מהו שבב LED? אז מה המאפיינים שלו? המטרה העיקרית של ייצור שבבי LED היא לייצר אלקטרודות מגע נמוכות אוהם יעילות ואמינות, ולעמוד במפלת המתח הקטנה יחסית בין חומרים שניתן למגע ולספק רפידות לחץ להלחמת חוטים, תוך מיקסום כמות תפוקת האור. תהליך הסרט הצלב משתמש בדרך כלל בשיטת אידוי ואקום. תחת ואקום גבוה של 4Pa, החומר נמס על ידי חימום התנגדות או שיטת חימום הפצצת קרן אלקטרונים, ו-BZX79C18 הופך לאדי מתכת ומופקד על פני החומר המוליך למחצה בלחץ נמוך.
מתכות המגע הנפוצות בשימוש מסוג P כוללות סגסוגות כגון AuBe ו- AuZn, בעוד שמתכת המגע בצד N עשויה לרוב מסגסוגת AuGeNi. גם שכבת הסגסוגת שנוצרת לאחר הציפוי צריכה להיחשף כמה שיותר באזור הזוהר באמצעות תהליך פוטוליטוגרפיה, כך ששכבת הסגסוגת הנותרת תוכל לעמוד בדרישות של אלקטרודות מגע יעילות ואמינות של אוהם נמוך ורפידות לחץ על חוטי הלחמה. לאחר השלמת תהליך הפוטוליתוגרפיה, הוא צריך לעבור גם את תהליך הסגסוג, שמתבצע בדרך כלל תחת הגנה של H2 או N2. הזמן והטמפרטורה של סגסוגת נקבעים בדרך כלל על ידי גורמים כמו המאפיינים של חומרים מוליכים למחצה וצורת תנור הסגסוגת. כמובן שאם תהליכי האלקטרודה הכחול-ירוק ושאר התהליכים מורכבים יותר, יש צורך להוסיף צמיחת סרט פסיבציה, תהליכי תחריט פלזמה וכו'.
בתהליך הייצור של שבבי LED, לאילו תהליכים יש השפעה משמעותית על הביצועים האופטואלקטרוניים שלהם?
באופן כללי, לאחר השלמת הייצור האפיטקסיאלי של LED, הביצועים החשמליים העיקריים שלו הושלמו, וייצור השבבים אינו משנה את אופי הייצור המרכזי שלו. עם זאת, תנאים לא הולמים במהלך תהליך הציפוי והסגסוג עלולים לגרום לכמה פרמטרים חשמליים להיות גרועים. לדוגמה, טמפרטורות סגסוג נמוכות או גבוהות עלולות לגרום למגע אוהמי לקוי, שהוא הגורם העיקרי למפלת מתח גבוהה קדימה VF בייצור שבבים. לאחר החיתוך, כמה תהליכי קורוזיה בקצוות של השבב יכולים להיות מועילים בשיפור הדליפה ההפוכה של השבב. הסיבה לכך היא שלאחר חיתוך עם להב גלגל שיוף יהלום, יהיו הרבה שאריות של פסולת ואבקה בקצה השבב. אם חלקיקים אלו ייצמדו לצומת ה-PN של שבב ה-LED, הם יגרמו לדליפה חשמלית ואף לקלקול. בנוסף, אם הפוטורסיסט על פני השבב לא מתקלף בצורה נקייה, זה יגרום לקשיים בהלחמה קדמית ובהלחמה וירטואלית. אם זה על הגב, זה גם יגרום לירידת לחץ גבוהה. במהלך תהליך ייצור השבבים, ניתן להשתמש בחספוס פני השטח ובמבנים טרפזיים כדי להגביר את עוצמת האור.
מדוע צריך לחלק שבבי LED לגדלים שונים? מהי השפעת הגודל על ביצועי LED אופטואלקטרוניים?
ניתן לחלק שבבי LED לשבבי הספק נמוך, שבבי הספק בינוני ושבבי הספק גבוה המבוססים על הספק. על פי דרישות הלקוח, ניתן לחלק אותו לקטגוריות כגון רמת צינור בודד, רמה דיגיטלית, רמת מטריצת נקודות ותאורה דקורטיבית. באשר לגודל הספציפי של השבב, זה תלוי ברמת הייצור בפועל של יצרני שבבים שונים ואין דרישות ספציפיות. כל עוד התהליך עובר, השבב יכול להגדיל את תפוקת היחידה ולהפחית עלויות, והביצועים הפוטואלקטריים לא יעברו שינויים מהותיים. הזרם המשמש את השבב קשור למעשה לצפיפות הזרם הזורמת דרך השבב. שבב קטן משתמש בפחות זרם, בעוד שבב גדול משתמש יותר בזרם, וצפיפות 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 הגוף של השבב תרד, וכתוצאה מכך ירידה במתח ההולכה קדימה.

מהו התחום הכללי של שבבי LED בעלי הספק גבוה? מַדוּעַ?
שבבי LED בעלי הספק גבוה המשמשים לאור לבן בדרך כלל רואים בשוק בסביבות 40 מיליליטר, וההספק המשמש עבור שבבים בעלי הספק גבוה מתייחס בדרך כלל להספק חשמלי של מעל 1W. בגלל שהיעילות הקוונטית היא בדרך כלל פחות מ-20%, רוב האנרגיה החשמלית מומרת לאנרגיה תרמית, ולכן פיזור חום חשוב עבור שבבים בעלי הספק גבוה, המחייב שטח גדול.
מהן הדרישות השונות לטכנולוגיית שבבים ולציוד עיבוד לייצור חומרים אפיטקסיאליים של GaN בהשוואה ל-GaP, GaAs ו-InGaAlP? מַדוּעַ?
המצעים של שבבי LED אדום וצהובים רגילים ושבבים אדומים וצהובים רבעוני בהירות גבוהה משתמשים שניהם בחומרים מוליכים למחצה מורכבים כמו GaP ו- GaAs, ובדרך כלל ניתן להפוך אותם למצעים מסוג N. שימוש בתהליך רטוב לפוטוליתוגרפיה, ובהמשך חיתוך לשבבים באמצעות להבי גלגל שיוף יהלום. השבב הכחול-ירוק העשוי מחומר GaN משתמש במצע ספיר. בשל אופיו המבודד של מצע הספיר, לא ניתן להשתמש בו כאלקטרודת LED. לכן, שתי האלקטרודות P/N חייבות להיעשות על פני השטח האפיטקסיאלי על ידי תחריט יבש ויש לבצע כמה תהליכי פסיביות. בשל קשיות הספיר, קשה לחתוך לשבבים עם להבי גלגל שיוף יהלום. תהליך הייצור שלו בדרך כלל מורכב יותר מזה של חומרי GaP ו- GaAs עבורנורות הצפה לד.

מה המבנה והמאפיינים של שבב "אלקטרודה שקופה"?
האלקטרודה השקופה כביכול צריכה להיות מסוגלת להוליך חשמל ולהיות מסוגלת להעביר אור. חומר זה נמצא כיום בשימוש נרחב בתהליכי ייצור גבישים נוזליים, ושמו הוא אינדיום בדיל אוקסיד, בקיצור ITO, אך לא ניתן להשתמש בו בתור משטח הלחמה. בעת ביצוע, יש צורך להכין תחילה אלקטרודה אומהית על פני השבב, לאחר מכן לכסות את פני השטח בשכבת ITO, ולאחר מכן להפקיד שכבה של רפידות הלחמה על משטח ה-ITO. בדרך זו, הזרם היורד מחוט ההובלה מופץ באופן שווה על פני שכבת ה-ITO לכל אלקטרודת מגע אומהית. יחד עם זאת, בשל מקדם השבירה של ITO בין האוויר לבין מקדם השבירה של החומר האפיטקסיאלי, ניתן להגדיל את זווית האור, ולהגדיל גם את שטף האור.

מהו הפיתוח המרכזי של טכנולוגיית השבבים לתאורת מוליכים למחצה?
עם התפתחות טכנולוגיית ה-LED של מוליכים למחצה, היישום שלה גם בתחום התאורה הולך וגובר, במיוחד הופעת ה-LED הלבן שהפך לנושא חם בתאורת מוליכים למחצה. עם זאת, השבבים העיקריים וטכנולוגיות האריזה עדיין צריכות להשתפר, ופיתוח השבבים צריך להתמקד בהספק גבוה, יעילות אור גבוהה והפחתת התנגדות תרמית. הגדלת הספק פירושה הגדלת זרם השימוש של השבב, ודרך ישירה יותר היא להגדיל את גודל השבב. השבבים בעלי הספק גבוה הנפוצים הם בסביבות 1 מ"מ x 1 מ"מ, עם זרם שימוש של 350mA. עקב העלייה בזרם השימוש, פיזור החום הפך לבעיה בולטת. כעת, השיטה של ​​היפוך שבב בעצם פתרה את הבעיה הזו. עם התפתחות טכנולוגיית LED, יישומה בתחום התאורה יעמוד בפני הזדמנויות ואתגרים חסרי תקדים.
מהו שבב הפוך? מה המבנה שלו ומה היתרונות שלו?
נוריות אור כחול משתמשות בדרך כלל במצעי Al2O3, בעלי קשיות גבוהה, מוליכות תרמית נמוכה ומוליכות חשמלית. אם נעשה שימוש במבנה פורמלי, מצד אחד, הוא יביא לבעיות אנטי-סטטיות, ומצד שני, גם פיזור החום יהפוך לבעיה מרכזית בתנאי זרם גבוהים. יחד עם זאת, בשל האלקטרודה החיובית הפונה כלפי מעלה, היא תחסום חלק מהאור ותפחית את יעילות האור. נוריות אור כחולות בעוצמה גבוהה יכולות להשיג תפוקת אור יעילה יותר באמצעות טכנולוגיית היפוך שבב מאשר טכניקות אריזה מסורתיות.
גישת המבנה ההפוך של הזרם המרכזי הנוכחית היא להכין תחילה שבבי LED אור כחול בגודל גדול עם אלקטרודות ריתוך אוטקטיות מתאימות, ובמקביל, להכין מצע סיליקון מעט גדול יותר משבב LED LED האור הכחול, ומעליו, להכין שכבת מוליך זהב לריתוך אוטקטי ושכבת עופרת (מפרק הלחמה כדורי זהב אולטראסאוני). לאחר מכן, שבבי LED כחולים בעלי הספק גבוה מולחמים יחד עם מצעי סיליקון באמצעות ציוד ריתוך אוטקטי.
המאפיין של מבנה זה הוא שהשכבה האפיטקסיאלית מתקשרת ישירות עם מצע הסיליקון, וההתנגדות התרמית של מצע הסיליקון נמוכה בהרבה מזו של מצע הספיר, ולכן בעיית פיזור החום נפתרת היטב. בשל העובדה שמצע הספיר פונה כלפי מעלה לאחר ההיפוך והופך למשטח הפולט, הספיר שקוף ובכך פותרים את בעיית פליטת האור. האמור לעיל הוא הידע הרלוונטי בטכנולוגיית LED. אני מאמין שעם התפתחות המדע והטכנולוגיה,נורות לדיהפכו יותר ויותר יעילים בעתיד, וחיי השירות שלהם ישתפרו מאוד, ויביאו לנו נוחות רבה יותר.