圖解LED芯片技術(shù)三大流派
發(fā)布時(shí)間：2014-03-25 新聞來源：一覽LED英才網(wǎng)
LED英才網(wǎng)曾分析過,，LED的競爭在這兩年將會(huì)是技術(shù)的競爭，但是離不開兩個(gè)規(guī)律：“技術(shù)越來越先進(jìn)”,，尤其是光效的提升,；“成本會(huì)越來越低”，尤其是在芯片,，封裝與電源成本的降低，當(dāng)然還有燈具如何可以自動(dòng)化的組裝,，減少人力成本,。在LED行業(yè)從業(yè)近16年的陳先生，見證了一顆藍(lán)光芯片由五塊錢一顆（1998年）到現(xiàn)在的一千顆5塊錢（5 RMB/k）,，這個(gè)行業(yè)進(jìn)步的太快了,，甚至比集成電路還快，對于這十幾年來的LED技術(shù)心得,，陳先生有話要說,，尤其是在中上游的技術(shù)方面。
陳先生把氮化鎵LED技術(shù)的流派分為三大部分：第一是垂直結(jié)構(gòu)派,，第二是倒裝派（flip Chip）,，第三當(dāng)然是藍(lán)寶石襯底結(jié)構(gòu)，目前LED的主流,，幾乎每家公司都以這個(gè)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)做很大的改善,，前面說的16年進(jìn)步一千倍，就是一直以這種結(jié)構(gòu)不斷改善的,。
三大流派各有優(yōu)缺點(diǎn),，分述如下：
垂直結(jié)構(gòu)派：
有點(diǎn)像明教或日月神教的感覺，始終不是主流,，但是又有獨(dú)特的技術(shù),，如果做到極致像是科銳的碳化硅技術(shù)還是可以跟主流抗衡，在金庸小說里面,，不管是陽頂天,，張無忌，任我行還是東方不敗,，他們都可以跟少林武當(dāng)分庭抗禮,，但是始終不是主流或是像流星一樣瞬間消失。垂直結(jié)構(gòu)派就是如此,，它始終在走非主流路線,，一直有新技術(shù)在發(fā)表，但是在市場上始終很難找到他們的蹤影,。垂直結(jié)構(gòu)除了碳化硅和同質(zhì)襯底,，都需要非常復(fù)雜的工藝來制造,，不管是硅襯底還是金屬襯底，與氮化鎵熱失配問題一直沒有解決,，導(dǎo)致這種結(jié)構(gòu)良率非常低,，雖然導(dǎo)熱好，襯底也比藍(lán)寶石便宜,，發(fā)光面積也比較大,，但是在成本與技術(shù)的競爭上始終不是藍(lán)寶石結(jié)構(gòu)的對手。因?yàn)樯舷码姌O的原因,，在應(yīng)用上也受限,，尤其是在需要串并的電路設(shè)計(jì)上無法滿足很多燈具的要求，也無法制作高壓芯片,，因此科銳的垂直結(jié)構(gòu)芯片只能用在路燈等較高單價(jià)的特定市場,，通用照明與背光這兩個(gè)主流市場垂直結(jié)構(gòu)芯片始終無法大量介入。當(dāng)然我們不能忽略日本公司與中村修二先生正在研發(fā)的同質(zhì)結(jié)構(gòu),，它沒有前面提到的缺點(diǎn),，但是一個(gè)致命的問題就足以打敗它所有的優(yōu)點(diǎn)，氮化鎵襯底貴的離譜,，兩年前是1000美金,，現(xiàn)在是500美金以上，做LED會(huì)不會(huì)太奢侈了,？所以現(xiàn)在同質(zhì)襯底只能用來做藍(lán)光激光二極管,，用于HD-DVD播放機(jī)或是高畫質(zhì)的PS3游戲機(jī)的讀寫頭。大家一定會(huì)問,，有沒有降價(jià)空間,？答案是“有，但是有限”,，目前氮化鎵襯底只有兩種主流做法,，氫化物氣相外延HVPE與熱氨法amonothermal method，估計(jì)要降到100美金才會(huì)有競爭力,，但是依照目前的技術(shù)五年內(nèi)都達(dá)不到,。
倒裝結(jié)構(gòu)派：
有點(diǎn)像武當(dāng)派，武當(dāng)派是張三豐離開少林之后自創(chuàng)的一派,，就像倒裝技術(shù)其實(shí)也是藍(lán)寶石技術(shù)的延伸,，只不過是將藍(lán)寶石結(jié)構(gòu)的芯片倒裝貼合在導(dǎo)熱性比較高的基板上，如果在基板上加上齊納二極管,，他可以抗拒電子器件最怕的靜電沖擊,，有點(diǎn)像是武當(dāng)太極以柔克剛的感覺。倒裝目前是正裝結(jié)構(gòu)外大家在關(guān)注的焦點(diǎn),，尤其是封裝廠急于降成本的時(shí)候,，由于導(dǎo)熱路徑不需經(jīng)過藍(lán)寶石,，熱可以直接導(dǎo)入散熱基板，芯片共晶倒裝技術(shù)在技術(shù)上也越來越成熟,，良率越來越高,，已經(jīng)接近正裝的良率。倒裝有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)是正裝永遠(yuǎn)無法趕上的,，不需要焊線工藝,，大電流驅(qū)動(dòng)不光衰，均勻的熒光粉涂布,，所以目前封裝廠對倒裝是又愛又恨,，愛的是他可以省下焊金線成本，倒裝封裝的二極管可以加大電流,，1顆可以當(dāng)2顆或是3顆用，熒光粉可以涂布均勻,，發(fā)出來的光很均勻漂亮,。恨的是目前很多公司在發(fā)展無封裝制程（CSP：chip Scale Package），把封裝的工藝在芯片段都做完了,，直接跳過封裝,，交貨給應(yīng)用廠商，很多封裝廠怕萬一CSP未來成為主流,，他們之前的投資將血本無歸,。目前還是無法判斷是否有可能，就像我們看金庸小說一樣,，始終無法判斷是武當(dāng)厲害還是少林厲害,。
藍(lán)寶石派：
毋庸置疑，這是心目中的少林派,，這二十年來始終屹立不搖,，不管是外延還是芯片技術(shù)，都是循序漸進(jìn)的依照海茲定律(Haitz’sLaw)不斷提升,，就像少林武功一樣,，不斷的透過內(nèi)功修煉，完成絕世武功的升華,。正裝工藝是中村修二先生發(fā)展出來的,，做成正裝主要原因是藍(lán)寶石襯底不導(dǎo)電，需要將正負(fù)極做在同一個(gè)發(fā)光面上,，他有先天上的缺點(diǎn),，只要克服這些缺點(diǎn)，就可以完成一次次飛躍的提升,。藍(lán)寶石與氮化鎵晶格失配用低溫緩沖層解決,，P型氮化鎵電阻過高用退火來解決,，鎳金透明導(dǎo)電層穿透率太低用氧化銦錫ITO來取代，鉆石刀切割良率低,，鉆石刀成本過高用紫外激光劃片解決,，紫外激光劃片亮度損失用飛秒隱形切割或熱酸腐蝕來解決，降低缺陷密度,，減少界面全反射用PSS圖形襯底取代平面襯底,。一次次的提升都是透過新材料與新工藝來完成，就像少林武功一樣,，透過扎實(shí)的基本功,，將武功一步一步的提升，完成絕世武功的升華,，沒有取巧也沒有捷徑,。他每一次受到的挑戰(zhàn)，都利用扎實(shí)的基礎(chǔ)來化解,，所以一直是LED的主流,，估計(jì)未來幾年都會(huì)如此。
到底未來誰會(huì)是LED技術(shù)主流,，我想金庸先生已經(jīng)給我們答案了,，在金庸小說里面，那些派別是屹立不搖,，那些是瞬間暴起,，瞬間流逝。長遠(yuǎn)來看,，正裝的少林與倒裝的武當(dāng)是主流,，其他技術(shù)，就像是小說里面的明教,，日月神教,，在一時(shí)間會(huì)刮起風(fēng)潮，但是永遠(yuǎn)不會(huì)是主流,。
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