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LED灯生产工艺
§1 LED制造流程概述
LED的制作流程包括上游的单晶片衬底制作、外延晶片生长;中游的芯片、电极制作、切割和测试分选;下游的产品封装。
LED制造流程图
制程:金属蒸镀光罩腐蚀热处理(正负电极制作)
切割测试分选
成品:芯片
晶片:单晶棒(砷化镓、磷化镓) 单晶片衬底在衬底上生长外延层外延片
成品:单晶片、外延片
封装:固晶焊线树脂封装切脚测试分选
成品:LED灯珠、LED贴片和组件
上游
下游
中游
§2 LED芯片生产工艺
LED照明能够应用到高亮度领域归功于LED芯片生产技术的不断提高,包括单颗晶片的功率和亮度的提高。LED上游生产技术是LED行业的核心技术,目前在该技术领先的国家主要日本、美国、韩国,还有我国台湾,而我国大陆在LED上游生产技术的发展比较靠后。下图为上游外延片的微结构示意图。
蓝光外延片微结构图
P型GaN
P型AlGaN
InGaN量子阱(well)
N型InGaN
N型AlGaN
GaN缓冲层(buffer)
蓝宝石衬底(subatrate)
P型GaN
N型GaN
正极
负极
生产出高亮度LED芯片,一直是世界各国全力投入研制的目标,也是LED发的方向。目前,利用大功率芯片生产出来的白光1W LED流明值已经达能到150lm之高。 LED上游技术的发展将使LED灯具的生产成本越来越低,更显LED照明的优势。以下以蓝光LED为例介绍其外延片生产工艺如下:首先在衬低上制作氮化鎵(GaN)基的外延片,这个过程主要是在金属有机化学气相沉积外延片炉(MOCVD)中完成的。准备好制作GaN基外延片所需的材料源和各种高纯的气体之后,按照工艺的要求就可以逐步把外延片做好。常用的衬底主要有蓝宝石、碳化硅和硅衬底,以及GaAs、AlN、ZnO等材料。
MOCVD是利用气相反应物(前驱物)及Ⅲ族的有机金属和Ⅴ族的NH3在衬底表面进行反应,将所需的产物沉积在衬底表面。通过控制温度、压力、反应物浓度和种类比例,从而控制镀膜成分、晶相等品质。MOCVD外延炉是制作LED外延片最常用的设备
然后是对LED PN结的两个电极进行加工,电极加工也是制作LED芯片的关键工序,包括清洗、蒸镀、黄光、化学蚀刻、熔合、研磨;然后对LED毛片进行划片、测试和分选,就可以得到所需的LED芯片了。
LED生产流程
基板(衬底)
磊晶制程(扩散、溅射、化学气相沉淀)
磊晶片
清洗
蒸镀
黄光作业
化学蚀刻
熔合
研磨
切割
测试
单晶炉、切片机、磨片机等
外延炉(MOCVD)
清洗机
蒸镀机、电子枪
烘烤、上光阻、照相曝光、显影
刻蚀机
减薄机、清洗机
切割机
探针测试台、颗粒度检测仪
§3 大功率LED生产工艺
作为LED节能灯光源的大功率LED,它是LED节能灯的核心部分。大功率LED的生产工艺如何直接影响LED的性能,进而影响LED灯具的性能,如光衰、光效等。
§ LED封装工艺流程
以大功率LED封装产品为例,介绍它的封装制程如下:
大功率LED封装制程
扩晶
框晶
晶片
银胶
解冻
搅拌
固晶
烘烤
焊线
灌胶
長烤
点胶
固检
推力检查
拉力检查