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唐山LED倒裝芯片知識 全方位解析

唐山LED倒裝芯片知識 全方位解析

【摘要】:
LED正裝芯片是最早出現的芯片結構,也是小功率芯片中普遍使用的芯片結構。該結構,電極在上方,從上至下材料為:P-GaN,發光層,N-GaN,襯底。所以,相對倒裝來說就是正裝。

LED正裝芯片是最早出現的芯片結構,也是小功率芯片中普遍使用的芯片結構。該結構,電極在上方,從上至下材料為:P-GaN,發光層,N-GaN,襯底。所以,相對倒裝來說就是正裝。

 

LED倒裝芯片和癥狀芯片圖解

 

為了避免正裝芯片中因電極擠占發光面積從而影響發光效率,芯片研發人員設計了倒裝結構,即把正裝芯片倒置,使發光層激發出的光直接從電極的另一面發出(襯底最終被剝去,芯片材料是透明的),同時,針對倒裝設計出方便LED封裝廠焊線的結構,從而,整個芯片稱為倒裝芯片(Flip Chip),該結構在大功率芯片較多用到。

 

正裝 、倒裝、垂直 LED芯片結構三大流派

 

倒裝技術并不是一個新的技術,其實很早之前就存在了。倒裝技術不光用在LED行業,在其他半導體行業里也有用到。目前LED芯片封裝技術已經形成幾個流派,不同的技術對應不同的應用,都有其獨特之處。

 

目前LED芯片結構主要有三種流派,最常見的是正裝結構,還有垂直結構和倒裝結構。正裝結構由于p,n電極在LED同一側,容易出現電流擁擠現象,而且熱阻較高,而垂直結構則可以很好的解決這兩個問題,可以達到很高的電流密度和均勻度。未來燈具成本的降低除了材料成本,功率做大減少LED顆數顯得尤為重要,垂直結構能夠很好的滿足這樣的需求。這也導致垂直結構通常用于大功率LED應用領域,而正裝技術一般應用于中小功率LED。而倒裝技術也可以細分為兩類,一類是在藍寶石芯片基礎上倒裝,藍寶石襯底保留,利于散熱,但是電流密度提升并不明顯;另一類是倒裝結構并剝離了襯底材料,可以大幅度提升電流密度。

 

LED倒裝芯片的優點

 

一是沒有通過藍寶石散熱,可通大電流使用;二是尺寸可以做到更小,光學更容易匹配;三是散熱功能的提升,使芯片的壽命得到了提升;四是抗靜電能力的提升;五是為后續封裝工藝發展打下基礎。

 

什么是LED倒裝芯片

 

據了解,倒裝芯片之所以被稱為“倒裝”是相對于傳統的金屬線鍵合連接方式(Wire Bonding)與植球后的工藝而言的。傳統的通過金屬線鍵合與基板連接的晶片電氣面朝上,而倒裝晶片的電氣面朝下,相當于將前者翻轉過來,故稱其為“倒裝芯片”。

 

倒裝LED芯片,通過MOCVD技術在藍寶石襯底上生長GaN基LED結構層,由P/N結發光區發出的光透過上面的P型區射出。由于P型GaN傳導性能不佳,為獲得良好的電流擴展,需要通過蒸鍍技術在P區表面形成一層Ni- Au組成的金屬電極層。P區引線通過該層金屬薄膜引出。為獲得好的電流擴展,Ni-Au金屬電極層就不能太薄。為此,器件的發光效率就會受到很大影響,通常要同時兼顧電流擴展與出光效率二個因素。但無論在什麼情況下,金屬薄膜的存在,總會使透光性能變差。此外,引線焊點的存在也使器件的出光效率受到影響。 采用GaN LED倒裝芯片的結構可以從根本上消除上面的問題。

 

在倒裝芯片的技術基礎上,有廠家發展出了LED倒裝無金線芯片級封裝。

 

 

什么是LED倒裝無金線芯片級封裝

 

倒裝無金線芯片級封裝,基于倒裝焊技術,在傳統LED芯片封裝的基礎上,減少了金線封裝工藝,省掉導線架、打線,僅留下芯片搭配熒光粉與封裝膠使用。作為新封裝技術產品,倒裝無金線芯片級光源完全沒有因金線虛焊或接觸不良引起的不亮、閃爍、光衰大等問題。相比于傳統封裝工藝,芯片級光源的封裝密度增加了16倍,封裝體積卻縮小了80%,燈具設計空間更大。倒裝無金線芯片憑借更穩定的性能、更好的散熱性、更均勻的光色分布、更小的體積,受到越來越多LED燈具企業和終端產品應用企業的青睞。

 

LED倒裝芯片普及的難點:

 

1、倒裝LED技術目前在大功率的產品上和集成封裝的優勢更大,在中小功率的應用上,成本競爭力還不是很強。

 

2、倒裝LED顛覆了傳統LED工藝,從芯片一直到封裝,這樣會對設備要求更高,就拿封裝才說,能做倒裝芯片的前端設備成本肯定會增加不少,這就設置了門檻,讓一些企業根本無法接觸到這個技術。

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