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1、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)亦稱 MOVPE, OMVPE, OMCVDLED磊晶上游磊晶方式液相磊晶(LPE)有機金屬氣相磊晶(MOCVD)分子束磊晶(MBE)MOCVD ( Metal Organic Chemical Vapor Deposition ) 亦稱 MOVPE , OMVPE , OMCVDMOCVD為LED業界主流機台;其優點為磊晶速度快:45 hr量產能力佳:90片(紅), 121片(藍)應用領域廣:LED,LD,HBT設備:MOCVD攜帶氣體(Carrier Gas):H2清管路或反應腔氣體(Purge G
2、as): N2原料:基板(Substrate):GaAs,Sapphire,InP有機金屬氣體(MO)如TMA, TMG, TMI其它反應氣體:NH3氫化物(Hydride)如PH3, AsH3摻質如CP2Mg, DMZn, SiH4磊晶環境高溫(750C1100C)低壓(10100 Torr)磊晶(Epitaxy):於單晶基板上沿特定方向成長單晶晶体,並控制其厚度及摻質濃度。基板(Substrate):支撐成長之單晶薄膜,厚度約300350mm。摻質(Doping) :摻入P型(N型)材料改變磊晶層中主要導電載子電洞(電子)濃度。發光層(Active layer) :發光區,電子與電洞結合。
3、緩衝層(Buffer layer) :緩衝磊晶層與基板間因晶格差異而造成缺陷。 LED生产工艺及封装技术(生产步骤) 1.工艺: a) 清洗:采用超声波清洗PCB或LED支架,并烘干。 b) 装架:在LED管芯(大圆片)底部电极备上银胶后进行扩张,将扩张后的管芯(大圆片)安置在刺晶台上,在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在PCB或LED支架相应的焊盘上,随后进行烧结使银胶固化。 c)压焊:用铝丝或金丝焊机将电极连接到LED管芯上,以作电流注入的引线。LED直接安装在PCB上的,一般采用铝丝焊机。(制作白光TOP-LED需要金线焊机) d)封装:通过点胶,用环氧将LED管芯和焊线保护起来。在P
4、CB板上点胶,对固化后胶体形状有严格要求,这直接关系到背光源成品的出光亮度。这道工序还将承担点荧光粉(白光LED)的任务。 e)焊接:如果背光源是采用SMD-LED或其它已封装的LED,则在装配工艺之前,需要将LED焊接到PCB板上。 f)切膜:用冲床模切背光源所需的各种扩散膜、反光膜等。 g)装配:根据图纸要求,将背光源的各种材料手工安装正确的位置。 h)测试:检查背光源光电参数及出光均匀性是否良好。 I)包装:将成品按要求包装、入库。 二、封装工艺 1. 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。
5、2. LED封装形式 LED封装形式可以说是五花八门,主要根据不同的应用场合采用相应的外形尺寸,散热对策和出光效果。LED按封装形式分类有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。 3. LED封装工艺流程 4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 2.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。我们采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张,是LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。也可以采用手工扩张,但很
6、容易造成芯片掉落浪费等不良问题。 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。) 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。 4.备胶 和点胶相反,备胶是用备胶机先把银胶涂在LED背面电极上,然后把背部带银胶的LED安装在LED支架上。备胶的效率远高于点胶,但不是所有产品均适用备胶工艺。 将扩张后LED芯片(备胶或未备胶)安置在
7、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.6.自动装架 自动装架其实是结合了沾胶(点胶)和安装芯片两大步骤,先在LED支架上点上银胶(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,特别是兰、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。 7.烧结 烧结的目的是使银胶固化,烧结要求对
8、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。金丝球焊过程则在压第一点前先烧个球,其余过程类似。 压焊是LED封装技术中的关键环节,工艺上主要需要监控的是压焊金丝(铝丝)
9、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、劈刀(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。)我们在这里不再累述。 9.点胶封装 LED的封装主要有点胶、灌封、模压三种。基本上工艺控制的难点是气泡、多缺料、黑点。设计上主要是对材料的选型,选用结合良好的环氧和支架。(一般的LED无法通过气密性试验) 如右图所示的TOP-LED和Side-LED适用点胶封装。手动点胶封装对操作水平要求很高(特别是白光LED),主要难点是对点胶量的控制,因为环
10、氧在使用过程中会变稠。白光LED的点胶还存在荧光粉沉淀导致出光色差的问题。 Lamp-LED的封装采用灌封的形式。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。 11.模压封装 将压焊好的LED支架放入模具中,将上下两副模具用液压机合模并抽真空,将固态环氧放入注胶道的入口加热用液压顶杆压入模具胶道中,环氧顺着胶道进入各个LED成型槽中并固化。 12.固化与后固化 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。 13.后固化 后固化是为了让环氧充分固化,同时对LED进行热老化。
11、后固化对于提高环氧与支架(PCB)的粘接强度非常重要。一般条件为120,4小时。 14.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LED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。 15.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。 16.包装 将成品进行计数包装。超高亮LED需要防静电包装。引用地址:浅析LED焊接技术及步骤 (1)烙铁焊接:烙铁(最高30W)尖端温度不超过300;焊接时间不超过3秒;焊接位置至少离胶体2毫米。 (2)波峰焊:浸焊最高温度260;浸焊时间不超过5秒;浸
12、焊位置至少离胶体2毫米。 LED焊接曲线 引脚成形方法 (1)必需离胶体2毫米才能折弯支架。 (2)支架成形必须用夹具或由专业人员来完成。 (3)支架成形必须在焊接前完成。 (4)支架成形需保证引脚和间距与线路板上一致。 清洗 当用化学品清洗胶体时必须特别小心,因为有些化学品对胶体表面有损伤并引起褪色如三氯乙烯、丙酮等。可用乙醇擦拭、浸渍,时间在常温下不超过3分钟。 静电防护 静电和电流的急剧升高将会对LED产生损害,InGaN系列产品使用时请使用防静电装置,如防护带和手套。防訓儲-高亮度發光二極體(LED) 磊晶與晶粒技術研發工程師高亮度發光二極體(LED)磊晶及晶粒技術研發. 國防訓儲-高
13、亮度發光二極體(LED)製程工程師InGaN LED製程研究及產品特性分析. LED前製程整合:乾蝕刻、溼蝕刻、蒸鍍、黃光及製程改善. LED後製程整合:研磨、切割、測試、分類改良及產品特性分析.國防訓儲-高亮度發光二極體(LED)磊晶工程師高亮度LED磊晶工程及產品開發。 AlGaInP / InGaN LED元件結構設計,MOCVD磊晶技術開發,磊晶片特性分析,元件特性分析。期間目標短期計畫開發以透明基板為素材的超高亮度LED製程技術,其發光亮度可達一般基板的兩倍,以符合照明市場之需求。開發適用於塑膠光纖通訊之高速LED,可適用於汽車內部各項資訊傳輸用,此外,計畫進行超高速LED之開發,應
14、用於室內塑膠光纖資料傳輸,以滿足寬頻網路時代之訊號傳輸需求。長期計畫建立用於CD/DVD讀寫頭及高速數據通訊用之雷射發光二極體(Laser Diode)晶片及晶粒生產技術,以爭取與國外大廠OEM之合作機會。建立高均勻性4英吋晶片之MOCVD光電元件磊晶技術,此種晶片平均每單位面積對有機金屬的耗用量較3英吋晶片少,可降低產品成本,強化市場競爭力。建立新世代超高亮度、高功率LED的量產關鍵技術。LED 市場主要產品及售價GaN Blue(藍光晶粒)尺寸:14X14mil波長:460475, 505,525 nm亮度:2050, 50 mcd以上售價:NT$36 /個,視亮度而訂AlGaInP(四元紅光高亮度晶粒)尺寸:8X8,9X9,12X12 mil波長:585, 610,625 nm亮度:2050, above 50 mcd售價:NT$200300/仟粒,視亮度而訂價格通常依其光電信賴特性決定台灣LED產值與預測1998年下游封裝產值為NT$158億元,較1997年成長約10%,主要是台灣與大陸需求上揚。1998年上中游晶粒產值為NT$57.42億元較1997年成長約29.6%,主要是下游需求量增大及台灣廠商投入四元高亮度量產。因台灣廠商持續投入上游四元高亮度磊晶片量產,於1999200