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LED防爆灯封装原材料--芯片的详解

来源:新黎明科创控股有限公司更新日期:2019-11-29 09:53:21

LED防爆灯的封装工艺有其自己的特点。对LED防爆灯封装前首先要做的是控制原物料。因为许多场合需要户外使用,环境条件往往比较恶劣,不是长期在高温下工作就是 长期在低温下工作,而且长期受雨水的腐蚀,如LED防爆灯的信赖度不是很好,很容易出现瞎点现象,所以注意对原物料品质的控制显得尤其重要。


  LED防爆灯芯片结构:


  LED防爆灯芯片是半导体发光器件LED防爆灯的核心部件,它主要由砷(AS)、铝(AL)、镓(Ga)、铟(IN)、磷(P)、氮(N)、锶(Si)这几种元素中的若干种组成。


  芯片按发光亮度分类可分为:


  一般亮度:R(红色GAaAsP 655nm)、H ( 高红GaP 697nm )、G ( 绿色GaP 565nm )、Y ( 黄色GaAsP/GaP 585nm )、E(桔色GaAsP/ GaP 635nm )等;


  高亮度:VG (较亮绿色GaP 565nm )、VY(较亮黄色 GaAsP/ GaP 585nm )、SR( 较亮红色GaA/AS 660nm );


  超高亮度:UG﹑UY﹑UR﹑UYS﹑URF﹑UE等。


  芯片按组成元素可分为:


  二元晶片(磷﹑镓):H﹑G等;


  三元晶片(磷﹑镓 ﹑砷):SR(较亮红色GaA/AS 660nm)、 HR (超亮红色GaAlAs 660nm)、UR(最亮红色GaAlAs 660nm)等;


  四元晶片(磷﹑铝﹑镓﹑铟):SRF( 较亮红色 AlGalnP )、HRF(超亮红色 AlGalnP)、URF(最亮红色 AlGalnP 630nm)、VY(较亮黄色GaAsP/GaP 585nm)、HY(超亮黄色 AlGalnP 595nm)、UY(最亮黄色 AlGalnP 595nm)、UYS(最亮黄色 AlGalnP 587nm)、UE(最亮桔色 AlGalnP 620nm)、HE(超亮桔色 AlGalnP 620nm)、UG (最亮绿色 AIGalnP 574nm) LED等。


  发光二极管芯片制作方法和材料的磊晶种类:


  1、LPE:液相磊晶法 GaP/GaP;


  2、VPE:气相磊晶法 GaAsP/GaAs;


  3、MOVPE:有机金属气相磊晶法) AlGaInP、GaN;


  4、SH:单异型结构 GaAlAs/GaAs;


  5、DH:双异型结构 GaAlAs/GaAs;


  6、DDH:双异型结构 GaAlAs/GaAlAs。


  不同LED防爆灯芯片,其结构大同小异,有外延用的芯片基板( 蓝宝石基板、碳化硅基板等) 和掺杂的外延半导体材料及透明金属电极等构成。


  LED防爆灯单电极芯片

 

  

  LED防爆灯晶粒种类简介



  LED衬底材料的种类


  对于制作LED芯片来说,衬底材料的选用是首要考虑的问题。应该采用哪种合适的衬底,需要根据设备和LED器件的要求进行选择。三种衬底材料:蓝宝石(Al2O3)、硅 (Si)、碳化硅(SiC)。


  一、蓝宝石衬底


  蓝宝石衬底有许多的优点:1.生产技术成熟、器件质量较好,2.稳定性很好,能够运用在高温生长过程中,3.机械强度高,易于处理和清洗。


  蓝宝石衬底存在的问题:1.晶格失配和热应力失配,会在外延层中产生大量缺陷;2.蓝宝石是一种绝缘体,在上表面制作两个电极,造成了有效发光面积减 少;3.增加了光刻、蚀刻工艺过程,制作成本高。蓝宝石的硬度非常高, 在自然材料中其硬度仅次于金刚石, 但是在LED器件的制作过程中却需要对它进行减薄和切割(从400nm减到100nm左右)。添置完成减薄和切割工艺的设备又要增加一笔较大的投资。蓝宝 石衬底导热性能不是很好(在100℃约为25W/m·K) ,制作大功率LED往往采用倒装技术(把蓝宝石衬底剥离或减薄)。



  二、硅衬底


  硅是热的良导体,所以器件的导热性能可以明显改善,从而延长了器件的寿命。硅衬底芯片电极采用两种接触方式: V接触(垂直接触) 、L接触(水平接触) 。


  三、碳化硅衬底


  碳化硅衬底(CREE公司专门采用SiC材料作为衬底)的LED芯片,电极是L型电极,电流是纵向流动的。采用这种衬底制作的器件的导电和导热性能都非常好,有利于做成面积较大的大功率器件。


  优点:碳化硅的导热系数为490W/m·K,要比蓝宝石衬底高出10倍以上。


  缺点:碳化硅制造成本较高,实现其商业化还需要降低相应的成本。


  LED防爆灯除了以上三种常用的衬底材料之外,还有GaAS、AlN、ZnO等材料也可作为衬底,通常根据设计的需要选择使用。


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