Mikroskop Aufnahmen von WS2812 und 10W RGB LED

  • Hallo zusammen,


    ich habe heute in der Arbeit das Mikroskop benutz, um ein paar Detailfotos einer 10W RGB LED, sowie einer WS2812 zu machen.


    Ich finde sie Fotos sehr faszinierend, vielleicht gefallen Sie Euch ja auch.


    Was ich mich frage: wieso sind die drei Emitter Rot, Grün und Blau in der 10W LED so unterschiedlich aufgebaut? Insbesondere die geschwungene Form der Kontaktierung der grünen LEDs im mittleren Strang finde ich eigenartig.
    Kennt da jemand Details? Ich verstehe das so, das die Leitungen für Anode und Kathode so über die Chipfläche verteilt werden, damit möglichst viele kleine Emitterstückchen elektrisch parallel angeschlossen sind, aber hier wäre ja die Zick-Zack-Form der blauen LEDs (linker Strang) am einfachsten?


    Des WS2811 chip in der WS2812 LED finde ich auch sehr hübsch anzusehen. Endlich wieder mal offene Halbleiter - die Ära der UV-löschbaren EPROMs ist ja quasi vorbei :D


    Viele Grüße
    Andre








  • Ja, schöne Fotos. :thumbsup::thumbsup:


    Falls du noch mehr machst würde mich interessieren wie es aussieht wenn die LEDs leuchten.
    Also nur leicht bestromt dass die LEDs ganz leicht glimmen, weis nicht ob sich das fotografieren lässt
    aber mich würde interessieren wo genau die LEDs zu leuchten anfangen.

  • Im LED Bereich gibt es gefühlt mehrere Milliarden Patente. Oft hängt die Geometrie der Elektroden mit Patenten zusammen. Bei der grünen und blauen LED erkennt man schön, dass die Kontaktierung von oben erfolgt. d.h. Anode UND Kathode werden von oben kontaktiert. Auf den Bildern liegt die Kathode z.B. links, d.h. das n-GaN ist unten. Dies ist mit dem Kristallzüchtungsprozess verbunden, da auf dem Substrat zunächst n-GaN, dann die aktive Zone und dann p-GaN aufgewachsen wird. Nennt sich auch (glaub ich) "lateral Chip Geometrie". Cree hat hingegen "vertical Chip" d.h. der Chip wird nach dem Züchten gedreht und die Lichtemission erfolgt dann DURCH das n-GaN. Die Kontaktierung ist dann komplett von unten. Um an das n-GaN zu kommen werden dann Trenches durchgeätzt und metallisiert. (Diese sieht man z.B. auch im Bild der grünen LED besonders gut, nur hier wird halt die in die andere Richtung kontaktiert). Der Vortail von vertical Chip ist halt die bessere/gleichmäßigere Stromverteilung.
    Wie die Kontakte dann tatsächlich aussehen, ob gerade, gebogen oder als Spinnennetz ist letztendlich egal (solange sie gleichmäßig verteilt sind). Prozesstechnisch ist da kein Unterschied. Man braucht ja überall eine Lithografiemaske.
    Hochinteressant ist da das Bild der roten LED. Diesw wurde anscheinend genauso über die Gasphase gezüchtet. Bei den Low-Power-LEDs wächst man das AlInGaP normalerweise über LPE (liquid phase epitaxy) also aus der Schmelze. Deshalb liegt hier die n-dotierte Schicht prozesstechnisch oben (holft z.B. herauszufinden wo Anode und Kathode ist, wenn man einfach die Bonddrähte verfolgt. :-) ) und der Bonddraht ist einfach dort draufgeklebt (vgl. Bild mit WS2812, dort kann man dann auch ohne Datenblatt sehen, dass der praktisch Common-Anode ist). Bei der High power LED braucht man wohl eine deutlich bessere Qualität (vor allem die Kanten sind bei den LPE gezüchteten Chips immer problematisch) und man muss die Bonddrähte anders setzen um weniger Abschattung zu bekommen.


    Die Geometrie ist im Endeffekt ziemlich egal. Sie dient nur dazu die Stromverteilung zu optimieren bzw. oft werden das auch Patentangelegenheiten sein. z.B. wenn genau der gleiche grüne Chip schon patentiert ist, wird einfach die Metallisierung /Kontaktierung geändert wodurch man einen "ach so tollen" Effekt erreicht und kann die somit produzieren. :-)

  • Hey foo38!


    Danke für die ausführliche Erläuterung!
    Habe ich das also korrekt verstanden: Es wird die p-dotierte Seite (Anode) direkt kontaktiert, und die n-dotierte Seite wird durch das p-Substrat über "Vias/Tunnel" kontaktiert? Jetzt hilf' mir doch bitte nochmal kurz auf die Sprünge, wie ich dann beim WS2812 erkenne, das er common Anode ist?
    Und die rote LED im WS2812 wird als einzige von beiden Seiten kontaktiert, mit der n-dotierten Seite oben, also muss hier das Licht auch, wie von Dir beschrieben DURCH die n-Seite?


    Viele Grüße
    Andre


    Edit: Bei der Gelegenheit bin ich auf zwei, wie ich finde, gute Videos gestossen die die Herstellungsprozesse erklären. Einmal von Osram, einmal Sendung mit der Maus :)



  • Ja. Genauso. Die N-dotierte Schicht ist in der Regel bei GaN Chips unten (also grün und blau). um diese zu kontaktieren lässt man eine Aussparung in einem Eck in der p-Schicht um dort zu bonden. Im Bild der grünen LED sieht man, dass die Kontaktierungen wie eine Kerbe in der P-Schicht eingeschnitten sind. (High Power sind oft auch anders aufgebaut und die Chips werden dann beim Packaging umgedreht. Auf jeden Fall Cree, bei Osram müsste ich jetzt nachschauen. )
    Bei den roten oder IR LEDs ist normalerweise die p-Schicht unten und die n-Schicht oben. (bei der High Power Variante kann man das allerdings schlecht sagen, da die anders hergestellt ist)
    Wenn man beim WS2812 dann die Bonddrähte nachverfolgt fällt ja auf, dass die Top-Kontakte der grünen und blauen Chips auf das gleiche Leadframe führen wie der Bottom-Kontakt der roten. -> Alle Anoden führen zusammen.
    Beim roten Chip sieht man auch den Kleberklecks wo der Chip aufs Leadframe geklebt ist... :-)