環保論文

2021-06-01 論文

　　芯片設計從芯片的演變歷程中發現，各大LED生產商在上游磊晶技術上不斷改進，如利用不同的電極設計控制電流密度，利用ITO薄膜技術令通過LED的電流能平均分布等，使在結構上都盡可能產生最多的。再運用各種不同方法去抽出LED發出的每一粒光子，如生產不同外形的芯片；利用芯片周邊有效地控制光折射度提高LED取率，研制擴大單一芯片表面尺寸（>2mm2）增加發光面積，更有利用粗糙的表面增加光線的透出等等。有一些高亮度LED芯片上p-n兩個電極的位置相距拉近，令芯片發光效率及散熱能力提高。而最近已有的生產，就是利用新改良的溶解（Laserlift-o）及金屬黏合技術（metalbonding），將LED磊晶晶圓從GaAs或GaN長晶基板移走，并黏合到另一金屬基板上或其它具有高反射性及高熱傳導性的物質上面，幫助大功率LED提高取光效率及散熱能力。

　　封裝設計經過多年的'發展，垂直（φ3mm、φ5mm）和SMD燈（表面貼裝LED）已演變成一種標準產品模式。但隨著芯片的發展及需要，開拓出切合大功率的封裝產品設計，為了利用自動化組裝技術降低制造成本，大功率的SMD燈亦應運而生。而且，在可攜式消費產品市場急速的帶動下，大功率LED封裝體積設計也越小越薄以提供更闊的產品設計空間。為了保持成品在封裝后的光亮度，新改良的大功率SMD器件內加有杯形反射面，有助把全部的光線能一致地反射出封裝外以增加輸出。而蓋住LED上圓形的，用料上更改用以Silone封膠，代替以往在環氧樹脂（Epoxy），使封裝能保持一定的耐用性。封裝工藝及方案封裝之主要目的是為了確保半導體芯片和下層電路間之正確電氣和機械性的互相接續，及保護芯片不讓其受到機械、熱、潮濕及其它種種的外來沖擊。選擇封裝方法、材料和運用機臺時，須考慮到LED磊晶的外形、電氣/機械特性和固晶精度等因素。

　　因LED有其光學特性，封裝時也須考慮和確保其在光學特性上能夠滿足。無論是垂直LED或SMD封裝，都必須選擇一部高精度的固晶機，因LED晶粒放入封裝的位置精準與否是直接影響整件封裝器件發光效能。若晶粒在反射杯內的位置有所偏差，光線未能完全反射出來，影響成品的光亮度。但若一部固晶機擁有先進的預先圖像辨識系統（PRSystem），盡管品質參差的引線框架，仍能精準地焊接于反射杯內預定之位置上。一般低功率LED器件（如指示設備和手機鍵盤的照明）主要是以銀漿固晶，但由于銀漿本身不能抵受高溫，在提升亮度的同時，發熱現象也會產生，因而影響產品。要獲得高品質高功率的LED，新的固晶工藝隨之而發展出來，其中一種就是利用共晶焊接技術，先將晶粒焊接于一散熱基板（soubmount）或熱沉（heatsink）上，然后把整件晶粒連散熱基板再焊接于封裝器件上，這樣就可增強器件散熱能力，令發相對地增加。至于基板材料方面，硅（Silicon）、銅（Copper）及陶瓷（Ceramic）等都是一般常用的散熱基板物料。共晶焊接技術最關鍵是共晶材料的選擇及焊接溫度的控制。

　　新一代的InGaN高亮度LED，如采用共晶焊接，晶粒底部可以采用純錫（Sn）或金錫（Au-Sn）合金作接觸面鍍層，晶粒可焊接于鍍有金或銀的基板上。當基板被加熱至適合的共晶溫度時，金或銀元素滲透到金錫合金層，合金層成份的改變提高溶點，令共晶層固化并將LED緊固的焊于熱沉或基板上。選擇共晶溫度視乎晶粒、基板及器件材料耐熱程度及往后SMT回焊制程時的溫度要求�？紤]共晶固晶機臺時，除高位置精度外，另一重要條件就是有靈活而且穩定的溫度控制，加有氮氣或混合氣體裝置

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