清华大学深圳研究生院：光源器件应用与发展白皮书（63页）.pdf

1、 光源器件光源器件应用与发展白皮书应用与发展白皮书 1 清华大学深圳研究生院 钱可元 2018年6月 背景 一，一，硅衬底硅衬底LED技术现状及趋势展望技术现状及趋势展望 二，二，LED倒装芯片技术和产品分析倒装芯片技术和产品分析 三，三，封装结构封装结构/工艺发展现状及趋势工艺发展现状及趋势 四，四，封装设备发展现状及趋势封装设备发展现状及趋势 五，五，光源器件的创新方向及趋势展望光源器件的创新方向及趋势展望 内容 LED光源的主要的应用阶段光源的主要的应用阶段 特殊小规模产品 大尺寸背光与大功率光源灯具 常规通用照明与景观亮化 特殊场合的创新性应用 行业现状及难点行业现状及难点 LED小巧

2、，丰富的光谱组合，易于控制变化等其他特性逐渐凸显出来 消费者对舒适度、观赏度、多功能性的要求不断提高 而光源是照明产品的核心，是一切照明产品设计的灵魂 设计师究竟应该如何来选用合适的光源设计师究竟应该如何来选用合适的光源 厂家应该关注和投资那些技术以引领不断变化的市场厂家应该关注和投资那些技术以引领不断变化的市场 撰写说明：撰写说明：1.白皮书是众多专家集体智慧的结晶 2.对LED光源涉及的芯片、封装、设备等问题进行了广泛的调研 3.努力获得有数据支撑的资料、尽量接近客观分析的结论。4.分析和观点尽可能地跳出某个产品、某个单位的局限，从行业发展的高度来进行评述 5.阿拉丁做了一次有意义的尝试，

3、但由于时间紧迫，遗漏和不全之处不少，权当抛砖引玉 一，一，硅衬底硅衬底LED技术现状、应用及趋势展望技术现状、应用及趋势展望 在硅衬底上生长GaN材料面临着两大技术挑战。第一，硅衬底和GaN之间高达17%的晶格失配使得GaN材料内部位错密度偏高，影响发光效率；第二，硅衬底和GaN之间高达54%的热失配，使得GaN薄膜在高温生长完降至室温后容易龟裂，影响生产良率。截至目前，经过产业界、学术界各方巨资研发投入，这个技术难关已经基本被攻克。硅衬底最大的优势是可以在更大尺寸上制作 LED 器件，并且可以采用集成电路生产工艺和设备，大幅提高生产效率，降低成本。硅衬底 一，一，硅衬底硅衬底LED技术现状、

4、应用及趋势展望技术现状、应用及趋势展望 技术优势：垂直结构，电流分布均匀且扩散快，适合大功率应用。单面出光，方向性好，光品质好。适用范围：汽车照明、探照灯、矿灯等移动照明 手机闪光灯以及光品质要求比较高的高端照明领域。Si基白光芯片 硅衬底芯片硅衬底芯片的应用的应用 利用Si衬底蓝光芯片和陶瓷底板尺寸为2.0 x1.6，静电喷涂工艺、特制的白胶、压膜胶 发光角度小外，在在同等流明值下，中心照度比传统产品（蓝宝石衬底）高5%左右 压膜层里添置扩散粉，使发光颜色更加均匀 手机闪光灯 手机闪光灯 硅衬底芯片硅衬底芯片的应用的应用 移动照明 此类产品适用于要求照度、光斑均匀的场合。应用在矿灯，手电等移

5、动照明用灯领域 国内最高水平：国内最高水平：蓝光 LED(450 nm)在 350 mA(35 A/cm2)下,光输出功率达 657 mW,外量子效率为 68.1%.硅衬底高光效 GaN 基蓝色发光二极管 江风益,刘军林，等，中国科学:物理学 力学 天文学 2015 年 第 45 卷 第 6 期:067302 硅衬底硅衬底LED的发展趋势的发展趋势 1，CSP LED CSP是硅上GaN基LED的前景之一。国际大公司如东芝和三星都报导过用硅衬底LED做CSP，相信不久的将来就可以在市场上看到相关产品。2，Micro LED 在微米级的尺寸，GaN材料可以不需要支撑，直接做成垂直结构的体GaN

6、LED。硅衬底LED的一个天然优势是硅衬底仅通过化学湿法腐蚀就可以去除，去除衬底的过程中不会对GaN材料有任何冲击，可以确保良率和可靠性。3，多基色 LED 照明光源 省去了稀土这一稀缺资源 具备了寿命和可靠性的优势 避免了荧光响应延迟 光谱灵活可调 多个个单独的通信通道 二，二，LED倒装芯片技术和产品分析倒装芯片技术和产品分析 三种常见的LED结构 LED倒装芯片技术特点与比较分析倒装芯片技术特点与比较分析 芯片结构芯片结构 正装结构正装结构 垂直结构垂直结构 倒装结构倒装结构 结构图结构图 特点特点 电流横向分布，大电流下拥挤 正面电极挡光，出光效率低 绝缘胶固晶，散热效率低 需要引线电