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mini led激光失效分析

来源: 发布时间:2023年06月14日

半导体激光器失效机理与案例分析:

2)欧姆接触如果芯片和焊料存在较大的热失配,激光器在焊接或工作时会导致材料界面产生应力集中,进而引起焊料开裂或芯片裂损。此外,在焊接激光器时,芯片和焊料间存在焊接空隙会导致激光器发生失效,同时焊接中的焊料溢出也易导致PN结短路。

3)腔面退化腔面退化是激光器区别于其他微电子器件的一个失效模式。由于激光器有源区材料中含有Al或In元素,且当芯片设计制造工艺均匀性或一致性较差时,Al、In元素在高功率工作下会发生融化或再结晶,导致腔面出现杂质或缺陷,从而使该区域温度不断升高,面的电流密度继续增大导致该区域温度进一步升高,终导致灾变光学损伤。

4)环境污染环境污染是导致半导体激光器失效的外界因素,主要原因为灰尘、水汽、离子污染物等颗粒进入半导体激光器内部,附着在芯片表面引起短路或开路,导致器件失效。 激光应用之激光雕刻;mini led激光失效分析

激光工艺:

经过近20年的发展,目前比较成熟的工艺分为六种:Decap EMC 激光开封环氧树脂塑模封装Gel Removal 激光去除硅胶封装Cross section 激光剖面芯片De-lidding 激光开盖金属陶瓷封装Eco-Blue 激光光化学法无损晶圆开封De-layering 激光逐层剥离微加工。

激光开封是利用激光聚焦能量,汽化EMC(epoxy mould compound)塑封层的工艺。可替代传统的微型CNC机械磨除方法,结合GEL-BLUE工艺,可代替开封的后续滴酸工艺。

激光去除硅胶封装,是利用远红外激光器,汽化silicagel,结合GEL-BLUE溶液,完美除胶直达晶圆层。目前应用的IC主要类型有LED、IGBT、以及高压功率芯片。


HSL-5500激光常见问题激光技术是20世纪与原子能、半导体及计算机齐名的四项重大发明之一。

大功率半导体激光器封装技术中,主要有三个趋势

(1)无铟化铟焊料是常用的焊料之一。由于铟焊料在高电流下易产生电迁移和电热迁移的问题,影响半导体激光器的稳定性。通常采用金锡焊料封装取代铟焊料封装。

(2)高散热:针对热管理尽管已提出了多种散热方式,例如金刚石传导散热和微通道散热技术,如何提高散热效率仍然是阻碍阵列半导体激光器高功率输出的主要因素。热应力通常是由于阵列激光器和衬底的热膨胀系数(CTE)失配所导致。热应力不仅限制了用于封装的衬底材料/热沉的选择,而且影响半导体激光bar的可靠性、光谱宽度和光束的“smile”效应(各发射腔的近场非线性效应)。为了减小热应力,目前通过采用高的热传导率和热膨胀系数更加匹配的衬底/热沉材料(无氧铜、纯银、金刚石、硅)。

(3)“无空洞”贴片技术:对于单阵列半导体激光器,由于阵列半导体激光器各个发光单元产生的热量相互干扰和整体散热不均匀,导致器件性能稳定性降低和限制功率上升;如果贴片层中存在空洞将明显的影响阵列半导体激光的性能,包括输出功率和可靠性等。现已有两种降低贴片层中的空洞的方法:一种是在合理的控制环境温度和压力情况下使用贴片技术;另一种方法是真空回流技术。

激光光掩膜主要分两个组成部分,即基板和不透光材料,不同掩模版的不透光材料有所不同。基板通常是高纯度,低反射率,低热膨胀系数的石英玻璃。不同种类光掩膜使用的不透光材料不同。光掩膜分为铬版(苏打玻璃、石英玻璃、硼硅玻璃)、干版、菲林、凸版(APR)。铬版的不透光层是通过溅射方法镀在玻璃下方厚约 0.1um 的铬层。铬的硬度比玻璃略小,不易受损但有可能被玻璃所伤害。应用于芯片制造的光掩膜为高敏感度的铬版。干版涂附的乳胶,硬度小且易吸附灰尘,不过干版还有包膜和超微颗粒干版,后者可应用于芯片制造。半导体激光器失效机理;

光刻掩膜版质量的优劣直接影响光刻的质量。在芯片制造过程中需要经过十几甚至几十次的光刻,每次光刻都需要一块光刻掩膜版,每块光刻掩膜版的质量都会影响光刻的质量。光刻过程中,通常通过一系列光学系统,将掩膜版上的图形按照 4:1 的比例投影在晶圆上的光刻胶涂层上。由于在制作过程中存在一定的设备或工艺局限,光掩膜上的图形并不可能与设计图像完全一致,即在后续的硅片制造过程中,掩膜板上的制造缺陷和误差也会伴随着光刻工艺被引入到芯片制造中。因此光掩膜的品质将直接影响到芯片的良率和稳定性。


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近年来,半导体激光器在医疗、传感、光学通讯、航空航天等领域的应用市场不断扩大,半导体激光器的种类和制造工艺也更加丰富多样。

许多新的应用领域要求半导体激光器具有更高的输出功率。增加输出功率主要有两种方式:1)提高芯片生长技术从而增加单发射腔半导体激光器输出功率。2)提阵列高半导体激光器发光单元的个数从而提高输出功率。为进一步提高光输出功率,提出了多种封装技术,其中包括多单管模组、水平叠阵、垂直叠阵、面阵。


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