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LED芯片制作流程.pdf

LED芯片制作流程.pdf

上传者: rguangwei 2012-04-28 评分1 评论0 下载15 收藏10 阅读量806 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《LED芯片制作流程pdf》,可适用于生产运营领域,主题内容包含LED芯片制作流程分为两大部分。首先在衬底上制作氮化镓(CAN)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炉种完成的。准备好制作CaN基外延符等。

LED 芯片制作流程分为两大部分。首先在衬底上制作氮化镓(CAN)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炉种完成 的。准备好制作 CaN 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,还有 GaAs、AIN、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 接下来是对 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,就可以得到所学的 LED 芯片。 如果晶片清洗不够干净,蒸镀系统不正常,会导致蒸镀出来的金属层 (指蚀刻后的电极)会有脱落,金属层外观变色,金泡等异常。蒸镀过 程中有时需要用弹簧夹固定晶片,因此会产生夹痕(在目录必须挑 除)。黄光作业内容包括烘烤、上光阻、照相曝光、显影等,若显影 不完全及光罩有破洞会有发光区残多出金属。晶片在前段制程种,各 项制度如清洗、蒸镀、黄光、化学蚀刻、熔合、研磨等作业都必须使 用镊子及花篮、载具等,因此会有晶粒电极刮伤情形发生! 1. LED 芯片检验 镜检:材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑(lockhill 芯片尺寸 及电极大小是否符合工艺要求电极图案是否完整 2.LED 扩片 由于 LED 芯片在划片后依然排列紧密间距很小(约 0.1mm),不利 于后工序的操作。我们采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张,是 LED 芯片的间距拉伸到约 0.6mm。也可以采用手工扩张,但很容易 造成芯片掉落浪费等不良问题。 3.LED 点胶 在 LED 支架(像这样的部件,大家可能不大明白,可以参考前面 一篇文章图示大功率 led 内部结构)的相应位置点上银胶或绝缘 胶。(对于 GaAs、SiC 导电衬底,具有背面电极的红光、黄光、黄 绿芯片,采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光 LED 芯片, 采用绝缘胶来固定芯片。) 工艺难点在于点胶量的控制,在胶体高度、点胶位置均有详细的 工艺要求。 由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求,银胶的醒料、 搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。 4.LED 备胶 和点胶相反,备胶是用备胶机先把银胶涂在 LED 背面电极上,然 后把背部带银胶的 LED 安装在 LED 支架上。备胶的效率远高于点 胶,但不是所有产品均适用备胶工艺。 5.LED 手工刺片 将扩张后 LED 芯片(备胶或未备胶)安置在刺片台的夹具上,LED 支架放在夹具底下,在显微镜下用针将 LED 芯片一个一个刺到相 应的位置上。手工刺片和自动装架相比有一个好处,便于随时更 换不同的芯片,适用于需要安装多种芯片的产品。 6.LED 自动装架 自动装架其实是结合了沾胶(点胶)和安装芯片两大步骤,先在 LED 支架上点上银胶(绝缘胶),然后用真空吸嘴将 LED 芯片吸起 移动位置,再安置在相应的支架位置上。自动装架在工艺上主要 要熟悉设备操作编程,同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。 在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴,防止对 LED 芯片表面的损伤, 特别是蓝、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的 电流扩散层。 7.LED 烧结 烧结的目的是使银胶固化,烧结要求对温度进行监控,防止批次 性不良。银胶烧结的温度一般控制在 150,烧结时间 2小时。根 据实际情况可以调整到 170,1 小时。绝缘胶一般 150,1 小 时。 银胶烧结烘箱的必须按工艺要求隔 2 小时(或 1 小时)打开更换 烧结的产品,中间不得随意打开。烧结烘箱不得再其他用途,防 止污染。 8.LED 压焊 压焊的目的将电极引到 LED 芯片上,完成产品内外引线的连接工 作。 LED 的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。右图是铝丝压焊的过 程,先在 LED 芯片电极上压上第一点,再将铝丝拉到相应的支架 上方,压上第二点后扯断铝丝。金丝球焊过程则在压第一点前先 烧个球,其余过程类似。 压焊是 LED 封装技术中的关键环节,工艺上主要需要监控的是压 焊金丝(铝丝)拱丝形状,焊点形状,拉力。 9.LED 封胶 LED 的封装主要有点胶、灌封、模压三种。基本上工艺控制的难点 是气泡、多缺料、黑点。设计上主要是对材料的选型,选用结合 良好的环氧和支架。(一般的 LED 无法通过气密性试验) 9.1LED 点胶: TOP-LED 和 Side-LED 适用点胶封装。手动点胶封装对操作水平要 求很高(特别是白光 LED),主要难点是对点胶量的控制,因为环 氧在使用过程中会变稠。白光 LED 的点胶还存在荧光粉沉淀导致 出光色差的问题。 9.2LED 灌胶封装 Lamp-LED 的封装采用灌封的形式。灌封的过程是先在 LED 成型模 腔内注入液态环氧,然后插入压焊好的 LED 支架,放入烘箱让环 氧固化后,将 LED 从模腔中脱出即成型。 9.3LED 模压封装 将压焊好的 LED 支架放入模具中,将上下两副模具用液压机合模 并抽真空,将固态环氧放入注胶道的入口加热用液压顶杆压入模 具胶道中,环氧顺着胶道进入各个 LED 成型槽中并固化。 10.LED 固化与后固化 固化是指封装环氧的固化,一般环氧固化条件在 135,1 小时。 模压封装一般在 150,4 分钟。后固化是为了让环氧充分固化, 同时对 LED 进行热老化。后固化对于提高环氧与支架(PCB)的粘 接强度非常重要。一般条件为 120,4 小时。 11.LED 切筋和划片 由于 LED 在生产中是连在一起的(不是单个),Lamp 封装 LED 采用 切筋切断 LED 支架的连筋。SMD-LED 则是在一片 PCB 板上,需要划 片机来完成分离工作。 12.LED 测试 测试 LED 的光电参数、检验外形尺寸,同时根据客户要求对 LED 产品进行分选。 LED 制作流程简介 芯片的制造过程可概分为晶圆处理工序(Wafer FabricatiON)、晶圆 针测工序(Wafer Probe)、构装工序(Packaging)、测试工序(Initial Test andFinal TeST)等几个步骤。其中晶圆处理工序和晶圆针测工 序为前段(Front End)工序,而构装工序、测试工序为后段(Back End) 工序。 1、晶圆处理工序 本工序的主要工作是在晶圆上制作电路及电子元件(如晶体管 、电容、逻辑开关 等),其处理程序通常与产品种类和所使用的技术有关,但一般基本 步骤是先将晶圆适当清洗,再在其表面进行氧化及化学气相沉积,然 后进行涂膜、曝光、显影、蚀刻、离子植入、金属溅镀等反复步骤, 最终在晶圆上完成数层电路及元件加工与制作。 2、晶圆针测工序 经过上道工序后,晶圆上就形成了一个个的小格,即晶粒 ,一般情况下,为便于测试,提高效率,同一片晶圆上制作同一品种、 规格的产品;但也可根据需要制作几种不同品种、规格的产品。在用 针测(Probe)仪对每个晶粒检测其电气特性,并将不合格的晶粒标 上记号后,将晶圆切开,分割成一颗颗单独的晶粒,再按其电气特性 分类,装入不同的托盘中,不合格的晶粒则舍弃。 3、构装工序 就是将单个的晶粒固定在塑胶或陶瓷制的芯片基座上,并把晶粒 上蚀刻出的一些引接线端与基座底部伸出的插脚连接,以作为与外界 电路板连接之用,最后盖上塑胶盖板,用胶水封死。其目的是用以保 护晶粒避免受到机械刮伤或高温破坏。到此才算制成了一块集成电路 芯片(即我们在电脑里可以看到的那些黑色或褐色,两边或四边带有 许多插脚或引线的矩形小块)。 4、测试工序 芯片制造的最后一道工序为测试,其又可分为一般测试和特殊测 试,前者是将封装后的芯片置于各种环境下测试其电气特性,如消耗 功率、运行速度、耐压度等。经测试后的芯片,依其电气特性划分为 不同等级。而特殊测试则是根据客户特殊需求的技术参数,从相近参 数规格、品种中拿出部分芯片,做有针对性的专门测试,看是否能满 足客户的特殊需求,以决定是否须为客户设计专用芯片。经一般测试 合格的产品贴上规格、型号及出厂日期等标识的标签并加以包装后即 可出厂。而未通过测试的芯片则视其达到的参数情况定作降级品或废 品。 LED 芯片的制造工艺流程: 外延片清洗镀透明电极层透明电极图形光刻腐蚀去 胶平台图形光刻干法刻蚀去胶退火SiO2 沉积窗口图形 光刻SiO2 腐蚀去胶N 极图形光刻预清洗镀膜剥离退 火P 极图形光刻镀膜剥离研磨切割芯片成品测试。 LED 芯片的制造工艺流程 其实外延片的生产制作过程是非常复杂的,在展完外延片后,下 一步就开始对 LED 外延片做电极(P 极,N 极),接着就开始用激 光机切割 LED 外延片(以前切割 LED 外延片主要用钻石刀),制造 成芯片后,在晶圆上的不同位置抽取九个点做参数测试。 1、主要对电压、波长、亮度进行测试,能符合正常出货标准参 数的晶圆片再继续做下一步的操作,如果这九点测试不符合相关要求 的晶圆片,就放在一边另外处理。 2、晶圆切割成芯片后,100%的目检(VI/VC),操作者要使用放 大 30 倍数的显微镜下进行目测。 3、接着使用全自动分类机根据不同的电压,波长,亮度的预测 参数对芯片进行全自动化挑选、测试和分类。 4、最后对 LED 芯片进行检查(VC)和贴标签。芯片区域要在蓝 膜 的中心,蓝膜上最多有 5000 粒芯片,但必须保证每张蓝膜上芯片的 数量不得少于 1000 粒,芯片类型、批号、数量和光电测量统计数据 记录在标签上,附在蜡光纸的背面。蓝膜上的芯片将做最后的目检测 试与第一次目检标准相同,确保芯片排列整齐和质量合格。这样就制 成 LED 芯片(目前市场上统称方片)。在 LED 芯片制作过程中,把一 些有缺陷的或者电极有磨损的芯片,分捡出来,这些就是后面的散晶, 此时在蓝膜上有一些不符合正常出货要求的晶片 ,也就自然成了边片或毛片等。 刚才谈到在晶圆上的不同位置抽取九个点做参数测试,对于不符 合相关要求的晶圆片作另外处理,这些晶圆片是不能直接用来做 LED 方片,也就不做任何分检了,直接卖给客户了,也就是目前市场上的 LED 大圆片(但是大圆片里也有好东西,如方片)。

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