白光发光二极管制作技术：由芯片至封装

第1章 氮化物发光二极管沉积制作技术

1.1 引言

1.2 MOCVD的化学反应

1.3 衬底

1.3.1 蓝宝石（Al2O3）

1.3.2 6H-碳化硅（SiC）

1.3.3 硅衬底（Si）

1.3.4 其他衬底

1.4 GaN材料

1.5 P型GaN材料

1.6 氮化铟镓 氮化镓（InGaN GaN）材料

参考文献

第2章 高亮度AlGaInP四元化合物发光二极管沉积制作技术

2.1 引言

2.2 化合物半导体材料系统

2.3 AlGaInP的外延生长

2.3.1 原料的选择

2.3.2 AlGaInP的MOCVD外延生长条件

2.3.3 AlGaInP系列 LED外延生长中的N型和P型

掺杂

参考文献

第3章 发光二极管电极制作技术

3.1 引言

3.2 LED芯片制程说明

3.2.1 常用制程技术简介

3.2.2 芯片前段制程

3.2.3 芯片后段制程

3.2.4 芯片检验方法

3.3 高功率LED芯片的制备工艺发展趋势

3.3.1 高功率LED芯片的发展方向

3.3.2 高功率LED芯片的散热考虑

参考文献

第4章 紫外线及蓝光发光二极管激发的荧光粉介绍

4.1 引言

4.2 荧光材料的组成

4.3 影响荧光材料发光效率的因素与定律

4.3.1 主体晶格效应

4.3.2 浓度淬灭效应

4.3.3 热淬灭

4.3.4 斯托克斯位移与卡萨定律

4.3.5 法兰克-康顿原理

4.3.6 能量传递

4.4 荧光粉种类概述

4.4.1 铝酸盐系列荧光粉

4.4.2 硅酸盐系列荧光粉

4.4.3 磷酸盐系列荧光粉

4.4.4 含硫系列荧光粉

4.4.5 其他LED用的荧光粉

参考文献

第5章 氮及氮氧化物荧光粉制作技术

5.1 引言

5.2 氮化物的分类和结晶化学

5.2.1 氮化物的分类

5.2.2 氮化物的结晶化学

5.3 氮氧化物 氮化物荧光粉的晶体结构和发光特性

5.3.1 氮氧化物蓝色荧光粉

5.3.2 氮氧化物绿色荧光粉

5.3.3 氮氧化物黄色荧光粉

5.3.4 氮化物红色荧光粉

5.4 氮氧化物 氮化物荧光粉的合成

5.4.1 高压氮气热烧结法

5.4.2 气体还原氮化法

5.4.3 碳热还原氮化法

5.4.4 其他方法

5.5 氮氧化物 氮化物荧光粉在白光LED中的应用

5.5.1 蓝色LED =-赛隆黄色荧光粉

5.5.2 蓝色LED 绿色荧光粉 红色荧光粉

5.5.3 近紫外LED 蓝色荧光粉 绿色荧光粉 红色荧光粉

参考文献

第6章 发光二极管封装材料介绍及趋势探讨

6.1 引言

6.2 LED封装方式介绍

6.2.1 灌注式封装

6.2.2 低压移送成型封装

6.2.3 其他封装方式

6.3 环氧树脂封装材料介绍

6.3.1 液态封装材料

6.3.2 固体环氧树脂封装材料介绍

6.4 环氧树脂封装材料特性说明

6.5 环氧树脂紫外线老化问题

6.6 硅胶封装材料

6.7 LED用封装材料发展趋势

6.8 环氧树脂封装材料紫外线老化改善

6.9 封装材料散热设计

6.1 无铅焊锡封装材料耐热性要求

6.11 高折射率封装材料

6.12 硅胶封装材料发展

参考文献

第7章 发光二极管封装衬底及散热技术

7.1 引言

7.2 LED封装的热管理挑战

7.3 常见LED封装衬底材料

7.3.1 印刷电路衬底

7.3.2 金属芯印刷电路衬底

7.3.3 陶瓷衬底

7.3.4 直接铜键合衬底

7.4 先进LED复合衬底材料

7.5 LED散热技术

7.5.1 散热片

7.5.2 热管

7.5.3 平板热管

7.5.4 回路热管

参考文献

第8章 白光发光二极管封装与应用

8.1 白光LED的应用前景

8.1.1 特殊场所的应用

8.1.2 交通工具中应用

8.1.3 公共场所照明

8.1.4 家庭用灯

8.2 白光LED的挑战

8.2.1 白光LED效率的提高

8.2.2 高显色指数的白光LED

8.2.3 大功率白光LED的散热解决方案

8.2.4 光学设计

8.2.5 电学设计

8.3 白光LED的光学和散热设计的解决方案

8.3.1 LED封装的光学设计

8.3.2 散热的解决

8.3.3 硅胶材料对于光学设计和热管理的重要性

8.4 白光LED的封装流程及封装形式

8.4.1 直插式小功率草帽型白光LED的封装流程

8.4.2 功率型白光LED的封装流程

8.5 白光LED封装类型

8.5.1 引脚式封装

8.5.2 数码管式的封装

8.5.3 表面贴装封装

8.5.4 功率型封装

8.6 超大功率大模组的解决方案

8.6.1 传统正装芯片实现的模组

8.6.2 用单电极芯片实现的模组

8.6.3 用倒装焊接方法实现的模组

8.6.4 封装合格率的提升

8.6.5 散热的优势

8.6.6 封装流程的简化

8.6.7 长期使用可靠性的提高

参考文献

第9章 高功率发光二极管封装技术及应用

9.1 高功率LED封装技术现况及应用

9.1.1 单颗LED芯片的封装器件产品

9.1.2 多颗LED芯片封装模组

9.2 高功率LED光学封装技术探析

9.2.1 LED的光学设计

9.2.2 白光LED的色彩封装技术

9.2.3 LED用透明封装材料现况

9.2.4 LED用透明封装材料发展趋势

9.3 高功率LED散热封装技术探析

9.3.1 LED整体散热能力的评估

9.3.2 散热设计

参考文献

《白光发光二极管制作技术：由芯片至封装》由中国台湾、香港地区以及日本等众多研发专家撰写，内容丰富、通俗易懂，涵盖发光二极管沉积与金属电极制作技术、封装材料（含荧光粉、胶材与散热衬底)及应用白光LED等相关知识。主要内容包括氮化物发光二极管沉积制作技术、高亮度AlGaInP四元化合物发光二极管沉积制作技术、发光二极管电极制作技术、紫外光及蓝光发光二极管激发的荧光粉介绍、氮及氮氧化物荧光粉制作技术、发光二极管封装材料介绍及趋势探讨、发光二极管封装衬底及散热技术、白光发光二极管封装与应用、高功率发光二极管封装技术及应用。

本书可供LED工程技术人员、大学高年级学生、LED制造与照明设计的相关人员阅读使用。

芯片封装方法专利目的

《芯片封装方法》解决的技术问题是提供一种芯片封装方法，可以提高封装效率以及成品率。

芯片封装方法技术方案

《芯片封装方法》提供的芯片封装方法，包括步骤：提供半封装晶圆，所述半封装晶圆上具有切割道以及芯片的金属焊垫；在所述金属焊垫上形成球下金属电极；在所述球下金属电极上形成焊球；沿切割道对晶圆进行划片；还包括在切割道上方形成第一保护层的步骤。

优选的，所述第一保护层的宽度大于切割道的宽度。所述切割道的宽度为30～80微米，所述第一保护层的宽度为50～120微米。

可选的，所述第一保护层为热固性环氧树脂，采用丝网印刷技术形成。

可选的，所述形成球下金属电极的方法为无电解电镀。所述无电解电镀包括：对晶圆表面先进行锌酸盐清洗处理，再无电解电镀镍，然后无电解电镀金，电镀厚度分别为3微米以及0.05微米。

可选的，所述形成球下金属电极的方法为选择性气相沉积。

所述选择性气相沉积包括：在晶圆表面设置掩模板，所述掩模板露出晶圆上需形成球下金属电极的位置；采用物理气相沉积工艺，依次沉积镍金属以及铜金属。

优选的，在形成球下金属电极后，还包括采用丝网印刷技术在晶圆上、球下金属电极以外区域形成第二保护层的步骤。所述第二保护层的厚度为5微米～50微米。

可选的，所述第二保护层的材质为热固性树脂，采用丝网印刷技术形成。

所述丝网印刷时，保持晶圆的温度低于所述热固性环氧树脂的固化温度。所述形成第二保护层后，还包括采用等离子刻蚀去除覆于球下金属电极顶部表面的热固性环氧树脂的步骤。

可选的，所述形成第二保护层后，还包括研磨晶圆表面的步骤。

所述研磨采用机械研磨，具体包括：将晶圆放置于固定工作台；将柔软度小于晶圆的非织造布缠绕于研磨盘上，并紧贴晶圆表面；然后使用研磨液浸润所述非织造布，进行机械研磨。

优选的，所述热固性树脂的固化温度小于200℃。

所述热固性树脂中包含固化填充剂，所述固化填充剂的颗粒直径小于环氧树脂印刷厚度的1/3。

优选的，所述热固性树脂的印刷厚度为15微米，固化填充剂的颗粒直径小于5微米，固化后形成的第二保护层平均厚度为11微米～12微米。

优选的，在进行丝网印刷技术时，先对晶圆进行烘烤处理或者进行表面活性化的等离子处理。

《芯片封装方法》所述封装方法利用丝网印刷技术在切割道上形成第一保护层，具体的可以选择热固性环氧树脂作为保护层材料，一方面在采用电镀工艺形成球下金属电极时，能够防止切割道内的金属被电镀析出；另一方面在划片后，能够保护分立芯片的侧面，尤其是金属引线，不受到损伤。

芯片封装方法改善效果

《芯片封装方法》工艺流程简单，成本低廉，且提高了封装效率以及封装成品率。

解封装过程和加封装的过程相反。

1、 RouterB 从Tunnel 接口收到IP 报文，检查目的地址

2、 如果发现目的地是本路由器，则RouterB 剥掉此报文的IP 报头，交给GRE 协议处理（进行检验密钥、检查校验和及报文的序列号等）

3、 GRE 协议完成相应的处理后，剥掉GRE 报头，再交由X 协议对此数据报进行后续的转发处理。

说明：GRE 收发双方的加封装、解封装处理，以及由于封装造成的数据量增加，会导致使用GRE 后设备的数据转发效率有一定程度的下降。

1、 Router A 连接Group 1 的接口收到X 协议报文后，首先交由X 协议处理

2、X 协议检查报文头中的目的地址域来确定如何路由此包

3、 若报文的目的地址要经过Tunnel 才能到达，则设备将此报文发给相应的Tunnel 接口

4、 Tunnel 口收到此报文后进行GRE 封装，在封装IP 报文头后，设备根据此IP 包的目的地址及路由表对报文进行转发，从相应的网络接口发送出去。