LED論文樣文

　　隨著亮度和能效的提升，延長使用壽命已經為促進基于高亮度發光二極管(HB-LED)的固態照明設計快速發展的主要因素之一。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現場使用壽命的一個至關重要的因素。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量潛能提升至最優的最新先進保護技術。簡介：演進曲線之外的威脅綠光和藍光LED的商業化，再結合近年來實現的每個器件平均光輸出穩步快速的提升，固態照明開啟了大量新的應用市場。HB-LED的價格和性能已經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制造商已經將ESD損傷確定為CMOS器件現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。為了應對這個問題，業界積極努力用后續新工藝節點來優化集成ESD保護架構，雖然這項工作很少(如果有的話)受到媒體的關注。與之類似，領先的HB-LED制造商也將ESD確定為固態照明機遇的一項顯著威脅，并與ESD專業人士協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，但眾多有效的.ESD保護措施已經應運而生，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射器時使用的外延集成在一起，結果使得器件與紅光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，制造期間發生的ESD操作可能在投入現場應用之前仍然還未被發現，使得應用現場可能會發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故障。LED制造期間的高ESD損傷率會損及量產良率，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照明相對于傳統照明的一項重要優勢，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發射器裸片的次級貼裝(submount)或側面貼裝(sidemount)。集成保護業內出現了下面兩種集成ESD配置。如圖1所示的側面貼裝配置將瞬態電壓抑制器(TVS)二極管應用在與LED發射器裸片相同的封裝內，二極管可以使用線邦定或倒裝芯片技術來連接，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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