מה זה אשבב LED? אז מה המאפיינים שלו?ייצור שבבי LEDהיא בעיקר לייצר אלקטרודת מגע אוהם נמוכה יעילה ואמינה, לעמוד במפלת המתח הקטנה יחסית בין החומרים הניתנים למגע, לספק את כרית הלחץ לחוט הריתוך, ובמקביל, כמה שיותר אור. תהליך סרט המעבר משתמש בדרך כלל בשיטת אידוי ואקום. תחת ואקום גבוה של 4Pa, החומרים נמסים על ידי חימום התנגדות או חימום הפצצת קרן אלקטרונים, ו-BZX79C18 הופך לאדי מתכת כדי להפקיד על פני השטח של חומרים מוליכים למחצה בלחץ נמוך.

מתכות המגע הנפוצות בשימוש מסוג P כוללות AuBe, AuZn וסגסוגות אחרות, ומתכות המגע בצד ה-N הן בדרך כלל סגסוגות AuGeNi. שכבת הסגסוגת שנוצרת לאחר הציפוי צריכה גם לחשוף את השטח הזוהר ככל האפשר באמצעות פוטוליטוגרפיה, כך ששכבת הסגסוגת הנותרת תוכל לעמוד בדרישות של אלקטרודת מגע אוהם נמוכה ואמינות ורפידת קו ריתוך. לאחר השלמת תהליך הפוטוליתוגרפיה, תהליך הסגסוג יתבצע תחת הגנת H2 או N2. הזמן והטמפרטורה של סגסוגת נקבעים בדרך כלל על פי המאפיינים של חומרים מוליכים למחצה וצורת תנור הסגסוגת. כמובן, אם תהליך אלקטרודת השבב כגון כחול-ירוק מורכב יותר, יש להוסיף את צמיחת הסרט הפסיבי ותהליך תחריט הפלזמה.

בתהליך ייצור שבבי LED, לאילו תהליכים יש השפעה חשובה על הביצועים הפוטואלקטריים שלו?

באופן כללי, לאחר השלמת הייצור האפיטקסיאלי של LED, הביצועים החשמליים העיקריים שלו הושלמו סופית. ייצור השבבים לא ישנה את אופי הייצור הליבה שלו, אך תנאים לא תקינים בתהליך הציפוי והסגסוג יגרמו לכמה פרמטרים חשמליים להיות גרועים. לדוגמה, טמפרטורת סגסוגת נמוכה או גבוהה תגרום למגע אוהם לקוי, וזו הסיבה העיקרית למפלת מתח גבוהה קדימה VF בייצור שבבים. לאחר החיתוך, אם יתבצע תהליך תחריט כלשהו על קצה השבב, זה יעזור לשפר את הדליפה ההפוכה של השבב. הסיבה לכך היא שלאחר חיתוך עם להב גלגל שיוף יהלום, תישאר הרבה אבקת פסולת על קצה השבב. אם חלקיקים אלה יידבקו לצומת ה-PN של שבב ה-LED, הם יגרמו לדליפה חשמלית, או אפילו התמוטטות. בנוסף, אם הפוטורסיסט על משטח השבב לא מתקלף בצורה נקייה, זה יגרום לקשיים בהדבקת חוט קדמי והלחמה כוזבת. אם זה הגב, זה גם יגרום לירידת לחץ גבוהה. בתהליך ייצור השבבים ניתן לשפר את עוצמת האור באמצעות חיספוס פני השטח וחיתוך למבנה טרפז הפוך.

מדוע שבבי LED מחולקים לגדלים שונים? מה ההשפעות של הגודל עלLED פוטואלקטריביצועים?

ניתן לחלק את גודל שבב LED לשבב כוח קטן, שבב כוח בינוני ושבב כוח גבוה לפי הספק. על פי דרישות הלקוח, ניתן לחלק אותו לרמת צינור בודד, רמה דיגיטלית, רמת סריג ותאורה דקורטיבית וקטגוריות אחרות. הגודל הספציפי של השבב תלוי ברמת הייצור בפועל של יצרני שבבים שונים, ואין דרישה ספציפית. כל עוד התהליך מוסמך, השבב יכול לשפר את תפוקת היחידה ולהפחית את העלות, והביצועים הפוטואלקטריים לא ישתנו מהותית. הזרם המשמש את השבב קשור למעשה לצפיפות הזרם הזורמת דרך השבב. הזרם המשמש את השבב קטן והזרם המשמש את השבב גדול. צפיפות הזרם של היחידה שלהם זהה בעצם. בהתחשב בכך שפיזור חום הוא הבעיה העיקרית בזרם גבוה, יעילות האור שלו נמוכה מזו שבזרם נמוך. מצד שני, ככל שהשטח גדל, התנגדות הנפח של השבב תרד, ולכן מתח ההולכה קדימה יקטן.

לאיזה גודל שבב מתייחס שבב LED בעל הספק גבוה בדרך כלל? מַדוּעַ?

שבבי LED בעלי הספק גבוה המשמשים לאור לבן בדרך כלל נראים בשוק בכ-40 מיל, ומה שנקרא שבבי הספק גבוה אומר בדרך כלל שההספק החשמלי הוא יותר מ-1W. מכיוון שהיעילות הקוונטית היא בדרך כלל פחות מ-20%, רוב האנרגיה החשמלית תומר לאנרגיית חום, ולכן פיזור החום של שבבים בעלי הספק גבוה חשוב מאוד, הדורש שטח שבב גדול יותר.

מהן הדרישות השונות של ציוד תהליך ועיבוד שבבים לייצור חומרים אפיטקסיאליים של GaN בהשוואה ל-GaP, GaAs ו-InGaAlP? מַדוּעַ?

המצעים של שבבי LED אדומים וצהובים רגילים ושבבים אדומים וצהובים רבעוני בוהקים עשויים מ-GaP, GaAs וחומרים מוליכים למחצה מורכבים אחרים, שבדרך כלל ניתן להפוך אותם למצעים מסוג N. התהליך הרטוב משמש לפוטוליתוגרפיה, ובהמשך להב גלגל היהלום משמש לחיתוך לשבבים. השבב הכחול-ירוק של חומר GaN הוא מצע ספיר. מכיוון שמצע הספיר מבודד, לא ניתן להשתמש בו כעמוד של לד. האלקטרודות P/N חייבות להיעשות על פני השטח האפיטקסיאליים בו זמנית באמצעות תהליך תחריט יבש וגם באמצעות כמה תהליכי פסיביות. מכיוון שספיר קשה מאוד, קשה לחתוך שבבים עם להבי גלגל שיוף יהלום. התהליך שלו בדרך כלל מסובך יותר מזה של נורות LED של GaP ו-GaAs.

מה המבנה והמאפיינים של שבב "אלקטרודה שקופה"?

האלקטרודה השקופה כביכול אמורה להיות מסוגלת להוליך חשמל ואור. חומר זה נמצא כעת בשימוש נרחב בתהליך ייצור גבישים נוזליים. שמו הוא אינדיום טין אוקסיד (ITO), אך לא ניתן להשתמש בו ככרית ריתוך. במהלך הייצור, האלקטרודה האוהמית תיוצר על משטח השבב, ולאחר מכן תצוף שכבת ITO על פני השטח, ולאחר מכן תצוף שכבה של כרית ריתוך על משטח ITO. בדרך זו, הזרם מהמוביל מופץ באופן שווה לכל אלקטרודת מגע אומה דרך שכבת ה-ITO. יחד עם זאת, מכיוון שמקדם השבירה של ITO נמצא בין האוויר למקדם השבירה של החומר האפיטקסיאלי, ניתן להגדיל את זווית האור, ולהגדיל גם את שטף האור.

מהו הזרם המרכזי של טכנולוגיית השבבים לתאורת מוליכים למחצה?

עם התפתחות טכנולוגיית ה-LED של מוליכים למחצה, יישומיה בתחום התאורה הולכים ומתרבים, ובמיוחד הופעת ה-LED הלבנה, שהפכה למוקד תאורת המוליכים למחצה. עם זאת, עדיין יש לשפר את שבב המפתח וטכנולוגיית האריזה, ויש לפתח את השבב לקראת הספק גבוה, יעילות אור גבוהה ועמידות תרמית נמוכה. הגדלת ההספק פירושה הגדלת הזרם המשמש את השבב. הדרך הישירה יותר היא להגדיל את גודל השבב. כיום, שבבים בעלי הספק גבוה הם כולם בגודל 1 מ"מ × 1 מ"מ, והזרם הוא 350mA עקב הגדלת זרם השימוש, בעיית פיזור החום הפכה לבעיה בולטת. עכשיו הבעיה הזו נפתרה בעצם על ידי היפוך שבב. עם התפתחות טכנולוגיית LED, יישומה בתחום התאורה יעמוד בפני הזדמנות ואתגר חסרי תקדים.

מה זה Flip Chip? מה המבנה שלו? מה היתרונות שלו?

LED כחול משתמש בדרך כלל במצע Al2O3. למצע Al2O3 יש קשיות גבוהה, מוליכות תרמית ומוליכות נמוכה. אם נעשה שימוש במבנה החיובי, מצד אחד, הוא יגרום לבעיות אנטי-סטטיות, מצד שני, גם פיזור החום יהפוך לבעיה מרכזית בתנאי זרם גבוהים. יחד עם זאת, מכיוון שהאלקטרודה הקדמית פונה כלפי מעלה, חלק מהאור ייחסם, ויעילות האור תפחת. LED כחול בעל הספק גבוה יכול לקבל תפוקת אור יעילה יותר מטכנולוגיית אריזה מסורתית באמצעות טכנולוגיית שבב Flip Flip.

גישת מבנה היפוך המיינסטרים הנוכחית היא: ראשית, הכן שבב LED כחול בגודל גדול עם אלקטרודת ריתוך אוטקטית מתאימה, במקביל, הכן מצע סיליקון מעט גדול יותר משבב ה-LED הכחול, וייצר שכבה מוליכת זהב וחוט עופרת שכבה (מפרק הלחמה של חוט זהב אולטראסאוני) לריתוך אוטקטי. לאחר מכן, שבב ה-LED הכחול בעל הספק גבוה ומצע הסיליקון מרותכים יחד באמצעות ציוד ריתוך אוטקטי.

מבנה זה מאופיין בכך שהשכבה האפיטקסיאלית מתקשרת ישירות עם מצע הסיליקון, וההתנגדות התרמית של מצע הסיליקון נמוכה בהרבה מזו של מצע הספיר, ולכן בעיית פיזור החום נפתרת היטב. מכיוון שמצע הספיר פונה כלפי מעלה לאחר היפוך, הוא הופך למשטח פולט האור. הספיר שקוף, כך שגם בעיית פליטת האור נפתרת. האמור לעיל הוא הידע הרלוונטי בטכנולוגיית LED. אני מאמין שעם התפתחות המדע והטכנולוגיה, מנורות LED בעתיד יהפכו ליעילות יותר ויותר, וחיי השירות שלהן ישתפרו מאוד, ויביאו לנו נוחות רבה יותר.