LED制造工艺流程PPT(共55页)
LED灯生产工艺流程
LED灯生产工艺流程§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。
图2.1 LED制造流程图上游中游下游§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。
图 2.2 蓝光外延片微结构图生产出高亮度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。
图2.3 LED生产流程§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。
LED显示屏生产流程及工艺要求课件
盖整板，这将造成虚焊、假焊，给后续工序带来麻烦，也影
响产品的可靠性和稳定性。
•
接地：波峰焊必须良好接地。
•
保证灯的垂直度，是波峰焊要解决的重要问题，因为
灯的发光是通过表面芯片产生，灯的偏离，会造成发光强度
和角度的偏离。从而使显示屏的发光不均匀，造成各个角度
颜色的偏差，使显示图像的PPT学效习交果流 和质量下降。所以波峰焊必
PPT学习交流
7
三、模组生产流程 •（一）贴片
1、贴片需要的设备：
钢网； 印刷机； 贴片机；回流焊机。
钢网：根据所要生产产品的驱动面来制作，其目的是 将驱动元件固定到PCB上。
钢网有红胶和锡膏两种之分。红胶钢网是将元件固定 在板上，通过波峰焊将元件焊在PCB上。锡膏钢网是将贴 在板上的元件通过回流焊机焊接在PCB上。通过红胶钢网 印刷的PCB必须过波峰焊，而锡膏钢网印刷的PCB则不需过 波峰焊。
LED显示屏生产流程 目录
一、产品定型设计…………….2 二、确定材料清单…………….7 三、模组生产流程…………….8 四、箱体组装老化…………….18 五、显示屏现场安装………….22
PPT学习交流
1
一、产品定型设计
• LED显示屏种类繁多，对于不同的工作环境和显示 内容，以及客户的特殊要求，就需要对产品进行 定型，确定产品的各项指标，以更好地满足客户 的需求。定型主要有以下涉及几点。
•
7、培训客户使用，如操作软件的使用，各种文件和图像的 播放，以及屏体常见问题的处PP理T学习方交流法等。
23
附、显示屏生产流程框图
原材料采购 （选择品质供应商，
保证产品通过 严格的认证
管理）
物料验收 （按照国家标准验收，
LED 工艺流程图
LED 工艺流程图LED 工艺流程图LED 工艺流程图LED 封装LED 封装技术大都是分立器件封装技术基础上发展与演变而来的但却有很大的特殊性。
一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是维护管芯和完成电气互连。
而LED 封装则是完成输出电信号，维护管芯正常工作，输出：可见光的功能，既有电参数，又有光参数的设计及技术要求，无法简单地将分立器件的封装用于LEDLED 核心发光局部是由p 型和n 型半导体构成的pn 结管芯，当注入pn 结的少数载流子与多数载流子复合时，就会发出可见光，紫外光或近红外光。
但pn 结区发出的光子是非定向的即向各个方向发射有相同的几率，因此，并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，这主要取决于半导体资料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料，应用要求提高LED 内、外部量子效率。
惯例Φ5mm 型LED 封装是将边长0.25mm 正方形管芯粘结或烧结在引线架上，管芯的正极通过球形接触点与金丝，键合为内引线与一条管脚相连，负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连，然后其顶部用环氧树脂包封。
反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光，向期望的方向角内发射。
顶部包封的环氧树脂做成一定形状，有这样几种作用：维护管芯等不受外界侵蚀；采用不同的形状和材料性质( 掺或不掺散色剂) 起透镜或漫射透镜功能，控制光的发散角；管芯折射率与空气折射率相关太大，致使管芯内部的全反射临界角很小，其有源层产生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收，易发生全反射导致过多光损失，选用相应折射率的环氧树脂作过渡，提高管芯的光出射效率。
用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性，绝缘性，机械强度，对管芯发出光的折射率和透射率高。
选择不同折射率的封装资料，封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。
若采用尖形树脂透镜，可使光集中到LED 轴线方向，相应的视角较小；如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型，其相应视角将增大。
LED的生产工艺流程及其设备ppt课件
LED衬底材料制作--研磨和蚀刻
晶面研磨
通以特定粒度及粘性的研磨液，加 外研磨盘的公转和自转，达到均匀 磨平晶片切片时留下的锯痕、损伤 等不均匀表面。
晶片蚀刻
蚀刻的目的在于除去先前各步机械 加工所造成的损伤，同时获得干净 且光亮的表面，刻蚀化学作用可区 分为酸性及碱性反应。
晶片研磨机
LED衬底材料制作--退火与抛光
按着淀积过程中发生化学的种类不同可以分为热解法 、氧化法、还原法、水解法、混合反应等。
LED外延制作--CVD的优缺点
CVD制备的薄膜最大的特点是致密性好、高效率、良好的台阶 覆、孔盖能力、可以实现厚膜淀积、以及相对的低成本；
缺点是淀积过程容易对薄膜表面形成污染、对环境的污染等 常压CVD（APCVD）的特点是不需要很好的真空度、淀积速度
蓝宝石衬底紫外LED
LED生产工艺流程
蓝宝石衬底白光LED
LED生产工艺流程
所举例子只是一种LED制作工艺， 不同的厂家都有自己独到的一套制作工 艺，各厂家所使用的设备都可能不一样 ，各道工序的作业方式、化学配方等也 不一样，甚至不同的厂家其各道制作工 序都有可能是互相颠倒的。
但是万变不离其宗，其主要的思想 都是一样的：外延片的生长（PN结的 形成）---电极的制作（有金电极，铝电 极，并形成欧姆接触）---封装。
LED外延制作--液相外延的缺点
当外延层与衬底的晶格失配大于1%时生ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ长发生困难。
由于生长速率较快，难以得到纳米厚度 的外延材料。
外延层的表面形貌一般不如汽相外延的 好。
LED外延制作液相外延的生长原理
LED外延制作
液相外延示意图
LED外延制作
实 际 液 相 外 延 设 备
LED制造工艺 (2)PPT
LED封装过程
目前，LED常用的封装形式有引脚式封 装(DIP)、外表贴装封装(SMD)、功率型LED 封装(HIGH POWER)，其中DIP封装有时也 称为Lamp-LED封装。图8-43所示为LED封 装的主要流程简图，其中晶片、银胶、绝 缘胶、支架、模条、胶水是封装使用的主 要原物料，固晶、焊线、灌胶、测试是 LED封装的主要制程。
〔4〕晶圆(或称衬底材料)制造完成后，进展外延生 长。外延就是在衬底上淀积一层薄的单晶层，新 淀积的这层称为外延层。
以GaAs为例，根据制程的不同，外延可分为 液相外延(LPE)、有机金属气相外延(MOCVD)以及 分子束外延(MBE)。LPE的技术层次较低，主要用 于一般发光二极管的外延生长，而MBE的技术层 次较高，容易生长极薄的外延层，且纯度高、平
焊线 焊线的工艺过程通常称为压焊。压焊
的目的是把电极引到LED芯片上，完成产 品内外引线的连接工作。使用的设备是铝 丝或金丝焊机。LED的压焊工艺有金丝球 焊和铝丝压焊两种。铝丝压焊时，先在 LED芯片电极上压焊第一点，再将铝丝拉 到相应的支架上方，压第二点后扯断铝丝。
灌胶 Lamp-LED的封装就是采用灌胶封装的 形式。灌胶就是在LED成型模腔内注入液 态环氧树脂的过程。灌胶后插入压焊好的 LED支架，放入烘箱进展液态环氧树脂的 固化。灌胶不良可能会引起以下现象：支
几个主要的环节
扩晶 扩晶的目的就是将粘贴芯片的膜进
展扩张从而增大芯片间的距离。由于划片 以后，LED芯片排列得较为严密，芯片间 的距离很小(约0.1mm)，使得后续工序的操 作变得困难。因此使用扩片机对粘贴芯片 的膜进展扩张，将LED芯片的间距拉伸到 约0.6mm左右，方便后续操作。
点胶 在LED支架的相应位置点上银胶或绝 缘胶。银胶主要用于以GaAs或SiC为衬底材 料且有反面电极的红光、黄光、黄绿光芯
LED倒装制程介绍ppt课件
22
2 倒装焊固晶工艺
共晶焊的影响因素
固晶温度
选择Tg较固晶温度高10℃以上
E.g. Au-Sn(280 ℃ ),塑胶Tg>330 ℃
回流焊最高加热温度315 ℃ -320 ℃
E.g. Ag-Sn/Sn(232 ℃ ),塑胶Tg>290 ℃
回流焊最高加热温度270℃
23
2 倒装焊固晶工艺 共晶焊的影响因素
15
加热夹头
2 倒装焊固晶工艺
用吸头从晶圆上拾取晶片并放置在平台上 用加热的夹头从平台上拾取晶片 将晶片放置在预热的焊盘上 焊好的晶片置于在较低的温度下减小偏移
16
2 倒装焊固晶工艺
加热夹头可以显著减少孔洞 焊剂共晶在芯片中间有大的孔洞 加热夹头孔洞变得细小均匀
直接共晶 （加热焊盘）
LED倒装芯片与 倒装焊工艺
主讲人：
1
Contents
1
倒装结构LED芯片
2
倒装固晶工艺
3 Au-Sn共晶的制备方法
2
1 倒装结构LED芯片
• 正装/倒装芯片结构对比
器件功率 出光效率 热性能
3
1 倒装结构LED芯片
• 高可靠性 -机械强度
-散热性能
电性连接点 接触，瞬间 大电流冲击 易烧断
`
7
1 倒装结构LED芯片 Thin Film Flip Chip
8
1 倒装结构LED芯片
倒装芯片的制备方法
以蓝宝石基底制 作GaN外延片
ICP蚀刻/ RIE蚀刻
制作 透明导电层
制作 P-N电极
衬底上制备 反射散热层
芯片/衬底的划 片分割
Die bond 倒装焊接
LED制造工艺流程PPT演示文稿
P型接触层蒸发合金
•20
粘结层蒸发
•21
粘结层光刻
•22
薄膜转移
bonding
双面镀金基板
压力/温度
压头 石墨 外延片与基板
•23
灌蜡 堵住沟槽，保护Ag
•24
金锡邦定 金金邦定不牢，表面不干净，因在邦定前不能用
H2SO4泡（Ag不允许）
•25
去Si衬底
522( HNO3:HF:冰乙酸)
S u b s tra te S u s c e p to r H2 TM G bubbler
氢气H2 三甲基镓源 TMG
Ga(CH3)3(v)+NH3(v)一GaN(s)+3CH4(v)
衬底 石墨支撑盘
NH3 TMG
•15
外延层结构
200nm
2nm=0.002um 8nm=0.008um
3~4um
•44
封装形式有Lamp-LED、 TOP-LED、SideLED、SMD-LED、High-Power-LED等。
LAMP
食人鱼
TOP LED
大功率LED
•45
封装工艺说明
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
•11
RIE (Reactive Ion Etching)反应离子刻蚀
•12
ICP (Induced Coupled Plasma)
电感耦合等离子体
•13
外延材料生长
MOCVD 记编号 放片子
•14
反应原理、反应方程式 反应管
氨气NH3
Reactor cham ber (CH3 )3 G a + NH 3 --> GaN + 3 CH4 NH3
led生产工艺流程
坚硬的圆形切轮在一定的压力条件下划割，玻璃表面留下宽度均匀， 深浅一致刀痕，施加一个压力将玻璃分开。
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注液晶
注液晶机先抽真空，将空盒内的空气排除；然后框胶口与液晶接触， 充N2气，液晶依靠毛细现象和内外气压差进入盒内。
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整平、封口：
加压
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涂感光胶/预固化
匀胶轮
感光胶 涂胶轮
感光胶
支持轮
感光胶滴入匀胶轮与涂胶轮的夹缝，涂胶轮上的凹槽将感光胶 转移到ITO表面。热板将玻璃加热90℃,使溶剂挥发。
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曝光/显影
UV Mask
曝光区域
未曝区域
感光胶照射UV光以 后发生化学反应
显影过程中浓度极 小KOH能将它溶解
预固化 100℃
主固化 240 ℃*8-12min
冷却水 降温
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摩擦
摩擦过程将在PI的表面产生微小、一致的沟槽，液晶分子能够沿着沟槽排列。 毛
摩擦轮
玻
璃
前
进
玻璃前进方向
方
向
——摩擦轮的转速，玻璃的移动速度，玻璃与毛的接触长度决定了沟槽的密度、 深度，直接联系显示效果。
——摩擦轮与玻璃的夹角决定液晶扭曲角和LCD的视角方向。
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磨边/清洗
锐利的玻璃边角可能割断Heat seal、FPC 等连接材料，所以部分产品要求磨边。
上PIN产品磨边以后，在装PIN工位容易操作，提高 PIN连接的可靠性。磨边产生的玻璃粉尘必须清洗以 后才能流入下工序。
LED生产工艺流程图
准备 酒精
准备 无尘布 装玻璃 准备 螺丝 装中环 电批
准备 面环
准备 螺丝 装面环 电批
准备 卡簧
准备 螺丝 装卡簧 墨眼片 测试 准备 驱动 老化 不良返工 功率仪 自动老化线 墨镜片 测试 不良返工 功率仪 打包装 打包机 电批
准备 酒精
准备 无尘布
入库
LED筒灯生产工艺流程图
准备 DC线 剥线 剪线 准备 焊锡丝 DC线 加锡 准备 散热器 穿线 准备ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ焊锡丝 COB加锡 准备 硅脂 涂导 热硅脂 电铬铁 焊COB 焊锡丝 电铬铁 斜口钳
电铬铁
准备 螺丝
准备 支架
锁支架 墨镜片 测试 准备 螺丝 准备 压线扣 装压 线扣
电批
不良返工 功率仪 电批
LED生产流程PPT课件
开双孔光罩作业
将N/P电极区域的SiO2露出，以便下步蚀 刻
31
SiO2蚀刻
将电极上的SiO2用BOE（NH4F+HF）混酸 腐蚀35sec,露出电极。
32
去光阻
左图绿色阴影区域为SiO2，黄色阴影区域 为金属电极。
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• 单颗晶粒前工艺后成品图
2024/1/5
3434
2024/1/5
主要设备有MOCVD.
2024/1/5
99
5um
P型GaN：Mg 发光层（InGaN/GaN）
N型GaN : Si
GaN缓冲层
450um 蓝宝石衬底
2024/1/5
1010
平面（镜面），PSS和粗化片的 概念与区别
平面片为最早的晶片，指的是蓝宝石衬底是 平的；而PSS指的是图形化衬底，蓝宝石衬 底不是平整的，而是做成重复的山包形状。 而粗化指的是外延衬底生长完成后在P层表 面是否进行粗化处理。所以理论上存在4中 类型晶片：
6464
LED产品应用
显示元件 •全彩看板 •数码管 •跑马灯
65
汽车 •第三剎車灯 •仪表显示灯 •方向灯 •尾灯
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通讯 •背光源 •信号灯 •无线传输
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照明 •一般照明 •景观照明
68
Thinks！
69
3
LED优点︰
●寿命长,理论上为10万小时，一般大于5万小 万。（是荧光灯的10倍）
●光效高，耗电量小,仅为白炽灯的1/8,荧光灯 的1/3）
●体积小,重量轻,可封装成各种类型 ●坚固耐用,不怕震动。环氧树脂封装，防水，
耐恶劣环境使用 ●多色显示,利用RGB可实现七彩色显示。 ●响应时间快,一般为毫微秒(ns)级。
LED工艺流程图(简单介绍)
LED工艺流程图LED封装LED封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的，但却有很大的特殊性。
一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。
而LED封装则是完成输出电信号，保护管芯正常工作，输出：可见光的功能，既有电参数，又有光参数的设计及技术要求，无法简单地将分立器件的封装用于LED。
LED的核心发光部分是由p型和n型半导体构成的pn结管芯，当注入pn结的少数载流子与多数载流子复合时，就会发出可见光，紫外光或近红外光。
但pn结区发出的光子是非定向的，即向各个方向发射有相同的几率，因此，并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料，应用要求提高LED的内、外部量子效率。
常规Φ5mm 型LED封装是将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上，管芯的正极通过球形接触点与金丝，键合为内引线与一条管脚相连，负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连，然后其顶部用环氧树脂包封。
反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光，向期望的方向角内发射。
顶部包封的环氧树脂做成一定形状，有这样几种作用：保护管芯等不受外界侵蚀；采用不同的形状和材料性质(掺或不掺散色剂)，起透镜或漫射透镜功能，控制光的发散角；管芯折射率与空气折射率相关太大，致使管芯内部的全反射临界角很小，其有源层产生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收，易发生全反射导致过多光损失，选用相应折射率的环氧树脂作过渡，提高管芯的光出射效率。
用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性，绝缘性，机械强度，对管芯发出光的折射率和透射率高。
选择不同折射率的封装材料，封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的，发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。
若采用尖形树脂透镜，可使光集中到LED的轴线方向，相应的视角较小；如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型，其相应视角将增大。
【精品】LED晶片、芯片及制造工艺流程PPT课件
芯片晶粒种类表
晶粒种类 类别 颜色 波长 结构
红
高亮度红 橙 高亮度橙
645nm~655nm
630nm~645nm 605nm~622nm
AlGaAs/GaAs
AlGaInP/GaAs GaAsP/GaP AlGaInP/GaAs
黄
可见光 高亮度黄 黄绿 高亮度黄绿
585nm~600nm
GaAsP/GaP
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。
Chip Size： 14mil×14mil±0.5mil Emitting Area： 12mil×12mil±0.5mil Bonding Pad : 3.8mil±0.5mil Chip Thickness： 7mil±0.5mil Electrode material ：Au 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Cathode N-Cladding CART MQW* P-Cladding Transparent layer Reflective layer Substrate Anode
LED芯片制造的工艺流程课件
长寿命
LED芯片的使用寿命长，可达到 数万小时，减少了更换灯具的频
率和维护成本。
多样化设计
LED芯片可以制作成各种形状和 大小，方便应用于各种照明场景，
满足不同的设计需求。
显示领域
高亮度
LED芯片能够产生高亮度，使得显示屏幕在强光下 也能清晰可见。
色彩鲜艳
LED芯片可以发出多种颜色的光，使得显示屏幕能 够呈现更加鲜艳和真实的色彩。
详细描述
封装与测试阶段包括将LED芯片粘贴到散热基板上，然后进行必要的焊接和引脚连接。最后进行性能 测试，如亮度、色温、稳定性等，以确保产品符合规格要求。这一阶段也是对前面工艺流程质量的最 终检验。
03
LED芯片制造的关键技术
MOCVD技术
MOCVD技术是制造LED芯片的核心技术之一，它通过将金属有机物和气 相化合物输送到反应室内，在衬底表面进行化学反应，形成所需的薄膜。
可靠性和稳定性。
改进封装工艺
02
通过改进封装工艺，降低封装成本，提高产品的质量和一致性。
强化测试环节
03
对外延片、芯片、封装品等各个阶段进行严格的质量检测和控
制，确保产品的性能和质量。
05
LED芯片制造的应用与前景
照明领域
节能环保
LED芯片具有高效节能和环保的 特点，能够替代传统照明灯具， 降低能源消耗和减少环境污染。
LED芯片的特点
LED芯片具有高效、节能、环保、寿命长等优点，广泛应用于照明、显示、指 示等领域。
LED芯片制造的重要性
推动产业发展
满足市场需求
LED芯片制造是LED产业的核心环节， 其技术水平和产能直接决定了整个 LED产业的发展水平。
随着人们对LED照明和显示需求的增 加，LED芯片制造能够满足市场对高 效、节能、环保照明产品的需求。
《LED工艺制程》课件
V. 晶圆切割技术
晶圆切割技术对于生产高效可靠的LED至关重要。常用方法有激光切割和研 磨切割，以获取所需的芯片大小。
VI. 荧光粉涂敷技术
荧光粉涂敷技术是改善LED发光效率的关键步骤。了解不同涂敷方法和材料将帮助提高LED的色彩还原 度和亮度。
VII. 封装技术
封装技术是将LED芯片与基板、引线等元器件连接起来，保护芯片并提供电 连接。了解封装技术对于设计高性能LED灯具至关重要。
《LED工艺制程》PPT课 件
通过本PPT课件，您将了解LED工艺制程的基本原理、生产流程、质量控制 以及未来发展趋势。
I. 介绍LED工艺制程
LED工艺制程是指LED芯片的生产过程，涵盖了衬底生长、晶圆切割、荧光 粉涂敷、封装、热处理等关键技术。
II. LED基本原理
LED通过半导体材料的载流子复合释放能量，将电能转化为可见光。了解LED基本原理是理解工艺制程 的基础。
III. LED生产流程概述
1
衬底生长技术Biblioteka 介绍衬底生长技术，如金属有机化合物气相沉积（MOCVD）。
2
晶圆切割技术
探讨LED晶圆的切割方法，如激光切割和研磨切割。
3
荧光粉涂敷技术
说明荧光粉的涂敷过程，以提高LED的发光效率。
IV. 衬底生长技术
衬底生长技术是生产LED晶片的关键步骤。常用技术包括金属有机化合物气相沉积（MOCVD）和分子 束外延（MBE）。
VIII. 热处理技术
热处理技术主要用于提高LED晶片的结晶质量和提高发光效率。了解热处理 的原理和方法对于优化工艺制程非常重要。
LED 工艺流程图
LED 工艺流程图LED 工艺流程图LED 工艺流程图LED 封装LED 封装技术大都是分立器件封装技术基础上发展与演变而来的但却有很大的特殊性。
一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是维护管芯和完成电气互连。
而LED 封装则是完成输出电信号，维护管芯正常工作，输出：可见光的功能，既有电参数，又有光参数的设计及技术要求，无法简单地将分立器件的封装用于LEDLED 核心发光局部是由p 型和n 型半导体构成的pn 结管芯，当注入pn 结的少数载流子与多数载流子复合时，就会发出可见光，紫外光或近红外光。
但pn 结区发出的光子是非定向的即向各个方向发射有相同的几率，因此，并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，这主要取决于半导体资料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料，应用要求提高LED 内、外部量子效率。
惯例Φ5mm 型LED 封装是将边长0.25mm 正方形管芯粘结或烧结在引线架上，管芯的正极通过球形接触点与金丝，键合为内引线与一条管脚相连，负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连，然后其顶部用环氧树脂包封。
反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光，向期望的方向角内发射。
顶部包封的环氧树脂做成一定形状，有这样几种作用：维护管芯等不受外界侵蚀；采用不同的形状和材料性质( 掺或不掺散色剂) 起透镜或漫射透镜功能，控制光的发散角；管芯折射率与空气折射率相关太大，致使管芯内部的全反射临界角很小，其有源层产生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收，易发生全反射导致过多光损失，选用相应折射率的环氧树脂作过渡，提高管芯的光出射效率。
用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性，绝缘性，机械强度，对管芯发出光的折射率和透射率高。
选择不同折射率的封装资料，封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。
若采用尖形树脂透镜，可使光集中到LED 轴线方向，相应的视角较小；如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型，其相应视角将增大。
LED工艺流程图(简单介绍)
LED工艺流程图LED封装LED封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的，但却有很大的特殊性。
一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。
而LED封装则是完成输出电信号，保护管芯正常工作，输出：可见光的功能，既有电参数，又有光参数的设计及技术要求，无法简单地将分立器件的封装用于LED。
LED的核心发光部分是由p型和n型半导体构成的pn结管芯，当注入pn结的少数载流子与多数载流子复合时，就会发出可见光，紫外光或近红外光。
但pn结区发出的光子是非定向的，即向各个方向发射有相同的几率，因此，并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料，应用要求提高LED的内、外部量子效率。
常规Φ5mm 型LED封装是将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上，管芯的正极通过球形接触点与金丝，键合为内引线与一条管脚相连，负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连，然后其顶部用环氧树脂包封。
反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光，向期望的方向角内发射。
顶部包封的环氧树脂做成一定形状，有这样几种作用：保护管芯等不受外界侵蚀；采用不同的形状和材料性质(掺或不掺散色剂)，起透镜或漫射透镜功能，控制光的发散角；管芯折射率与空气折射率相关太大，致使管芯内部的全反射临界角很小，其有源层产生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收，易发生全反射导致过多光损失，选用相应折射率的环氧树脂作过渡，提高管芯的光出射效率。
用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性，绝缘性，机械强度，对管芯发出光的折射率和透射率高。
选择不同折射率的封装材料，封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的，发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。
若采用尖形树脂透镜，可使光集中到LED的轴线方向，相应的视角较小；如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型，其相应视角将增大。
LED工艺流程
470nm LED: 3000mcd (20mA) P*62.139(lm)/Sr(15Deg)=3cd P*62.139/0.0537=3cd P=0.00259W=2.58mW
谢谢大家！
扩膜后,正视图
测试分检
测试机
LED:What’s inside?
A packaged LED
Different parts of an LED
epoxy dome
bond wires
semiconductor chip
“silver cup” reflector
Process flow: Design Growth
丙酮酒精
P电极合金 O2
合金炉
N电极光刻
N电极蒸发
N剥离
N退火
N2
P压焊点光刻
P压焊点蒸发
P压焊点剥离
气体，功率
钝化层沉积
PECVD机台
钝化层光刻
钝化层刻蚀
钝化层去胶
丙酮
中道终测检验
减薄
划片
裂片
扩膜
▪ 划片,裂片工作流程图
划片前晶片背面
划片后背面
划片后,侧视图 裂片后,侧视图
LED工艺简介
▪ 讲师：
LED白光
LED的前程
LED芯片的实物照片
LED 发光管是怎样练成的
Sapphire 蓝宝石
2-inch
衬底材料 生长或购
买衬底
芯片切割 芯片加工
LED结构 MOCVD生长
器件封装
衬底片
氮化物LED发光管的器件结构及发光机理
electrons
N 欧姆 接触
P 欧姆接触
Processing
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氨气NH3
Reactor cham ber (CH3 )3 G a + NH 3 --> GaN + 3 CH 4 NH3
S u b s tra te S u s c e p to r H2 TM G bubbler
氢气H2 三甲基镓源 TMG
Ga(CH3)3(v)+NH3(v)一GaN(s)+3CH4(v)
自动装架
自动装架其实是结合了粘胶（点胶）和安装芯片 两大步骤，先后在LED支架点上银胶（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。
Ni/Ag蒸发 Ni粘附力好，但挡光，1埃 合金
P面电极图形
P型接触层蒸发合金
粘结层蒸发
粘结层光刻
薄膜转移
bonding
双面镀金基板
压力/温度
压头
石墨 外延片与基板
灌蜡 堵住沟槽，保护Ag
金锡邦定
金金邦定不牢，表面不干净，因在邦定前不能用 H2SO4泡（Ag不允许）
去Si衬底
522( HNO3:HF:冰乙酸)
e* + CF4 → CF3 + F + e
4F + SiO2(s) → SiF4(g) + 2O
RIE (Reactive Ion Etching)反应离子刻蚀
ICP (Induced Coupled Plasma)
电感耦合等离子体
外延材料生长
MOCVD 记编号 放片子
反应原理、反应方程式 反应管
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。
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。
LED制造工艺流程
工艺过程
氮化镓(GaN)
硅(Si)
50毫米
制造衬底
制造发光 二极管外
延片
例如GaAs、 Al2O3 、Si、 SiC
等
例如MOCVD
上游产业： 材料的外延与生长
200微米=0.2毫米
制 芯片 40000个
封状成 成品
一片2直径英寸的外 延片可以加工20000
多个LED芯片
中游产业：
N型层
去沟槽，去蜡 丙酮超声
去边(去GaN防止漏电) （1）SiO2掩膜生长
去边 （2）SiO2掩膜光刻
去边 （3）去边腐蚀
去边 （4）去Pt (P型接触层)
去边 （5）去SiO2
剥离？LLO
N面工艺
表面粗化(AFM观察) 尖的高度和大小 钝化蓝光SiON 2800埃 SiO2 N电极蒸发Al/Ti/Au 电极光刻
衬底 石墨支撑盘
NH3 TMG
外延层结构
200nm
2nm=0.002um 8nm=0.008um
3~4um
430um
P型导电GaN掺Mg层
N型导电GaN掺Si层
Si(111)衬底
5×InGaN/GaN多量子阱
氮化镓(GaN)缓冲层 氮化铝(AlN)缓冲层
Silicon Substrate
外延层主要结构：缓冲层、N型导电层、量子 阱发光层、P型导电层
点胶
在LED支架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。
封装形式有Lamp-LED、 TOP-LED、SideLED、SMD-LED、High-Power-LED等。
LAMP
食人鱼
TOP LED
大功率LED
封装工艺说明
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
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 粘结芯片的膜进行扩张，使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。
下游产业：
芯片制造
器件封装与应用
技术路线
衬底制备
外延材料生长
外延片检测
N面工艺 芯片点测
薄膜转移 划片
P面工艺 芯片分选
衬底制备
直拉法 主要包括以下几个 过程： 加料→熔化→缩颈 生长→放肩生长→ 等径生长→尾部生 长
切片 磨片 抛光
清洗:2h 光刻: 刻蚀:1h一炉(8片)
光刻是一个整体概念，它包括以下几个过程(以正胶 为例)： (1) 涂光刻胶；(2) 前烘；(3) 曝光(使用光刻版掩 膜)； (4) 显影；(5) 坚膜；(6) 腐蚀；(7) 去胶
涂粘结剂，正胶并前烘
曝 光 曝 光 后
显 影 并 坚 膜
腐 蚀
去 胶 等 离 子 去 胶 机
正胶 :腐蚀，去除被照的部分 负胶:剥离，去除被挡住的部分，后烘
刻蚀RIE和 ICP 以CF4刻蚀SiO2为例说明
刻蚀包括化学过程和物理过程，化学过程是指 反应气体与被刻蚀物质的化学反应，物理过程 是指离子在电场作用下对被刻蚀物质的物理轰 击
外延片检测
PL机 半峰宽 主波长
台阶仪 清洗，去除有机物等BOE
外延片
P面工艺
反射欧姆电极蒸镀Cr/Pt73产品 (Ag) Cr不与Ag形 成欧姆接触，绝缘。Cr易氧化，粘附力差，Pt 保护Cr， CrPt互补 蒸发台: 温度 厚度 压力 功率 速度
蒸发前清洗 80℃王水煮40min冲水10min后 HCl:H2O=1:1 泡5min
钝化 （1）SiN生长
钝化 （2）SiN光刻
N电极蒸发（Al）
N电极光刻（Al）
芯片点测
划片
芯片分选
自动分选 扫描
手选
崩膜，扩膜 贴标签 计数
封装
LED的封装的任务 是将外引线连接到LED芯片的电极上，同时 保护好LED芯片，并且起到提高光取出效率 的作用。关键工序有装架、压焊、封装。