Wie werden LED-Chips hergestellt?

Was ist ein LED-Chip? Was sind also seine Eigenschaften? Der Hauptzweck der LED-Chip-Herstellung besteht darin, effektive und zuverlässige niederohmige Kontaktelektroden herzustellen, den relativ geringen Spannungsabfall zwischen kontaktierbaren Materialien zu bewältigen und Druckpolster für Lötdrähte bereitzustellen und gleichzeitig die Lichtausbeute zu maximieren. Der Kreuzfilmprozess verwendet im Allgemeinen die Vakuumverdampfungsmethode. Unter einem Hochvakuum von 4 Pa ​​wird das Material durch Widerstandserwärmung oder Elektronenstrahl-Bombardierungserwärmung geschmolzen, und BZX79C18 wird in Metalldampf umgewandelt und unter niedrigem Druck auf der Oberfläche des Halbleitermaterials abgeschieden.
Zu den üblicherweise verwendeten Kontaktmetallen vom P-Typ gehören Legierungen wie AuBe und AuZn, während das Kontaktmetall auf der N-Seite häufig aus einer AuGeNi-Legierung besteht. Auch die nach der Beschichtung gebildete Legierungsschicht muss durch den Photolithographieprozess im lumineszierenden Bereich so weit wie möglich freigelegt werden, damit die verbleibende Legierungsschicht die Anforderungen an effektive und zuverlässige niederohmige Kontaktelektroden und Lötdraht-Druckpads erfüllen kann. Nachdem der Fotolithographieprozess abgeschlossen ist, muss er auch den Legierungsprozess durchlaufen, der normalerweise unter dem Schutz von H2 oder N2 durchgeführt wird. Zeit und Temperatur des Legierens werden in der Regel durch Faktoren wie die Eigenschaften von Halbleitermaterialien und die Form des Legierungsofens bestimmt. Wenn die Blaugrün- und andere Chip-Elektrodenprozesse komplexer sind, müssen natürlich Passivierungsfilmwachstum, Plasmaätzprozesse usw. hinzugefügt werden.
Welche Prozesse haben im Herstellungsprozess von LED-Chips einen wesentlichen Einfluss auf deren optoelektronische Leistung?
Im Allgemeinen ist nach Abschluss der LED-Epitaxieproduktion die elektrische Hauptleistung abgeschlossen, und die Chipherstellung ändert nichts an der Kernproduktionsnatur. Allerdings können ungeeignete Bedingungen während des Beschichtungs- und Legierungsprozesses dazu führen, dass einige elektrische Parameter schlecht sind. Beispielsweise können niedrige oder hohe Legierungstemperaturen zu einem schlechten ohmschen Kontakt führen, was die Hauptursache für einen hohen Spannungsabfall VF in Durchlassrichtung bei der Chipherstellung ist. Nach dem Schneiden können einige Korrosionsprozesse an den Spankanten hilfreich sein, um den Rücklauf des Spans zu verbessern. Dies liegt daran, dass sich nach dem Schneiden mit einer Diamantschleifscheibe viele Rückstände und Pulver am Rand des Spans befinden. Wenn diese Partikel am PN-Übergang des LED-Chips haften bleiben, verursachen sie elektrische Leckströme und sogar einen Ausfall. Wenn sich der Fotolack auf der Chipoberfläche nicht sauber ablöst, führt dies außerdem zu Schwierigkeiten beim Frontlöten und beim virtuellen Löten. Wenn es sich auf der Rückseite befindet, verursacht es ebenfalls einen hohen Druckabfall. Bei der Chipherstellung können Oberflächenaufrauhungen und trapezförmige Strukturen zur Erhöhung der Lichtintensität eingesetzt werden.
Warum müssen LED-Chips in verschiedene Größen unterteilt werden? Welchen Einfluss hat die Größe auf die optoelektronische Leistung von LEDs?
LED-Chips können je nach Leistung in Chips mit geringer Leistung, Chips mit mittlerer Leistung und Chips mit hoher Leistung unterteilt werden. Je nach Kundenwunsch kann es in Kategorien wie Einzelrohr-Wasserwaage, Digital-Wasserwaage, Punktmatrix-Wasserwaage und dekorative Beleuchtung unterteilt werden. Die spezifische Größe des Chips hängt vom tatsächlichen Produktionsniveau der verschiedenen Chiphersteller ab und es gibt keine spezifischen Anforderungen. Solange der Prozess bestanden wird, kann der Chip die Stückleistung steigern und die Kosten senken, und die photoelektrische Leistung wird sich nicht grundlegend ändern. Der von einem Chip verbrauchte Strom hängt tatsächlich von der durch den Chip fließenden Stromdichte ab. Ein kleiner Chip verbraucht weniger Strom, während ein großer Chip mehr Strom verbraucht und ihre Einheitsstromdichte grundsätzlich gleich ist. Da bei hohem Strom die Wärmeableitung das Hauptproblem darstellt, ist die Lichtausbeute geringer als bei niedrigem Strom. Andererseits nimmt mit zunehmender Fläche der Körperwiderstand des Chips ab, was zu einer Verringerung der Durchlassspannung führt.

Was ist der allgemeine Anwendungsbereich von LED-Hochleistungschips? Warum?
LED-Hochleistungschips für weißes Licht werden im Allgemeinen mit etwa 40 Mio. auf dem Markt angeboten, und die für Hochleistungschips verwendete Leistung bezieht sich im Allgemeinen auf eine elektrische Leistung von über 1 W. Da die Quanteneffizienz in der Regel weniger als 20 % beträgt, wird der größte Teil der elektrischen Energie in Wärmeenergie umgewandelt. Daher ist die Wärmeableitung bei Hochleistungschips wichtig und erfordert eine große Fläche.
Was sind die unterschiedlichen Anforderungen an die Chiptechnologie und Verarbeitungsausrüstung für die Herstellung epitaktischer GaN-Materialien im Vergleich zu GaP, GaAs und InGaAlP? Warum?
Die Substrate gewöhnlicher roter und gelber LED-Chips und quaternärer roter und gelber Chips mit hoher Helligkeit verwenden beide Verbindungshalbleitermaterialien wie GaP und GaAs und können im Allgemeinen zu Substraten vom N-Typ verarbeitet werden. Verwendung eines Nassverfahrens für die Fotolithographie und anschließendes Schneiden in Späne mit Diamantschleifscheiben. Der blaugrüne Chip aus GaN-Material verwendet ein Saphirsubstrat. Aufgrund der isolierenden Natur des Saphirsubstrats kann es nicht als LED-Elektrode verwendet werden. Daher müssen beide P/N-Elektroden durch Trockenätzen auf der Epitaxieoberfläche hergestellt werden und es müssen einige Passivierungsprozesse durchgeführt werden. Aufgrund der Härte von Saphir ist es schwierig, mit Diamantschleifscheiben die Späne zu zerschneiden. Sein Herstellungsprozess ist im Allgemeinen komplexer als der von GaP- und GaAs-MaterialienLED-Flutlichter.

Was ist der Aufbau und die Eigenschaften eines Chips mit „transparenter Elektrode“?
Die sogenannte transparente Elektrode soll Strom leiten und Licht durchlassen können. Dieses Material wird heute häufig in Prozessen zur Herstellung von Flüssigkristallen verwendet und heißt Indiumzinnoxid, abgekürzt als ITO. Es kann jedoch nicht als Lötpad verwendet werden. Bei der Herstellung ist es notwendig, zunächst eine ohmsche Elektrode auf der Oberfläche des Chips vorzubereiten, dann die Oberfläche mit einer Schicht ITO zu bedecken und dann eine Schicht Lötpads auf der ITO-Oberfläche abzuscheiden. Auf diese Weise wird der vom Anschlussdraht herabfließende Strom gleichmäßig über die ITO-Schicht zu jeder ohmschen Kontaktelektrode verteilt. Da der Brechungsindex von ITO zwischen dem von Luft und dem Brechungsindex des Epitaxiematerials liegt, kann gleichzeitig der Lichtwinkel vergrößert und auch der Lichtfluss erhöht werden.

Was ist die gängige Entwicklung der Chiptechnologie für Halbleiterbeleuchtung?
Mit der Entwicklung der Halbleiter-LED-Technologie nimmt auch ihre Anwendung im Beleuchtungsbereich zu, insbesondere mit dem Aufkommen weißer LEDs, die zu einem heißen Thema in der Halbleiterbeleuchtung geworden sind. Die wichtigsten Chips und Verpackungstechnologien müssen jedoch noch verbessert werden, und bei der Entwicklung von Chips sollte der Schwerpunkt auf hoher Leistung, hoher Lichteffizienz und der Reduzierung des Wärmewiderstands liegen. Eine Erhöhung der Leistung bedeutet eine Erhöhung des Nutzungsstroms des Chips, und ein direkterer Weg besteht darin, die Chipgröße zu erhöhen. Die üblicherweise verwendeten Hochleistungschips sind etwa 1 mm x 1 mm groß und haben einen Nutzungsstrom von 350 mA. Aufgrund des Anstiegs des Nutzungsstroms ist die Wärmeableitung zu einem bedeutenden Problem geworden. Die Methode der Chip-Inversion hat dieses Problem nun grundsätzlich gelöst. Mit der Entwicklung der LED-Technologie wird ihre Anwendung im Beleuchtungsbereich vor beispiellosen Chancen und Herausforderungen stehen.
Was ist ein invertierter Chip? Wie ist es aufgebaut und welche Vorteile bietet es?
Blaulicht-LEDs verwenden normalerweise Al2O3-Substrate, die eine hohe Härte, geringe Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Wenn eine formelle Struktur verwendet wird, führt dies einerseits zu antistatischen Problemen, andererseits wird auch die Wärmeableitung unter Hochstrombedingungen zu einem großen Problem. Gleichzeitig wird aufgrund der nach oben gerichteten positiven Elektrode ein Teil des Lichts blockiert und die Lichtausbeute verringert. Hochleistungs-Blaulicht-LEDs können durch die Chip-Flip-Technologie eine effektivere Lichtausbeute erzielen als herkömmliche Verpackungstechniken.
Der aktuelle Mainstream-Ansatz mit umgekehrter Struktur besteht darin, zunächst große Blaulicht-LED-Chips mit geeigneten eutektischen Schweißelektroden vorzubereiten und gleichzeitig ein Siliziumsubstrat vorzubereiten, das etwas größer als der Blaulicht-LED-Chip ist, und darauf ein Siliziumsubstrat herzustellen Goldleitschicht für eutektisches Schweißen und eine Ausleitschicht (Ultraschall-Golddraht-Kugellötverbindung). Anschließend werden leistungsstarke blaue LED-Chips mithilfe eutektischer Schweißgeräte mit Siliziumsubstraten verlötet.
Das Merkmal dieser Struktur besteht darin, dass die Epitaxieschicht das Siliziumsubstrat direkt berührt und der Wärmewiderstand des Siliziumsubstrats viel geringer ist als der des Saphirsubstrats, sodass das Problem der Wärmeableitung gut gelöst ist. Aufgrund der Tatsache, dass das Saphirsubstrat nach der Umkehrung nach oben zeigt und zur emittierenden Oberfläche wird, ist der Saphir transparent und löst somit das Problem der Lichtemission. Das Obige ist das relevante Wissen der LED-Technologie. Ich glaube, dass mit der Entwicklung von Wissenschaft und TechnologieLED-Leuchtenwerden in Zukunft immer effizienter und ihre Lebensdauer wird deutlich verbessert, was uns mehr Komfort bringt.


Zeitpunkt der Veröffentlichung: 06.05.2024