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LEDベアチップ

LEDベアチップとはエピウェハに電極を付けて加工したもので、パッケージ化される前の状態のものを指します。LED素子と呼ばれることもあります。エピウェハとは単結晶基板にLED動作層などを成長させた単結晶基板のことです。

読み方:えるいーでぃーべあちっぷ
英語正式表記:LED barechip

LEDベアチップとは

LEDベアチップはエピウェハに電極を付けて加工したものです。エピウェハとは、単結晶基板に液相エピタキシャル成長や、気相エピタキシャル成長によってLED動作層などを成長させたものです。LEDベアチップをパッケージ基板に接合し、ワイヤーボンディング、樹脂封止などを行ったものが単体のLEDになります。

LEDベアチップの種類は、定格消費電力によって、スモールチップ=定格3V/20mA/0.06w、ミドルチップ=定格3V/60~80mA/0.18w~0.24w、パワーチップ=定格3.5V/300mA以上、1w以上に分類することができます。LED発光素子は、直流で定電圧の電源によって発光するため、通常の照明の電源100V交流につなぐためには、複雑な電源用回路が必要になります。

照明用にLEDベアチップをパッケージ

LEDベアチップを照明に利用するためには、LEDパッケージにする必要があります。LEDパッケージとしては、砲弾型、表面実装型、チップオンボード型などのタイプがあります。

LEDベアチップをパッケージ化するためには、リードフレームと一体成型したカップ内にLEDチップを実装し、カップ内に蛍光体を分散させた樹脂を封入し、周りを砲弾型にエポキシ樹脂でモールドしたものが砲弾型パッケージです。表面実装型は、セラミックや樹脂などで成型したキャピティの中にLEDチップを実装したものです。チップオンボード型は、多数のLEDチップを基板に直接接続したものです。照明のタイプによってパッケージを選択します。

LEDベアチップもパッケージ材料によって寿命が変わる

LEDベアチップは半導体です。単体では信頼性の高いものですが、照明用光源として利用する場合には、組み立て材料やパッケージング材料などによってLEDベアチップに悪影響を及ぼし、寿命が縮まることもあります。

LED照明の特長の一つとなっているのが長寿命であることです。確かにLED照明の基本となるLEDベアチップは、単体でみれば信頼性が高く長寿命の半導体で、従来の電球や蛍光灯に比べると長寿命であることは確かです。それをより長寿命にするためには、ベアチップを加工する際の材料に注意する必要があります。ベアチップを取り付ける基板の材料としては放熱性の高い素材を選ぶ必要があり、パッケージング材料としても樹脂が劣化することがあります。樹脂の選択にも注意する必要があります。

シングルチップとマルチチップ

LEDチップには、シングルチップで利用するものとマルチチップで利用するものがあり、それぞれ形態や特性が異なります。シングルチップのラージサイズチップは高出力ですが発光効率は低く、マルチチップは高出力ではないものの発光効率は高くなります。

シングルチップ、マルチチップ、それぞれ特性が異なることから、用途によって使い分けが行われます。シングルチップは文字通り光源が一つのチップです。工学設計が単純で、レンズや反射鏡を使用する照明に適した構造を持っています。一方、マルチチップは光源が複数になることから集光用途には適していません。面を照らす照明や、点光源ごとの輝度が低いことから人の目に触れる照明に向いています。また、マルチチップは放熱設計が楽になるという特性を持っています。

(C) nobudget LED 研究会 2014.10.3

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