Probing Sorting,Bonding,Dispensing Molding,Trim/Form (Dicing),Testing Taping,PCB Load,Solder Print,Mount,Testing,5/40,LED Package Maker 2nd 利用Vendor Biz.本社内制作化进行中LGD 关联的厂家 Biz Flow,LED Maker,PCB,SMT,LGIT, SSC, 我们 LED, , ACT, , SI Flex,Tetra, , UBMD MDFLEX, 喜星,LGD,1996年 :
10、TG-Nichia 特许诉讼为首 LED Big Maker间纠纷严重2002年 : 5厂家(Nichia-TG-Cree-Osram-Lumileds)间 Cross-License 签订 2002年 : 台湾,韩国厂家使用于市场追击的防御手段.,Licensing,Cross-Licensing,Disputing of intellectual property rights,5. Patent 现况,Nichia Patent Issue Brief History,6/40,出处 : LGD内部资料参考,6. 色再现方法,最近高 色再现率 Trend的 RG LED / RGB LE
11、D 需要增加 Needs,White Color 体现方法,LED和荧光体的组合或者利用 R/G/B LED体现 White Color,7/40,出处 : LGD 内部资料参考,荧光体部的 黄色光,从InGaN Chip 蓝色光,从荧光体RGB Light,7. 发光效率,LED Package 发光效率 (P out / P in),体现能量输入对比光输出的多少的效率， 从Chip上发热引起的损失最大,1,2,3,4,5,驱动电路效率,输入 Power (P in),电流注入效率,内部量子效率 (电子-电工 再组合成功率）,光抽取效率 (光子的脱离效率),放射效率,输入 Power (P
12、out),Chip,Package,Package 发光效率 模式图,8/40,8. 发热关联特性,LED 热特性,LED的能量的大部分转换成热(75%) 而降低特性，需要热特性的理解及放热对策,9/40, LED Jc Temp. vs. 辉度 : 温度 , 辉度 , LED Jc temp. vs. 色变化 : 温度 , 色变化 , LED Jc Temp. vs. 寿命 : 温度 , 寿命 , LED Current vs. Jc Temp : 电流 , Jc Temp. ,出处 : SSC 内部教育资料,Growth Time,Buffer层成长的核心因子- 成长温度 - 厚度 - 成
13、长速度,内部量子效率极大化方案- MQWs (活性层) 最佳化电流扩散层/控制层最佳化(Spreading/Blocking) - p-GaN 层最佳化,P-GaN,GaN Barrier,InGaN Well,n-GaN epi-layer,Undoped GaN epi-layer,GaN Buffer layer,Sapphire sub.,H2 cleaning,GaN buffer layer,Undoped GaN , n-GaN,Growth Temp.,InGaN/GaN Bulk & MQWs,50%,0%,100%,P-GaN,MOCVD 设备,Epi Wafer 制造工程
14、,Epi是 Epitaxy的缩写 希腊语 Epi(上)+ taxis(排列)的合成词 Sapphire 基板上 MOCVD 利用设备排列 是制造半导体的工程，内部量子效率极大化时核心技术 .,9. 制造工程 (Epi-Wafer),Epi Wafer 结构,* MOCVD : Metal Organic Chemical Vapor Deposition,10/40,Epi. 工程 : 通过MOCVD的 Epi.薄膜成长,Substrate,Buffer layer,n-type Semi.,Multi-Quantum Well,p-type Semi.,Substrate,Activatio
15、n (RTA),PhotoDry EtchStrip,PhotoMetal 增贴Lift OffAnnealing (RTA),PhotoMetal 增贴Lift OffAnnealing (RTA),PECVD(SiO2 增贴)PhotoEtchStrip,Substrate,Undoped-GaN,N-GaN,Quantum Well,P-GaN,Ni,Au,Chip 工程 (Photo, Etch, Metallization Process) : 通过Epi-Wafer的物理/化学性处理对 Package使用可能的 结构来制作的工程,Passivation,Electrode 形成,Electrode 形成,Mesa Etching,Cleaning,9. 制造工程 (Epi-Wafer / Chip),11/40,结构,Epi. Structure,IQE 主要向上技术,Buffer layer,
