LED論文樣文
隨著亮度和能效的提升，延長使用壽命已經(jīng)為促進基于高亮度發(fā)光二極管(HB-LED)的固態(tài)照明設計快速發(fā)展的主要因素之一。然而，并非所有HB-LED在這些方面都旗鼓相當，制造商應用靜電放電(ESD)保護的方式可能是影響HB-LED現(xiàn)場使用壽命的一個至關(guān)重要的因素。安森美半導體的VidyaPremkumar將在本文中探討ESD保護的重要性，闡釋HB-LED模塊制造商正在使用、旨在確保設計將使用壽命和質(zhì)量潛能提升至最優(yōu)的最新先進保護技術(shù)。簡介：演進曲線之外的威脅綠光和藍光LED的商業(yè)化，再結(jié)合近年來實現(xiàn)的每個器件平均光輸出穩(wěn)步快速的提升，固態(tài)照明開啟了大量新的應用市場。HB-LED的價格和性能已經(jīng)超越類似于針對晶體管密度的摩爾定律的.海茲定律(Haitz’sLaw)；根據(jù)這個定律，LED的光輸出等級每2年會翻倍，平均每流明光輸出的成本每10年會降低10倍。
事實上，LED的光輸出如今每18個月甚至更短時間就翻倍，如今市場上已有光效達到120lm/W的器件，而領(lǐng)先的實驗室甚至都演示了光效達200lm/W的LED。HB-LED的光輸出能力和成本大幅改善的同時，也面臨著與當今先進集成電路(IC)一樣的問題——易因ESD遭受嚴重損傷。IC制造商已經(jīng)將ESD損傷確定為CMOS器件現(xiàn)場可靠性的一項主要威脅，因為它可能損害品牌形象并妨礙市場接受新技術(shù)。為了應對這個問題，業(yè)界積極努力用后續(xù)新工藝節(jié)點來優(yōu)化集成ESD保護架構(gòu)，雖然這項工作很少(如果有的話)受到媒體的關(guān)注。與之類似，領(lǐng)先的HB-LED制造商也將ESD確定為固態(tài)照明機遇的一項顯著威脅，并與ESD專業(yè)人士協(xié)作制定適合的保護措施。
雖然總光輸出增加提供了最激動人心的故事情節(jié)，但眾多有效的ESD保護措施已經(jīng)應運而生，并正被集成到知名制造商推廣的HB-LED之中。易受 ESD損傷將藍寶石襯底和制造綠光和藍光發(fā)射器時使用的外延集成在一起，結(jié)果使得器件與紅光LED等相比更易受到ESD損傷。由于藍寶石襯底是純絕緣體，生產(chǎn)期間加工器件時會累積大量的靜電電荷。此外，外延層比紅光LED制造過程中使用的外延層相比，往往更易遭受ESD損傷，很可能就是因為制造過程帶入瑕疵等效應引起的。在CMOS器件中，制造期間發(fā)生的ESD操作可能在投入現(xiàn)場應用之前仍然還未被發(fā)現(xiàn)，使得應用現(xiàn)場可能會發(fā)生未預料到且成本高昂的故障。LED遭受ESD損傷的常見后果有如裸片表面出現(xiàn)暗點，這會導致LED光輸出下降，并可能使LED燈泡沒用多久就出現(xiàn)故障。LED制造期間的高ESD損傷率會損及量產(chǎn)良率，并實際導致良品的價格升高。
由于HB-LED的長工作壽命是固態(tài)照明相對于傳統(tǒng)照明的一項重要優(yōu)勢，HB-LED有效的ESD保護顯然必不可少。如果LED模塊中不含適合的保護，客戶工程師可能需要在電路板級應用分立保護，這在物料單(BOM)成本和損及印制電路板(PCB)空間等方面可能代價高昂，而且板級ESD保護遠不足以為LED裸片提供保護。在封裝中集成有效的ESD保護是一種更合意的途徑，受到了當今眾多HB-LED制造大廠的青睞。ESD保護可以應用為LED發(fā)射器裸片旁邊的額外裸片，或在更緊湊的布局中用作上面粘接LED發(fā)射器裸片的次級貼裝(submount)或側(cè)面貼裝(sidemount)。集成保護業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了下面兩種集成ESD配置。如圖1所示的側(cè)面貼裝配置將瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)二極管應用在與LED發(fā)射器裸片相同的封裝內(nèi)，二極管可以使用線邦定或倒裝芯片技術(shù)來連接，取決于具體應用要求。額定ESD等級因裸片尺寸不同而不同，通常介于8kV至15 k
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