Mis on LED-kiip? Millised on selle omadused? LED-kiipide valmistamise põhieesmärk on toota tõhusaid ja töökindlaid madala oomiga kontaktelektroode ning rahuldada kokkupuutuvate materjalide suhteliselt väikest pingelangust ja pakkuda juhtmete jootmiseks survepatju, maksimeerides samal ajal valguse väljundit. Ristkile protsessis kasutatakse tavaliselt vaakumaurustamise meetodit. Kõrgvaakumis 4Pa materjal sulatatakse takistuskuumutuse või elektronkiirega pommitamise meetodil ja BZX79C18 muudetakse metalliauruks ja sadestatakse pooljuhtmaterjali pinnale madala rõhu all.
Tavaliselt kasutatavate P-tüüpi kontaktmetallide hulka kuuluvad sellised sulamid nagu AuBe ja AuZn, samas kui N-külje kontaktmetall on sageli valmistatud AuGeNi sulamist. Pärast katmist moodustunud sulamikihti tuleb fotolitograafia abil võimalikult palju eksponeerida luminestsentspiirkonnas, et ülejäänud sulamikiht vastaks tõhusate ja usaldusväärsete madala oomiliste kontaktelektroodide ja jootetraadi survepatjade nõuetele. Pärast fotolitograafiaprotsessi lõppu peab see läbima ka legeerimisprotsessi, mis tavaliselt viiakse läbi H2 või N2 kaitse all. Legeerimise aja ja temperatuuri määravad tavaliselt sellised tegurid nagu pooljuhtmaterjalide omadused ja sulami ahju vorm. Muidugi, kui sinakasroheline ja muud kiipelektroodi protsessid on keerulisemad, on vaja lisada passiveerimiskile kasvatamine, plasma söövitamise protsessid jne.
Millised protsessid mõjutavad LED-kiipide tootmisprotsessis oluliselt nende optoelektroonilist jõudlust?
Üldiselt on pärast LED-i epitaksiaalse tootmise lõpetamist selle peamine elektriline jõudlus lõpule viidud ja kiibi tootmine ei muuda selle põhitootmise olemust. Sobimatud tingimused katmis- ja legeerimisprotsessi ajal võivad aga põhjustada mõningate elektriliste parameetrite halba. Näiteks võivad madalad või kõrged legeerimistemperatuurid põhjustada kehva oomilise kontakti, mis on kiibi tootmisel suure päripinge languse VF peamiseks põhjuseks. Pärast lõikamist võivad mõned korrosiooniprotsessid kiibi servadel olla abiks kiibi vastupidise lekke parandamisel. Seda seetõttu, et pärast teemantlihvkettaga lõikamist jääb laastu servadesse palju jääkprahti ja pulbrit. Kui need osakesed kleepuvad LED-kiibi PN-ristmiku külge, põhjustavad need elektrilekkeid ja isegi rikkeid. Lisaks, kui kiibi pinnal olev fotoresist ei ole puhtalt maha kooritud, tekitab see raskusi eesjootmisel ja virtuaaljootmisel. Kui see on tagaküljel, põhjustab see ka kõrge rõhulanguse. Laastu tootmisprotsessi käigus saab valguse intensiivsuse suurendamiseks kasutada pinna karestamist ja trapetsikujulisi struktuure.
Miks tuleb LED-kiibid eri suurusteks jagada? Milline on suuruse mõju LED-i optoelektroonilisele jõudlusele?
LED-kiibid võib võimsuse alusel jagada väikese võimsusega, keskmise võimsusega ja suure võimsusega kiipideks. Vastavalt kliendi nõudmistele saab selle jagada kategooriatesse, nagu ühe toru tase, digitaalne tase, maatriksi tase ja dekoratiivne valgustus. Mis puudutab kiibi konkreetset suurust, siis see sõltub erinevate kiibitootjate tegelikust tootmistasemest ja konkreetseid nõudeid pole. Niikaua kui protsess on läbitud, võib kiip suurendada ühiku toodangut ja vähendada kulusid ning fotoelektriline jõudlus ei muutu põhjalikult. Kiibi kasutatav vool on tegelikult seotud kiibi läbiva voolutihedusega. Väike kiip kasutab vähem voolu, samas kui suur kiip kasutab rohkem voolu ja nende ühikuline voolutihedus on põhimõtteliselt sama. Arvestades, et suure voolu korral on peamiseks probleemiks soojuse hajumine, on selle valgusefektiivsus madalam kui madala voolu korral. Teisest küljest väheneb pindala suurenedes kiibi kehatakistus, mille tulemuseks on pärivoolu juhtivuse pinge langus.

Mis on suure võimsusega LED-kiipide üldine ala? Miks?
Valge valguse jaoks kasutatavad suure võimsusega LED-kiibid on turul üldiselt umbes 40miljonilised ja suure võimsusega kiipide jaoks kasutatav võimsus viitab üldiselt üle 1 W elektrivõimsusele. Kuna kvantefektiivsus on üldiselt alla 20%, muundatakse suurem osa elektrienergiast soojusenergiaks, seega on soojuse hajumine suure võimsusega kiipide jaoks oluline, mistõttu neil peab olema suur ala.
Millised on GaN-i epitaksiaalsete materjalide tootmise kiibitehnoloogia ja töötlemisseadmete nõuded võrreldes GaP, GaAs ja InGaAlP-ga? Miks?
Tavaliste LED-punaste ja kollaste kiipide ning suure heledusega kvaternaarsete punaste ja kollaste kiipide substraadid kasutavad mõlemad liitpooljuhtmaterjale, nagu GaP ja GaAs, ning neid saab üldiselt valmistada N-tüüpi substraatidena. Märgprotsessi kasutamine fotolitograafiaks ja hilisem laastudeks lõikamine teemantlihvketta labadega. GaN materjalist sinakasroheline kiip kasutab safiirsubstraati. Safiirsubstraadi isoleeriva iseloomu tõttu ei saa seda kasutada LED-elektroodina. Seetõttu tuleb mõlemad P/N elektroodid valmistada epitaksiaalsele pinnale kuivsöövitamise teel ja läbi viia mõned passiveerimisprotsessid. Safiiri kõvaduse tõttu on teemantlihvketta teradega raske laastudeks lõigata. Selle tootmisprotsess on üldiselt keerulisem kui GaP ja GaAs materjalide puhulLED prožektorid.

Mis on "läbipaistva elektroodi" kiibi struktuur ja omadused?
Nn läbipaistev elektrood peaks suutma elektrit juhtida ja valgust läbi laskma. Seda materjali kasutatakse nüüd laialdaselt vedelkristallide tootmisprotsessides ja selle nimi on indiumtinaoksiid, lühendatult ITO, kuid seda ei saa kasutada jootepadjana. Valmistamisel on vaja esmalt valmistada kiibi pinnale oomiline elektrood, seejärel katta pind ITO kihiga ning seejärel asetada ITO pinnale jootepatjade kiht. Sel viisil jaotatakse juhtjuhtmest alla tulev vool ühtlaselt üle ITO kihi igale oomilisele kontaktelektroodile. Samal ajal, kuna ITO murdumisnäitaja on õhu ja epitaksiaalse materjali murdumisnäitaja vahel, saab suurendada valguse nurka ja suurendada ka valgusvoogu.

Milline on pooljuhtvalgustuse kiibitehnoloogia peavoolu areng?
Pooljuht-LED-tehnoloogia arenedes suureneb ka selle rakendamine valgustuse vallas, eriti aga pooljuhtvalgustuses kuumaks teemaks saanud valge LED-i esilekerkimine. Peamised kiibid ja pakendamistehnoloogiad vajavad siiski veel täiustamist ning kiipide arendamine peaks keskenduma suurele võimsusele, suurele valgustõhususele ja soojustakistuse vähendamisele. Võimsuse suurendamine tähendab kiibi kasutusvoolu suurendamist ja otsesem viis on kiibi suuruse suurendamine. Tavaliselt kasutatavad suure võimsusega kiibid on umbes 1 mm x 1 mm, kasutusvooluga 350 mA. Kasutusvoolu suurenemise tõttu on soojuse hajumine muutunud oluliseks probleemiks. Nüüd on kiibi inversiooni meetod selle probleemi põhimõtteliselt lahendanud. LED-tehnoloogia arenedes seisab selle rakendamine valgustusvaldkonnas silmitsi enneolematute võimaluste ja väljakutsetega.
Mis on ümberpööratud kiip? Mis on selle struktuur ja millised on selle eelised?
Sinise valgusega LED-id kasutavad tavaliselt Al2O3 substraate, millel on kõrge kõvadus, madal soojusjuhtivus ja elektrijuhtivus. Kui kasutatakse formaalset struktuuri, toob see ühelt poolt kaasa antistaatilisi probleeme ja teisest küljest muutub suure voolu tingimustes suureks probleemiks ka soojuse hajumine. Samal ajal, kuna positiivne elektrood on ülespoole, blokeerib see osa valgust ja vähendab valgusefektiivsust. Suure võimsusega sinise valgusega LED-id suudavad chip flip tehnoloogia abil saavutada tõhusama valgusväljundi kui traditsioonilised pakkimistehnikad.
Praegune peavoolu ümberpööratud struktuuriga lähenemisviis on kõigepealt valmistada ette suure suurusega sinise valgusega LED-kiibid sobivate eutektiliste keevituselektroodidega ja samal ajal valmistada sinise valgusega LED-kiibist pisut suurem ränisubstraat ja selle peale teha kuldne juhtiv kiht eutektiliseks keevitamiseks ja väljavoolukiht (ultraheli kuldtraadi kuuljoodet). Seejärel joodetakse suure võimsusega sinised LED-kiibid eutektilise keevitusseadme abil kokku ränisubstraatidega.
Selle struktuuri tunnuseks on see, et epitaksiaalne kiht puutub vahetult kokku ränisubstraadiga ja ränisubstraadi soojustakistus on palju madalam kui safiirsubstraadi oma, seega on soojuse hajumise probleem hästi lahendatud. Tänu sellele, et safiirsubstraat on pärast ümberpööramist suunatud ülespoole, muutudes kiirgavaks pinnaks, on safiir läbipaistev, lahendades seega valguse kiirgamise probleemi. Ülaltoodud on vastavad teadmised LED-tehnoloogiast. Usun, et teaduse ja tehnoloogia arengugaLED tuledmuutuvad tulevikus üha tõhusamaks ja nende kasutusiga pikeneb oluliselt, tuues meile suurema mugavuse.