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    LED的分選技術具體解析

    2021-04-24 ryder

    人眼對于光的顏色及亮度的辨別率非常高,先特別是對于顏色的差別和變化非常敏感。對于不同顏色波長的光人眼的敏感度是不同的。例如,對于波長是585nm光,當顏色變化大于1nm時,人眼就可以感覺到;而對于波長為650nm的紅光,當顏色變化在3nm的時候,人眼才能察覺到。


    在早期,由于LED主要被用作指示或顯示燈用,而且一般以單顆器件出現,所以對于其波長的分選和亮度的控制要求并不高。但隨著LED的效率和亮度的不斷提高,其使用范圍越來越廣。當LED作為陣列顯示和顯示屏器件時,由于人眼對于顏色波長和亮度的敏感性,用沒有分選過的LED變就會萌生不平均的現象,進而影響人們的視覺效果。波長和光亮度的不平均都會給人萌生不愜意的感覺。這是各LED顯示器制造廠家都不愿意看到的,也是人們無法接受的。LED通常按照主波長、發光強度、光通亮、色溫、工作電壓、反向擊穿電壓等幾個關鍵參數進行探測與分選。LED的探測與分選是LED加工過程中的一項必要工序。目前,它是許多LED芯片和封裝廠商的產能瓶頸,也是LED芯片加工和封裝成本的緊要組成部分。


    1、LED的分選辦法

    LED的分選有兩種辦法:一是以芯片為基礎的探測分選,二是對封裝好的LED進行探測分選。


    (1)芯片的探測分選


    LED芯片分選難度很大,主要原由是LED芯片尺寸一般都很小,從9mil到14mil(0.22-0.35nm)。這樣小的芯片需要微探針才能夠完成探測,分選過程需要精確的機械和圖像識別系統,這使得設備的造價變得很高,而且探測速度受到限制。今朝的LED芯片探測分選機價格約在100萬元人民幣\臺,其探測速度在每小時10000只左右。如果按照每月25天計算,每一臺分選機的產能為每月5KK。


    目前,芯片的探測分選有兩種辦法:一種辦法是探測分選由同一臺機器完成,它的優勢是可靠,但速度很慢,產能低;另一種辦法是探測和分選由兩臺機器完成,探測設備記錄下每個芯片的位置和參數,然后把這些數據傳遞到分選設備上,進行快速分選、這樣做的優勢是快速,但缺點是可靠性比較低,容易出錯,因為在探測與分選兩個步驟之間通常還有襯底減薄和芯片分離的工藝過程,而在這個過程中,外延片有可能碎裂、局部殘缺碎裂或局部殘缺,使得實際的芯片分布與儲存在分選機里的數據不符,造成分選困難。


    從根本上處理芯片探測分選瓶頸問題的關鍵是改善外延片平均性。如果一片外延片波長分布在2nm之內,亮度的變化在+15%之內,則可以將這個片子上的所有芯片歸為一檔(Bin),只要通過探測把不合格的芯片去除即可,將大大增加芯片的產能和降低芯片的成本。在平均性不是很好的情況下,也可以用探測并把不合格產品較多的芯片區域用噴墨涂抹的方式解決掉,從而快速地得到想要的合格芯片,但這樣做的成本太高,會把很多符合其他客房要求的芯片都做為不合格證的廢品解決,最后核算出的芯片成本可能是市場無法接受的水平。


    (2)LED的探測分選


    封裝后的LED可以按照波長、發光強度、發光角度以及工作電壓等進行探測分選。其結果是把LED分成很多檔(Bin)和類別,然后探測分選機會自動地依據設定的探測標準把LED分裝在不同的Bin盒內。由于人們對于LED的要求越來越高,早期的分選機是32Bin,后來增加到64Bin,今朝已有72Bin的商用分選機。即使這樣,分Bin的LED技術指標依然無法滿足加工和市場的需求。


    LED探測分選機是在一個特定的工作臺電流下(如20mA),對LED進行探測,一般還會做一個反向電壓值的探測。今朝的LED探測分選機價格約在40~50萬人民幣/臺,其探測速度在每小時18000只左右。如果按照每月25天,每天20小時的工作時間計算,每一臺分選機的產能為每月9KK。


    大型顯示屏或其他高檔使用客戶,對LED的質量要求較高。特別是在波長與亮度一致性的要求上很嚴格。倘若LED封裝廠在芯片采購時沒有提出嚴格的要求,則這些封裝廠在大量的封裝后會發現,封裝好的LED中惟有很少數量的產品能滿足某一客戶的要求,其余大部分將變成倉庫里的存貨。這種情形迫使LED封裝廠在采購LED芯片時提出嚴格的要求,特別是波長、亮度和工作臺電壓的指標;比如,過去對波長要求是+2nm,而今朝則要求為+1nm,甚至在某些使用上,已提出+0.5nm的要求。這樣對于芯片廠就萌生了巨大的壓力,在芯片銷售前非得進行嚴格的分選。


    從以上關于LED與LED芯片分選取的分解中可以看出,比較經濟的做法是對LED進行探測分選。但是由于LED的種類繁多,有不同的形式,不現的形狀,不同的尺寸,不同的發光角度,不同的客戶要求,不同的使用要求,這使用權得完全通過LED探測分選取進行產品的分選變得很難操作。而且目前LED的使用主要分布在幾個波長段和亮度段的范圍,一個封裝廠很難準備全部客戶需要的各種形式和種類的LED。所以問題的關鍵又回到MOCVD的外延工藝過程,要怎么樣生長出所需波長及亮度的LED外延片是降低成本的關鍵點,這個問題不處理,LED的產能及成本仍將得不到完全處理。但在外延片的平均度得到控制往日,比較行之有效的辦法是處理快速低成本的芯片分選問題。


    2.分選設備
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