LED晶片知识

LED晶片知识简介LED封装研发部2007.8.10半导体照明研究中心1.晶片是什么？1.1晶片是LED最主要的原物料之一，是LED的发光部件，LED最核心的部分，晶片的好坏将直接决定LED的性能。1.2晶片是由是由Ⅲ和Ⅴ族复合半导体物质构成。1.3在LED封装时，晶片来料呈整齐排列在晶片膜上。晶片整齐排列晶片表面照片2.晶片结构P电极P层P/N接合层N层N电极Si:GaN顶面图剖面图N电极GaNSi：GaNP电极透明保护层Al2O3集电层单电极晶片双电极晶片3.LED晶片构成材料及制造方法复合材料基座制作方法注GaPGaP液相磊晶(LPE)磷化镓GaAsPGaP气相磊晶(VPE)磷化砷镓AlGaAsGaAs液相磊晶(LPE)砷化镓AlGaAs砷化铝镓AlGaInP磷化铝镓铟GaAs有机金属气相磊晶(MOVPE)吸收基座GaP透明基座InGaN氮化铟镓Sapphire有机金属气相磊晶(MOVPE)透明基座SiC(碳化硅)吸收基座4.复合半导体LED发光光谱紫外光紫蓝绿黄橙红红外GaPGaAs1-xPxAlxGa1-xAsx(AlxGa1-x)0.5In0.5PInxGa1-XN3004005006007008005.LED产业结构基座基座基座晶粒固晶焊線封裝基座(Diffusion)6.晶片参数6.1.晶片外观晶片形状为正方形或长方形,上表面有单电极或双电极,红光与黄光晶片多数为单电极晶片,且上表面有正或负极.蓝/绿晶片多数为双电极,且一般圆形电极为正极.具体电极情况请参照晶片规格书.单电极正方形晶片双电极正方形晶片双电极长方形晶片高功率双电极晶片高功率双电极晶片6.晶片参数6.2.晶片尺寸晶片按尺寸分，较常用的有以下规格(1mil=25.4µm)小尺寸7*9mil9*11mil12*12mil10*18mil14*14mil15*15mil10*23min大尺寸24*24mil28*28mil40*40mil45*45mil60*60milChipSize：14mil×14mil±0.5milEmittingArea：12mil×12mil±0.5milBondingPad:3.8mil±0.5milChipThickness：7mil±0.5milElectrodematerial：Au1.Cathode2.N-Cladding3.CARTMQW*4.P-Cladding5.Transparentlayer6.Reflectivelayer7.Substrate8.Anode6.晶片参数6.3.晶片主要光电参数ItemSymbolConditionMinTypMaxUnitForwardVoltageVFIF=20mAV12.82.93.0VV23.03.13.2V33.23.33.4ReverseCurrentIRVR=5V--1mAWavelengthDIF=20mAW1500-502.5nmW2502.5-505W3505-507.5W4507.5-510LuminousIntensityIVIF=20mAI1140150160mcdI2160170180I3180190200…………I10320330340I113403503606.晶片参数6.4.晶片主要极限参数ItemSymbolMaximumRatingUnitDCForwardCurrentIF30mAPulseForwardCurrentIFP100mAReverseVoltageVR5VOperatingTemperatureTopr-30to+85℃StorageTemperatureTstg-40to+100℃ESDsensitivity(HBM)*VESDS2000V7.晶片主要厂家/与型号编码1.晶元(Epistar)台湾最大的晶片生产商之一晶片编码原则(其晶片型号通常以ES-与ET-开头)8.磊芯片材料标准砷化铝镓AlGaAsEpi-wafermaterialstandard1.铝含量;指磊晶层中砷化铝含量.2.单异质结构singleheterostructure:仅有两层砷化铝镓磊晶层,一层p型,一层n型.发光区为p-n接面.3.双异质结构doubleheterostructure:有三层砷化铝镓磊晶层,一层为活性层,二层为背覆层.发光区为活性层.4.去除基板型withoutsubsrate双异质结构;在砷化镓基板上,先长一层砷化铝镓磊晶,再将双异质结构长在此磊晶层上,最后将砷化镓基板去掉.其目的为减少砷化镓基板对所发出之红光吸收.5.芯片弯曲bow;量正面中心点与背面中心点之厚度查.6.厚度变量thicknessvariation:指在芯片上特定点间,厚度之差异.7.成长方式growth:指磊晶成长方式.8.传导型态conductiontype:指电性上传导之主要型态.9.渗入杂质dopant:指渗入基片或磊晶层之杂质元素.10.载子溶度carrierconcentration:指渗入杂质溶度.11发光波长wavelength:指磊芯片受激后发光之波长.由铝含量控制.x=0.35时,波长为660nm.12.发光亮度outputpower:指磊芯片受激后发光之亮度.9.晶片评估1.评估流程:来料检验==安排试产==固晶实验==焊线实验==老化实验==不良分析==OK/NG2.检验项目包括：2.1、来料资料有无规格书（没有规格书不建议盲目的去实验）；2.2、来料的芯片参数（亮度、电压、波长等）是否符合规格要求，外观（电极位置）是否与规格书上相同；2.3、尺寸测量：需要采用精确的高倍显微镜进行测量，实际尺寸是否符合要求；包括芯片的长、宽、高、电极大小等2.4、电性检测：VF、IV、WL、IR、极性等实际测试是否符合要求。此项有很多厂商没有条件测试，建议在试做过程中去做成成品测试（但极性最好先进行确认）；9.晶片评估3、试产外观检查OK后就开始进行排单实验其他性能是否适合批量投产，排单时准备好相关资料与试产资料4、固晶评估项目：a.PR识别的能力b.气压压力c.顶针高度d.吸嘴大小e.焊头压力f.芯片膜的粘性g.产能如何等，h.推力（推后现象）若有问题均要有记录。粗糙面光滑面大头小头定位孔下BAR上BAR頂針(Ejector)晶片支架顶针吸嘴晶片9.晶片评估2、焊线评估项目：a.焊线压力b.功率c.时间d.焊线热板温度e.PR识别能力f.弧高g.金球大小h.产能i.拉力大小（断点位置）若有问题均要有记录。晶片金线支架瓷咀9.晶片评估5、老化实验a.电性测试(包括ESD)；b.按信赖性实验标准取材料准备分别做以下实验：实验前产品需要编号测试VF/IR/IV/WL性能，产品要与数据对应），实验一：常温点亮保存（条件Ta=25±5℃,RH=55±20%RH，20mA通电1000hrs）实验二：高温高湿点亮（条件Ta=85+5、-3℃,RH=85%+5、-10%，20mA通电1000hrs）实验三：冷热冲击[条件Ta=85℃(30分钟)～Ta=25℃(30分钟）～Ta=-40℃(30分钟)～Ta=85℃(30分钟)]其他实验可以根据自己的需要进行选择；实验过程中每100/168小时测试一次；所有不良品均要分析。中国台湾地区晶片厂商序号公司名称英文名成立时间生产产品备注1国联光电UEC1993.9InGaAlPGaN2璨圆光电FOBEPI1999.11GaN光电相关材料3华上光电ARIMA1998.9InGaAlPGaN外延片与芯片4晶元光电EPISTAR1996.9GaP,GaAsP中国台湾地区晶片厂商序号公司名称英文名成立时间生产产品备注5光磊科技OPTOTECH1983.12LED芯片6鼎元光电TYNTEK1987.4LED芯片红外线芯片7元砷光电SEC2000.4GaAs8全新光电VPEC1996.11外延片代工高亮度LED芯片ENDTKS!