Πρόσφατα, με την ραγδαία ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας, η εφαρμογή της τεχνολογίας LED στον τομέα του φωτισμού και της οθόνης έχει γίνει ολοένα και πιο εκτεταμένη. Ως βασικό συστατικό της τεχνολογίας LED, η διαδικασία κατασκευής και τα χαρακτηριστικά απόδοσης των τσιπ LED έχουν προσελκύσει μεγάλη προσοχή.
Ο κύριος στόχος της κατασκευής τσιπ LED είναι η δημιουργία ενός αποτελεσματικού και αξιόπιστου ηλεκτροδίου επαφής χαμηλής ωμικής πίεσης, η διασφάλιση μικρής πτώσης τάσης μεταξύ των υλικών που έρχονται σε επαφή και η παροχή ενός κατάλληλου μαξιλαριού συγκόλλησης σύρματος, μεγιστοποιώντας παράλληλα την απόδοση εξόδου φωτός. Η διαδικασία επικάλυψης χρησιμοποιεί κυρίως εξάτμιση κενού. Σε περιβάλλον υψηλού κενού 4Pa, το υλικό τήκεται με θέρμανση αντίστασης ή θέρμανση με βομβαρδισμό δέσμης ηλεκτρονίων. Στη συνέχεια, υπό χαμηλή πίεση, το υλικό γίνεται μεταλλικός ατμός και εναποτίθεται στην επιφάνεια του ημιαγωγού υλικού. Συνήθως, AuBe, AuZn και άλλα κράματα χρησιμοποιούνται για μέταλλα επαφής τύπου P, και κράματα AuGeNi χρησιμοποιούνται συχνά για μέταλλα επαφής N-πλευράς. Το στρώμα κράματος που σχηματίζεται με την επικάλυψη πρέπει να υποβληθεί σε φωτολιθογραφική διαδικασία για να εκτεθεί όσο το δυνατόν μεγαλύτερο μέρος της περιοχής εκπομπής φωτός, έτσι ώστε το υπόλοιπο στρώμα κράματος να πληροί τις απαιτήσεις των ηλεκτροδίων επαφής χαμηλής ωμικής πίεσης και των μαξιλαριών συγκόλλησης σύρματος. Μετά την ολοκλήρωση της φωτολιθογραφικής διαδικασίας, απαιτείται η διαδικασία κράματος, η οποία γενικά εκτελείται υπό την προστασία H2 ή N2. Ο χρόνος και η θερμοκρασία κράματος καθορίζονται σύμφωνα με παράγοντες όπως τα χαρακτηριστικά του ημιαγωγού υλικού και η μορφή του κλιβάνου κράματος. Εάν εμπλέκεται η διαδικασία ηλεκτροδίου τσιπ όπως το μπλε-πράσινο, πρέπει να προστεθούν πιο σύνθετες διαδικασίες όπως η ανάπτυξη μεμβράνης παθητικοποίησης και η χάραξη με πλάσμα.
Στη διαδικασία κατασκευής τσιπ LED, οι πολλαπλοί σύνδεσμοι έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην οπτοηλεκτρονική τους απόδοση. Γενικά, μετά την ολοκλήρωση της επιταξιακής παραγωγής των LED, οι κύριες ηλεκτρικές ιδιότητες ουσιαστικά οριστικοποιούνται. Αν και η κατασκευή του τσιπ δεν θα αλλάξει τη φύση του πυρήνα του, οι ακατάλληλες συνθήκες κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επίστρωσης και κράματος θα οδηγήσουν σε ορισμένες κακές ηλεκτρικές παραμέτρους. Για παράδειγμα, εάν η θερμοκρασία κράματος είναι πολύ υψηλή ή πολύ χαμηλή, θα προκαλέσει κακή ωμική επαφή, η οποία είναι ο κύριος λόγος για την υψηλή εμπρόσθια πτώση τάσης Φυσική Αγωγή στην κατασκευή τσιπ. Μετά την κοπή, η άκρη του τσιπ διαβρώνεται για να βοηθήσει στη βελτίωση της αντίστροφης διαρροής του τσιπ. Αυτό συμβαίνει επειδή μετά την κοπή της λεπίδας του διαμαντένιου τροχού λείανσης, θα παραμείνει μεγάλη ποσότητα σκόνης υπολειμμάτων στην άκρη του τσιπ. Εάν αυτά τα υπολείμματα κολλήσουν στη σύνδεση ΠΝ του τσιπ LED, είναι εύκολο να προκληθεί διαρροή ή ακόμα και βλάβη. Επιπλέον, εάν η φωτοευαίσθητη μεμβράνη στην επιφάνεια του τσιπ δεν αφαιρεθεί καθαρά, θα οδηγήσει σε προβλήματα όπως δυσκολία στη συγκόλληση καλωδίων στην μπροστινή πλευρά και στην ψυχρή συγκόλληση, και θα προκαλέσει υψηλή πτώση τάσης στην πίσω πλευρά. Στη διαδικασία παραγωγής τσιπ, η ένταση του φωτός μπορεί να βελτιωθεί αποτελεσματικά με την τραχύτητα της επιφάνειας και τη διαίρεσή της σε μια ανεστραμμένη τραπεζοειδή δομή.
Τα τσιπ LED χωρίζονται σε τσιπ χαμηλής, μέσης και υψηλής ισχύος ανάλογα με την ισχύ τους και μπορούν να χωριστούν σε κατηγορίες μονού σωλήνα, ψηφιακού, τελεία-μήτρα και διακοσμητικού φωτισμού ανάλογα με τις ανάγκες των πελατών. Το συγκεκριμένο μέγεθος του τσιπ εξαρτάται από το πραγματικό επίπεδο παραγωγής των διαφόρων κατασκευαστών τσιπ και δεν υπάρχει ενιαίο πρότυπο. Εφόσον η διαδικασία πληροί το πρότυπο, τα μικρότερα τσιπ μπορούν να αυξήσουν την απόδοση της μονάδας και να μειώσουν το κόστος, ενώ η οπτοηλεκτρονική απόδοση δεν θα αλλάξει ριζικά. Το ρεύμα λειτουργίας του τσιπ σχετίζεται με την πυκνότητα ρεύματος που ρέει μέσω του τσιπ. Όσο μικρότερο είναι το τσιπ, τόσο μικρότερο είναι το ρεύμα λειτουργίας και όσο μεγαλύτερο είναι το τσιπ, τόσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα λειτουργίας και η πυκνότητα ρεύματος της μονάδας είναι ουσιαστικά παρόμοια. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η απαγωγή θερμότητας είναι ένα βασικό ζήτημα υπό υψηλό ρεύμα, η φωτεινή απόδοση των τσιπ υψηλής ισχύος είναι χαμηλότερη από αυτή του χαμηλού ρεύματος. Από την άλλη πλευρά, λόγω της αύξησης της επιφάνειας του τσιπ και της μείωσης της αντίστασης του σώματος, η τάση αγωγιμότητας προς τα εμπρός θα μειωθεί.
Η περιοχή των κοινών τσιπ LED υψηλής ισχύος που χρησιμοποιούνται για λευκό φως στην αγορά είναι γενικά περίπου 40mil. Το λεγόμενο τσιπ υψηλής ισχύος αναφέρεται συνήθως σε ηλεκτρική ισχύ μεγαλύτερη από 1W. Δεδομένου ότι η κβαντική απόδοση είναι γενικά μικρότερη από 20%, το μεγαλύτερο μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας θα μετατραπεί σε θερμική ενέργεια, επομένως η απαγωγή θερμότητας των τσιπ υψηλής ισχύος είναι εξαιρετικά σημαντική, γεγονός που απαιτεί το τσιπ να έχει μεγαλύτερη περιοχή.
Η επεξεργασία και ο εξοπλισμός επεξεργασίας τσιπ για την κατασκευή επιταξιακών υλικών GaN διαφέρουν σημαντικά από αυτά των Χάσμα, GaAs και InGaAlP. Τα υποστρώματα των συνηθισμένων κόκκινων και κίτρινων τσιπ LED και των κόκκινων και κίτρινων τσιπ τεσσάρων στοιχείων υψηλής φωτεινότητας χρησιμοποιούν σύνθετα ημιαγωγικά υλικά όπως Χάσμα και GaAs. Μπορούν γενικά να κατασκευαστούν σε υποστρώματα τύπου Ν, τα οποία υποβάλλονται σε φωτολιθογραφική επεξεργασία με υγρές διαδικασίες και τελικά κόβονται σε τσιπ με λεπίδες διαμαντένιου τροχού. Το μπλε-πράσινο τσιπ από υλικό GaN χρησιμοποιεί υπόστρωμα ζαφειριού. Λόγω της μόνωσής του, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ένας πόλος του LED. Είναι απαραίτητο να κατασκευαστούν δύο ηλεκτρόδια P/N στην επιταξιακή επιφάνεια ταυτόχρονα μέσω μιας διαδικασίας ξηρής χάραξης, και απαιτούνται επίσης ορισμένες διαδικασίες παθητικοποίησης. Επειδή το ζαφείρι είναι σκληρό, είναι δύσκολο να κοπεί σε τσιπ με λεπίδες διαμαντένιου τροχού, και η διαδικασία της είναι πιο περίπλοκη από αυτή των LED που κατασκευάζονται από υλικά Χάσμα και GaAs.
Τα τσιπ διαφανούς ηλεκτροδίου έχουν μοναδικές δομές και χαρακτηριστικά. Το λεγόμενο διαφανές ηλεκτρόδιο πρέπει να έχει δύο ιδιότητες: αγωγιμότητα και μετάδοση φωτός. Προς το παρόν, το οξείδιο του ινδίου-κασσιτέρου (ΙΤΟ) χρησιμοποιείται ευρέως στη διαδικασία παραγωγής υγρών κρυστάλλων, αλλά δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως συγκολλητικό επίθεμα. Κατά την κατασκευή του, πρέπει πρώτα να κατασκευαστεί ένα ωμικό ηλεκτρόδιο στην επιφάνεια του τσιπ, στη συνέχεια να καλυφθεί με ένα στρώμα ΙΤΟ και στη συνέχεια να τοποθετηθεί ένα συγκολλητικό επίθεμα στην επιφάνεια του ΙΤΟ. Με αυτόν τον τρόπο, το ρεύμα που κατεβαίνει από τον αγωγό μπορεί να κατανεμηθεί ομοιόμορφα σε κάθε ωμικό ηλεκτρόδιο επαφής μέσω του στρώματος ΙΤΟ. Ταυτόχρονα, ο δείκτης διάθλασης του ΙΤΟ είναι μεταξύ του δείκτη διάθλασης του αέρα και του επιταξιακού υλικού, γεγονός που μπορεί να αυξήσει τη γωνία εξόδου φωτός και να αυξήσει τη φωτεινή ροή.
Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας LED ημιαγωγών, η εφαρμογή του φωτισμού, ειδικά των LED λευκού φωτός, έχει γίνει ένα καυτό σημείο, αλλά η βασική τεχνολογία τσιπ και συσκευασίας χρειάζεται ακόμη βελτίωση. Όσον αφορά τα τσιπ, το μέλλον θα είναι προς την υψηλή ισχύ, την υψηλή απόδοση φωτισμού και τη μειωμένη θερμική αντίσταση. Η αύξηση της ισχύος σημαίνει αύξηση του ρεύματος που χρησιμοποιείται από το τσιπ. Ο πιο άμεσος τρόπος είναι να αυξηθεί το μέγεθος του τσιπ. Το μέγεθος του τρέχοντος κοινού τσιπ υψηλής ισχύος είναι περίπου 1mm×1mm και το ρεύμα που χρησιμοποιείται είναι περίπου 350mA. Λόγω της αύξησης του ρεύματος που χρησιμοποιείται, το πρόβλημα της απαγωγής θερμότητας έχει γίνει πιο έντονο. Τώρα, η μέθοδος αναστροφής του τσιπ έχει ουσιαστικά λύσει αυτό το πρόβλημα.
Τα μπλε LED χρησιμοποιούν συχνά υποστρώματα Al2O3, τα οποία έχουν υψηλή σκληρότητα και χαμηλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα. Εάν χρησιμοποιηθεί θετική δομή, όχι μόνο θα υπάρξουν αντιστατικά προβλήματα, αλλά η απαγωγή θερμότητας θα γίνει επίσης ένα σημαντικό πρόβλημα υπό συνθήκες υψηλού ρεύματος. Ταυτόχρονα, επειδή το μπροστινό ηλεκτρόδιο είναι στραμμένο προς τα πάνω, θα μπλοκάρει μέρος του φωτός και θα μειώσει την φωτεινή απόδοση. Τα μπλε LED υψηλής ισχύος μπορούν να επιτύχουν πιο αποτελεσματική απόδοση φωτός μέσω της τεχνολογίας αναρρίπτω-τσιπ τσιπ σε σύγκριση με την παραδοσιακή τεχνολογία συσκευασίας. Η κύρια διαδικασία κατασκευής δομής αναρρίπτω-τσιπ είναι: πρώτα προετοιμάστε ένα μεγάλο μπλε τσιπ LED με ηλεκτρόδια κατάλληλα για ευτηκτική συγκόλληση και ταυτόχρονα προετοιμάστε ένα υπόστρωμα πυριτίου ελαφρώς μεγαλύτερο από το μπλε τσιπ LED και δημιουργήστε ένα χρυσό αγώγιμο στρώμα και ένα στρώμα σύρματος μολύβδου (υπερηχητική συγκόλληση με σφαιρίδια χρυσού σύρματος) για ευτηκτική συγκόλληση σε αυτό. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε εξοπλισμό ευτηκτικής συγκόλλησης για να συγκολλήσετε το μπλε τσιπ LED υψηλής ισχύος στο υπόστρωμα πυριτίου. Σε αυτήν τη δομή, το επιταξιακό στρώμα έρχεται σε άμεση επαφή με το υπόστρωμα πυριτίου και η θερμική αντίσταση του υποστρώματος πυριτίου είναι πολύ χαμηλότερη από αυτή του υποστρώματος ζαφειριού, γεγονός που λύνει αποτελεσματικά το πρόβλημα της απαγωγής θερμότητας. Μετά την αναστροφή, το υπόστρωμα από ζαφείρι είναι στραμμένο προς τα πάνω για να γίνει η επιφάνεια εκπομπής φωτός. Λόγω της διαφάνειάς του, το πρόβλημα εκπομπής φωτός λύνεται επίσης.
Οι ειδικοί του κλάδου δήλωσαν ότι με τη συνεχή πρόοδο της επιστήμης και της τεχνολογίας, η τεχνολογία τσιπ LED θα συνεχίσει να καινοτομεί και οι μελλοντικοί λαμπτήρες LED αναμένεται να σημειώσουν μεγαλύτερες ανακαλύψεις στην υψηλή απόδοση και τη μεγάλη διάρκεια ζωής, προσφέροντας μεγαλύτερη ευκολία στη ζωή των ανθρώπων.