金鑒出品為什么有的芯片是正電極更熱，有的芯片是負電極更熱？

ID:416288 · 發表于 2019-6-16 16:46

案例分析（一）：有的芯片是正電極更熱，有的芯片是負電極更熱。

以下為兩個廠家22mil*35mil尺寸大小芯片光熱分布的對比。對于該尺寸大功率正裝芯片，電流在芯片中橫向擴展的路徑較長，導致電流聚集效應更加明顯，因此必須具備合理的電極圖形設計以及較好的歐姆接觸特性，才能使注入電流在LED芯片的有源層中均勻分布。目前許多與大功率 LED 芯片制造相關的關鍵技術問題還有待解決，各芯片廠家對于問題的解決能力有高有低，使得不同家芯片的性能存在巨大差異！從以下兩家同尺寸芯片的光熱分布對比中可以看出：

1. 對比11*30mil芯片，該大尺寸大功率芯片電流密度均勻性相對較差，這也是目前大功率水平結構LED芯片發展的技術瓶頸之一。

2. 金鑒通過大量測試發現，不同款的芯片，正負電極熱度不同，有的芯片是正電極更熱，有的芯片是負電極更熱，如下圖該兩款芯片。電極過熱會導致電極金屬出現熔融，歐姆接觸特性變差，降低芯片性能和可靠性。關于電極熱度，大家關注的并不多，也許芯片廠也沒做過那么細的研究。

3. 本案例芯片A出現比較奇怪的現象：負電極更熱，但發光不強，而正極區域更亮，但溫度又不高。這表明此款芯片負電極附近量子效率低，電能在該處過多的轉化為了熱能，負電極歐姆接觸可靠性弱。

目前大家大多關注的是LED芯片的整體性能，如亮度、結溫、電壓，對于芯片光熱分布、電流密度分布等方面關注過少，而失效往往是從局部薄弱處開始的，強烈建議LED芯片規格書里添加不同使用溫度下的光熱分布數據！做好光熱分布來料檢驗，可以使LED最亮，溫度最低，而成本最低，質量更可靠。

案例分析（二）：不同家小尺寸芯片電流密度均勻性差異大

以下為不同廠家11mil*30mil尺寸大小芯片光熱分布的對比。對于該小尺寸芯片，電流在芯片中橫向擴展的路徑較短，理論上電流聚集效應較輕微。但是，不同廠家的工藝技術存在差別，芯片電流密度均勻性仍存在較大差異，甚至出現不同廠家芯片高低溫度相差數十度！從以下三家同尺寸芯片的光熱分布對比中可以看出：

1. 芯片A發光最強，發熱量最小，光熱分布最均勻，說明該芯片電流密度均勻性好，量子效率高，應用在高端LED中，該款芯片是首選。

2. 芯片B和芯片C均為正極區域發光發熱弱，負極區域發光發熱強，推斷該兩款芯片為電流擴展不良導致的光熱分布不均。該兩款芯片量子效率低，存在局部高溫現象，性能和可靠性都不如芯片A。

3. 不同廠家芯片微觀區域高低溫度可以相差數十度！

通過對來料芯片進行光熱分布檢驗，可以清楚判斷芯片電流密度是否均勻，是否存在局部過熱，亮度和溫度孰高孰低，產品性能和可靠性孰優孰劣，從而對芯片進行全面的評估，幫助客戶選擇最合適的芯片提供有力的數據支撐。

LED燈具無非解決兩個問題，一個是光，另外一個是熱，你看那龐大的研發部門無非就是研究怎樣提高LED的亮度和均勻度，并降低散熱成本。因此了解LED芯片的光熱分布情況對提高LED燈具質量性能至關重要！

然而由于缺乏相應的檢測經驗和設備，無論是芯片廠還是封裝燈具廠，都未對芯片光熱分布性能做相關的檢測，導致市場上出現大量光熱分布不均的芯片，而這些產品有相當大的亮度提高和發熱量降低等性能提高的潛力。那如何采購亮度又高，熱量又低的LED芯片呢？金鑒給出以下幾個建議：

1. LED芯片光熱分布一定要均勻，不存在微觀區域過暗過熱的現象。
用金鑒顯微光熱分布系統觀察到芯片微觀區域過暗過熱，很有可能此處電流擁擠，電能過多轉化為熱能而不是光能，量子效率低，表明此芯片的設計還存在改進的空間。

2. 用金鑒顯微光熱分布系統比較在燈具使用溫度下芯片的亮度值和熱度值。
LED光源的光熱性能受溫度的影響較大，溫度升高，芯片亮度降低發熱量增加，因此脫離實際工作溫度所測試的結果準確性較差，甚至毫無意義。

3. 建議芯片廠LED規格書里添加不同使用溫度下的光熱分布數據！
從源頭上管控質量，做好光熱分布來料檢驗，可以使LED最亮，溫度最低，而成本最低，質量更可靠。

為什么來料LED芯片一定要做金鑒光熱分布測試？

1. 目前市場上使用最多的水平結構芯片，歐姆接觸電極在芯片的同一側，電流不可避免的要橫向傳輸，電流密度會隨著電極距離的遠近而發生變化，即正負電極靠近的地方，電流密度會較大，使得電流密度不均勻已成為水平結構LED固有的技術瓶頸。

2. 許多與LED芯片制造相關的關鍵技術問題尚未完全解決，特別是大功率LED芯片的設計、制造工藝中材料的選擇以及工藝參數等問題，使得電流密度均勻性存在較大的可優化空間，各家芯片（無論是水平結構還是垂直結構）在電流密度均勻性方面會存在較大的差異。

3. 芯片內部產生電流聚集效應，會導致LED芯片電注入效率下降、發光不均勻、局部熱量集中等不良現象，從而影響 LED芯片的性能及可靠性。

通過金鑒光熱分布測試，能清晰觀察到芯片電流密度均勻性問題，更加全面的評估芯片質量，有效辨別各家芯片質量好壞。

ID:981826 · 發表于 2023-5-5 11:37

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