技術(shù)背景

當(dāng)前，芯片廠在LED芯片電極圖案設(shè)計過程中，僅僅是針對芯片進(jìn)行相對簡單的測量，獲得整體的亮度、波長和電壓等參數(shù)，并不能地描述芯片的光分布情況，這樣容易導(dǎo)致芯片的色度和亮度不均勻、光源整體效率低等問題。而由于缺乏的測試設(shè)備和測試經(jīng)驗(yàn)，LED芯片廠對芯片發(fā)光不均勻的現(xiàn)象束手無策，沒有直觀的數(shù)據(jù)支持，無法從根本上改進(jìn)芯片品質(zhì)。

針對這些需求，金鑒實(shí)驗(yàn)室推出LED芯片發(fā)光均勻度測試的業(yè)務(wù)，方便客戶了解芯片性能，認(rèn)清芯片電極設(shè)計的方向。通過LED芯片發(fā)光均勻度測試，可以從特定角度拍攝芯片影像，建立一個芯片亮度輸出的發(fā)光圖像，接收被測芯片的光信號，提供芯片發(fā)光效果圖和光強(qiáng)數(shù)據(jù)。其中，芯片發(fā)光效果圖能直觀地體現(xiàn)出芯片發(fā)光的均勻程度，判斷電極圖案設(shè)計的優(yōu)劣，明確改進(jìn)方向，優(yōu)化電極圖案。

發(fā)光均勻度評判電極圖案設(shè)計的優(yōu)劣

芯片的電極圖案對芯片的整體亮度、發(fā)光效率、電壓大小影響較大。根據(jù)芯片的發(fā)光均勻度進(jìn)行電極圖案優(yōu)化后，可以改善電流擴(kuò)展分布能力，提高電流分布的均勻性，減小電流聚集效應(yīng)，降低工作電壓，減小串聯(lián)電阻，減少焦耳熱的產(chǎn)生，減弱紅移現(xiàn)象，從而提升芯片的可靠性。

優(yōu)化電極圖案的過程中，要兼顧電流擴(kuò)展性和遮光面積。例如，對于電極圖案設(shè)計，可增加低亮度區(qū)域金手指的長度，來增加電流擴(kuò)展性，提升低亮度區(qū)域的亮度；同樣，也可以縮小高亮地區(qū)的金手指寬度，減少該區(qū)域的電流擴(kuò)展性，降低亮度，以達(dá)到提高芯片整體發(fā)光均勻度的目的。又例如，對于低亮度區(qū)域還可以設(shè)置電流擴(kuò)展層或增加電流擴(kuò)展層厚度，以增加電流擴(kuò)展性；相反，對于高亮度就可以設(shè)置電流阻擋層來減小電流密度，以形成均勻分布的電流，同樣可以達(dá)到提高芯片整體發(fā)光均勻度的目的。一般，在發(fā)光均勻度滿足要求的情況下，要盡量減少遮光面積，提升發(fā)光效率。

案例分析一

某芯片廠需對其產(chǎn)品的電極圖案進(jìn)行，委托金鑒實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行LED芯片發(fā)光均勻度測試。測試后發(fā)光效果如圖一所示，圖中芯片下面兩個焊點(diǎn)連接負(fù)極，上面兩個焊點(diǎn)連接正極，最右邊為亮度刻度，從圖中可明顯看出芯片的發(fā)光不均勻，區(qū)域1的亮度明顯過高；相反地，區(qū)域2的LED量子阱卻未被充分激活，降低了芯片的發(fā)光效率，發(fā)熱量大。對此，金鑒建議，可以適當(dāng)增加區(qū)域1及其對稱位置的電極間距離或減小電極厚度來降低區(qū)域1亮度，也可以減少區(qū)域2金手指間距離或增加正中間正極金手指的厚度來增加區(qū)域2亮度，以達(dá)到使芯片整體發(fā)光更加均勻的目的。

圖一 LED芯片發(fā)光效果圖

案例分析二

某芯片公司委托金鑒測試發(fā)光均勻度，測試后效果圖如圖二所示。圖中芯片左邊兩個電極為負(fù)極，右邊兩個電極為正極，對比最右邊的亮度刻度，可以看出，芯片整體發(fā)光比較均勻，但仍然美中不足。

其中，區(qū)域1、2的電流擴(kuò)展性不夠，需提高其電流密度，建議延長最近的正電極金手指，使電流擴(kuò)展程度增加，提升發(fā)光均勻度。區(qū)域3金手指位置的亮度稍微超出平均亮度，可減少金手指厚度來改善電流密度，或者改善金手指的MESA邊緣聚積現(xiàn)象，兩種方法均能減少區(qū)域3亮度。另外，也可以增加區(qū)域3外的金手指厚度，使區(qū)域3外金手指附近的電流密度增加，提升區(qū)域3外各金手指的電流密度，以上建議可作為發(fā)光均勻度方面的改善，以達(dá)到使芯片整體發(fā)光更加均勻的目的。

在達(dá)到或超過了芯片整體發(fā)光均勻度要求的前提下，可考慮減小金手指厚度來減少非金屬電極的遮光面積，以提升亮度。甚至，可以為了更高的光效犧牲一定的金手指長度和寬度。

圖二 LED芯片發(fā)光效果圖

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