Технические и технологические вопросы производства российских светодиодов

Исходные данные
Техническая возможность производства
Рациональные прямые затраты
Соответствующее качество
Востребованность

Светодиод
Чип (кристалл)
Корпус
Адгезив (или др.)
Разварки
Заливка
Линза
Люминофор

Чип (кристалл)
Подложка √
сапфир, метод Киропулоса
Гетероструктура √
эпитаксия, MOCVD
Планарная технология ×

Гетероструктура (In-Al-Ga-N)
Установки роста MOCVD:
Veeco, Aixtron
Материалы (прекурсоры):
TMGa, TMIn, TMAl, MgCp2, SiH4
Помещения:
- для работы с МОС
- система контроля утечек
- система утилизации отходов

Планарная технология
Основные операции (мезаструктура, форм-фактор чипа)
Фотолитография, травление, легирование, осаждение, напыление
Финишные операции
Гальваника, утонение, контроль, резка, сортировка
Повышение эффективности
Снятие подложки, отражающий слой, микрорельеф

Корпус
Керамика √
Al2O3
PPA ×
Polyamide 66T
EMC ×
Эпокс. смола С16Н18О
MCPCB √
Al, polyimide

Материалы для монтажа чипа
Паяльная паста √
бессвинцовая, безотмывочная
припой Sn (~ 96 %) + Ag (~ 3,5 %) + Cu (0,5 %)
Адгезив √
основа: эпокс. смола или силикон
добавки: Ag, MgO
Эвтектический сплав ×
AuSn (80/20, 280 °C), AuIn2 (180-210 °C)

Другие комплектующие
Контактные перемычки (разварки) √
Проволока Au (99,99 %) ∅ 20, 25, 30 мкм
Зл 99,99 ГОСТ 7222-2014
Компаунды (заливка и линза) ×
полифенилсилоксан n ≈ 1,5
полидиметилсилоксан n ≈ 1,4
твердость:
- для заливки - класс А по Шору
- для линзы - класс D по Шору

Желтый люминофор
Иттрий-алюминиевый гранат √
(Y,Gd)3Al5O12:Ce3+
- высокотемпературный синтез 1600 °С
- золь-гель метод с отжигом 1100 °С
синтез на воздухе или в восстанавливающей атмосфере
длина волны излучения - 540-560 нм

Красный люминофор
Нитрид кремния и алюминия √
(Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+
CaAlSiN3:Eu2+
- высокотемпературный синтез 1800 °С
синтез в атмосфере азота
длина волны излучения
(Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+ - 620-640 нм
CaAlSiN3:Eu2+ - 650-660 нм

Сборка
Монтаж чипа в корпус √
Монтаж проволочных перемычек √
Дозирование компаунда заливки или люминофорной смеси √
Инжекционное литье линзы ×
Разделение, сортировка и упаковка светодиодов √

Техническая реализуемость
Возможно
Изготовление подложки
Эпитаксия
Корпус (керамика, MCPCB)
Паяльная паста, адгезив
Золотая проволока
Синтез люминофоров
Технологии сборки (кроме литья линзы)
Под вопросом
Планарная технология (формирование чипа)
Корпус (PPA, EMC)
Компаунды (силиконы)

Востребованность
Модули Chip-on-Board (COB)
Белые светодиоды для проектов
УФ светодиоды с длиной волны ~ 260 нм
Светодиоды с особым спектром
- агротехнические, солнечного спектра и т.п.
Светодиоды и модули для специальных применений
Синие и УФ чипы