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提升LED效率─Flip Chip 報告人:黃聖翔.

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1 提升LED效率─Flip Chip 報告人:黃聖翔

2 大綱 研究動機 Flip Chip─倒晶LED Flip Chip─LED結構 Flip Chip─LED元件保護功能
結論 參考文獻

3 研究動機 傳統LED發光效率因上層的電極(Pad) 遮蔽,導致減少之出光率。 為了改善此問題,探討如何從內部磊 晶層來提升LED出光率。

4 Flip Chip─倒晶LED LED上的電極與Substrate相互連結。
Sapphire是半透明,光直接由Sapphire射出,增加發光面積。 利用Zener Diode防止靜電釋放(ESD)之傷害。 解決Conventional LED散熱之問題。 解決Conventional LED有Mesa平台導致打線之困難。 一般傳統LED Flip Chip-LED

5 Flip Chip─倒晶LED結構 Flip Chip-LED結構圖 倒裝LED結構,光從Sapphire直接射出,不必再從ITO射出。
元件光輸出可提高為Conventional LED的1.6~2倍。 N/P-Metal Pad所釋放的熱,迅速的傳給更下層的散熱材料基板 [1]。 [1] Flip Chip-LED結構圖

6 矽之導電性較高,若直接把N/P-Metal和凸塊 Bonding將造成 漏電流之情形,必須在矽基板表面成長絕緣薄膜。
Sapphire-Substrate Etching可提高出光率。 Flip Chip-LED結構圖

7 MQW P-GaN Reflector Flip Chip-LED結構圖
Reflector是在發光層與基板間加入一層反光之材料, DBR (Distributed Bragg Reflector),因此得到比傳統封裝1.6~2倍 高的出光率。 Flip Chip-LED結構圖 MQW P-GaN Reflector

8 Flip Chip─LED元件保護功能 基板與發光二極體接合圖
靜電釋放(Electrostatic Discharge)累積的電荷在短時間內釋放, 形成相當大的瞬間電壓,造成電子元件損壞。 基板與發光二極體接合圖

9 齊納二極體與發光二極體並聯之電路圖 靜放電保護電路的工作情況
製作基板中,我們會使用Sillicon當作基板,在基板裡加入 齊納二極體(Zener Diode)與LED反向並聯之方法來對LED的 靜電釋放(ESD)保護電路。 齊納二極體與發光二極體並聯之電路圖 靜放電保護電路的工作情況

10 Flip Chip ─晶粒與基板之材料搭配 Flip Chip-LED接合技術示意圖
晶粒底部採用錫(Sn)或金錫(Au-Sn)等接觸面層,晶粒可銲接 於熱傳導佳之基板上。如:金或銀。 當晶粒使用時,溫度達到適合的共晶溫度,共晶層固化並將 LED焊於基板上,快速的將熱由基板導出,並提升LED壽命。 Flip Chip-LED接合技術示意圖

11 Flip Chip─LED光追跡圖 Conventional LED光追跡圖 Flip Chip-LED光追跡圖

12 結語 以往使用C-Plane磊晶之Chip ,因為Pad 會遮蔽光而減少出光率,所以修改為Flip Chip-LED倒晶呈現。 利用Flip Chip-LED明顯增加出光率,也 稍許改善LED散熱之問題,藉此讓LED良 率更加提升。

13 參考文獻 彰化師範大學,應用在塑膠光纖之覆晶LED之改良與設計 晨怡熱管,高亮度LED之「封裝熱導」原理技術探析
LEDinside , Flip Chip技術 LEDinside ,倒裝共晶Flip Chip 國立中央大學,碩士論文,大面積覆晶式氮化鎵發光二極體之製 程技術開發與元件特性之探討 南台科技大學,LED封裝技術 C. F. Shen, S. J. Chang, Member, IEEE, W. S. Chen, T. K. Ko, C. T. Kuo, and S. C. Shei,“Nitride-Based High-Power Flip-Chip LED WithDouble-Side Patterned Sapphire Substrate” IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 19, NO. 10, MAY 15, 2007.

14 END


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