圖解LED芯片技術(shù)三大流派
發(fā)布時(shí)間：2014-03-25 新聞來(lái)源：一覽LED英才網(wǎng)
LED英才網(wǎng)曾分析過(guò)，LED的競爭在這兩年將會(huì )是技術(shù)的競爭，但是離不開(kāi)兩個(gè)規律：“技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)”，尤其是光效的提升；“成本會(huì )越來(lái)越低”，尤其是在芯片，封裝與電源成本的降低，當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(jiàn)證了一顆藍光芯片由五塊錢(qián)一顆（1998年）到現在的一千顆5塊錢(qián)（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(lái)的LED技術(shù)心得，陳先生有話(huà)要說(shuō)，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：第一是垂直結構派，第二是倒裝派（flip Chip），第三當然是藍寶石襯底結構，目前LED的主流，幾乎每家公司都以這個(gè)結構為基礎做很大的改善，前面說(shuō)的16年進(jìn)步一千倍，就是一直以這種結構不斷改善的。
三大流派各有優(yōu)缺點(diǎn)，分述如下：
垂直結構派：
有點(diǎn)像明教或日月神教的感覺(jué)，始終不是主流，但是又有獨特的技術(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(shuō)里面，不管是陽(yáng)頂天，張無(wú)忌，任我行還是東方不敗，他們都可以跟少林武當分庭抗禮，但是始終不是主流或是像流星一樣瞬間消失。垂直結構派就是如此，它始終在走非主流路線(xiàn)，一直有新技術(shù)在發(fā)表，但是在市場(chǎng)上始終很難找到他們的蹤影。垂直結構除了碳化硅和同質(zhì)襯底，都需要非常復雜的工藝來(lái)制造，不管是硅襯底還是金屬襯底，與氮化鎵熱失配問(wèn)題一直沒(méi)有解決，導致這種結構良率非常低，雖然導熱好，襯底也比藍寶石便宜，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寶石結構的對手。因為上下電極的原因，在應用上也受限，尤其是在需要串并的電路設計上無(wú)法滿(mǎn)足很多燈具的要求，也無(wú)法制作高壓芯片，因此科銳的垂直結構芯片只能用在路燈等較高單價(jià)的特定市場(chǎng)，通用照明與背光這兩個(gè)主流市場(chǎng)垂直結構芯片始終無(wú)法大量介入。當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)結構，它沒(méi)有前面提到的缺點(diǎn)，但是一個(gè)致命的問(wèn)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，現在是500美金以上，做LED會(huì )不會(huì )太奢侈了？所以現在同質(zhì)襯底只能用來(lái)做藍光激光二極管，用于HD-DVD播放機或是高畫(huà)質(zhì)的PS3游戲機的讀寫(xiě)頭。大家一定會(huì )問(wèn)，有沒(méi)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)五年內都達不到。
倒裝結構派：
有點(diǎn)像武當派，武當派是張三豐離開(kāi)少林之后自創(chuàng )的一派，就像倒裝技術(shù)其實(shí)也是藍寶石技術(shù)的延伸，只不過(guò)是將藍寶石結構的芯片倒裝貼合在導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)像是武當太極以柔克剛的感覺(jué)。倒裝目前是正裝結構外大家在關(guān)注的焦點(diǎn)，尤其是封裝廠(chǎng)急于降成本的時(shí)候，由于導熱路徑不需經(jīng)過(guò)藍寶石，熱可以直接導入散熱基板，芯片共晶倒裝技術(shù)在技術(shù)上也越來(lái)越成熟，良率越來(lái)越高，已經(jīng)接近正裝的良率。倒裝有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)是正裝永遠無(wú)法趕上的，不需要焊線(xiàn)工藝，大電流驅動(dòng)不光衰，均勻的熒光粉涂布，所以目前封裝廠(chǎng)對倒裝是又愛(ài)又恨，愛(ài)的是他可以省下焊金線(xiàn)成本，倒裝封裝的二極管可以加大電流，1顆可以當2顆或是3顆用，熒光粉可以涂布均勻，發(fā)出來(lái)的光很均勻漂亮。恨的是目前很多公司在發(fā)展無(wú)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(guò)封裝，交貨給應用廠(chǎng)商，很多封裝廠(chǎng)怕萬(wàn)一CSP未來(lái)成為主流，他們之前的投資將血本無(wú)歸。目前還是無(wú)法判斷是否有可能，就像我們看金庸小說(shuō)一樣，始終無(wú)法判斷是武當厲害還是少林厲害。
藍寶石派：
毋庸置疑，這是心目中的少林派，這二十年來(lái)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(guò)內功修煉，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(lái)的，做成正裝主要原因是藍寶石襯底不導電，需要將正負極做在同一個(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(guò)高用退火來(lái)解決，鎳金透明導電層穿透率太低用氧化銦錫ITO來(lái)取代，鉆石刀切割良率低，鉆石刀成本過(guò)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(lái)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(guò)新材料與新工藝來(lái)完成，就像少林武功一樣，透過(guò)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(méi)有取巧也沒(méi)有捷徑。他每一次受到的挑戰，都利用扎實(shí)的基礎來(lái)化解，所以一直是LED的主流，估計未來(lái)幾年都會(huì )如此。
到底未來(lái)誰(shuí)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(shuō)里面，那些派別是屹立不搖，那些是瞬間暴起，瞬間流逝。長(cháng)遠來(lái)看，正裝的少林與倒裝的武當是主流，其他技術(shù)，就像是小說(shuō)里面的明教，日月神教，在一時(shí)間會(huì )刮起風(fēng)潮，但是永遠不會(huì )是主流。
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