Pendidikan Sains Aplikatif, Matematika Menarik dan Karya Ilmiah

Cara Pembuatan Lampu LED Skala Pabrik

Latar Belakang
Light emitting diode (LED) -adalah lampu berwarna yang tersedia di setiap toko elektronik dalam masyarakat modern. Lampu LED digunakan pada peralatan elektronik, dashboard mobil, dan oven microwave. Display numerik pada radio jam, jam tangan digital, dan kalkulator juga terdiri dari bar LED. LED juga ditemukan pada aplikasi telekomunikasi untuk jarak pendek transmisi sinyal optik seperti kontrol remote TV. Para penemu dari LED tidak tahu bahwa penemuan revolusioner telah mereka menciptakan. Pada mulanya mereka berusaha untuk membuat laser, tapi dalam perjalanan mereka menemukan pengganti bola lampu.

Cara Pembuatan Lampu LED Skala Pabrik
Aneka warna lampu Led (gb. indonetwork.com)
LED dikembangkan selama era pasca-Perang Dunia II, selama perang ada minat yang kuat dalam bahan untuk cahaya dan detektor gelombang mikro. Berbagai bahan semikonduktor yang dikembangkan selama upaya penelitian ini, dan interaksi  interaksi cahaya mereka diselidiki secara detail. Selama tahun 1950, telah ditemukan bahwa bahan yang sama yang digunakan untuk mendeteksi cahaya juga dapat digunakan untuk menghasilkan cahaya. Para peneliti di AT & T Bell Laboratories adalah orang-orang yang pertama mengeksploitasi sifat cahaya yang menghasilkan bahan-bahan baru pada tahun 1960. LED adalah  produk sampingan dari upaya pembangunan laser. Lampu kecil berwarna dibuat beberapa rangkaian untuk industri, karena mereka memiliki keunggulan dibandingkan lampu dengan ukuran yang sama: LED menggunakan daya yang lebih kecil, memiliki daya tahan lebih lama, menghasilkan sedikit panas, dan memancarkan cahaya berwarna.

Cara Pembuatan Lampu LED Skala Pabrik
Lampu Led (gb motorblitz)
Bahan baku
Dioda, secara umum, terbuat dari lapisan sangat tipis dari bahan semikonduktor; satu lapisan akan memiliki kelebihan elektron, sedangkan berikutnya akan memiliki defisit elektron. Perbedaan ini menyebabkan elektron untuk berpindah dari satu lapisan yang lain, sehingga menghasilkan cahaya. Produsen sekarang dapat membuat lapisan ini setipis 0,5 mikron atau kurang (1 mikron = 1 sepuluh seperseribu inci).

impuritis dalam semikonduktor digunakan untuk membuat kerapatan elektron yang dibutuhkan. Sebuah semikonduktor adalah bahan kristal yang menghasilkan listrik hanya ketika ada kepadatan impuritis tinggi di dalamnya. Slice, atau wafer, semikonduktor adalah kristal tunggal yang seragam, dan kotoran diperkenalkan kemudian selama proses pembuatan. Semikonduktor khusus yang digunakan untuk pembuatan LED adalah gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (GaP), atau gallium arsenide phosphide (GaAsP). Bahan yang berbeda semikonduktor (disebut substrat) dan impuritis yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda dari LED
Cara Pembuatan Lampu LED Skala Pabrik
Bagian lampu Led (Gb tridamika.com)

Proses  doping merupakan proses penambahan impuritis/pengotor agar semikonduktor bisa menghasilkan listrik, bahan yang ditambahkan adalah seng atau nitrogen, selain itu silikon, germanium, dan telurium juga telah digunakan. Seperti disebutkan sebelumnya, mereka akan menyebabkan semikonduktor untuk menghantarkan listrik dan akan membuat fungsi LED sebagai perangkat elektronik. proses ini melalui lapisan impuritis yang dilewati dengan kelebihan atau defisit elektron dapat dibuat.

Untuk melengkapi perangkat, perlu untuk membawa listrik ke dan dari alat. Dengan demikian, kabel harus terpasang ke substrat. Kabel ini harus menempel dengan baik untuk semikonduktor dan cukup kuat untuk menahan berikutnya, perlakuan seperti solder dan pemanasan Emas dan perak senyawa yang paling sering digunakan untuk proses ini, karena mereka membentuk ikatan kimia dengan gallium di permukaan wafer

LED terbungkus dalam plastik transparan. Plastik bisa menjadi salah satu dari sejumlah varietas, dan sifat optik yang tepat yang akan menentukan apa output dari LED terlihat. Beberapa plastik bersifat difusi, yang dapat menyebarkan cahaya  menyebar ke berbagai arah. Beberapa yang transparan, dan dapat dibentuk menjadi lensa yang akan mengarahkan cahaya langsung dari LED dalam sinar sempit. Plastik dapat berwarna, yang akan mengubah warna LED dengan memungkinkan lebih atau kurang cahaya dari warna tertentu untuk melewati..

Proses Pembuatan Industri
Membuat wafer semikonduktor
1. Pertama, wafer semikonduktor dibuat. Bahan yang digunakan antara lain GaAs, GaP, atau sesuatu yang bisa menentukan warna LED yang dibuat. Kristal semikonduktor akan tumbuh pada suhu dan tekanan ruangan yang tinggi. Gallium, arsenik, fosfor yang dimurnikan dan dicampur dalam ruangan. Panas dan tekanan mencairkan komponen bersama-sama sehingga mereka dipaksa menjadi larutan. Untuk menjaga larutan ini keluar ke dalam gas bertekanan dalam ruang, mereka sering ditutupi dengan lapisan boron oksida cair, yang meng segel larutan ini sehingga "tetap terikat"  proses ini dikenal sebagai enkapsulasi cair, atau metode pertumbuhan kristal Czochralski. Setelah elemen dicampur dalam larutan homogen, batang dicelupkan ke dalam larutan dan ditarik keluar perlahan-lahan. Larutan mendingin dan mengkristal pada ujung batang seperti yang diangkat dari ruangan, membentuk panjang, silinder ingot kristal (atau Boule) GaAs, GaP, atau GaAsP. 

Cara Pembuatan Lampu LED Skala Pabrik
Pencelupan batang

2. Boule tersebut kemudian diiris menjadi wafer sangat tipis semikonduktor, sekitar 10 mils tebal, atau sekitar setebal kantong sampah. The wafer dipoles sampai permukaan yang sangat halus, sehingga mereka akan siap menerima lebih lapisan semikonduktor pada permukaannya. Prinsipnya mirip dengan pengamplasan meja sebelum lukisan. Setiap wafer harus kristal tunggal yang bahan komposisi seragam. 

3. Berikutnya, wafer dibersihkan melalui proses kimia yang ketat dan proses ultrasonik menggunakan berbagai pelarut. Proses ini menghilangkan kotoran, debu, atau bahan organik yang mungkin telah melekat pada permukaan wafer pada saat dipoles. proses pembersihan akan menghasilkan LED yang dihasilkan lebih baik

Cara Pembuatan Lampu LED Skala Pabrik
Proses pencelupan

Penambahan lapisan epitaksial
4. Penambahan lapisan kristal semikonduktor  pada permukaan wafer, seperti menambahkan lapisan puntuk kue. Ini adalah salah satu cara untuk menambahkan pengisi, atau dopan untuk kristal. Lapisan kristal yang tumbuh melalui proses ini disebut Liquid Tahap epitaksi (LPE). Dalam teknik ini, lapisan epitaxial semikonduktor yang memiliki orientasi kristal yang sama dengan substrat bawah didepositkan pada wafer ketika sedang ditarik di bawah wadah penampungan dari GaAsP cair. wadah ini memiliki dopan sesuai yang dicampur melalui wadah ini. Wafer terletak pada slide grafit, yang didorong melalui  cairan yang meleleh pada wadah. Dopan yang berbeda dapat ditambahkan pada cairan secara berurutan, atau beberapa di mencair yang sama, Lapisan juga dapat dibuat dengan bahan lain yang mempunyai massa jenis yang berbeda. Lapisan yang disimpan akan menjadi kelanjutan dari struktur kristal wafer ini.
LPE dibuat dari material yang sangat seragam, yang membuatnya menjadi teknik pembuatan doping yang paling sering digunakan Lapisan yang terbentuk tebalnya beberapa mikron.

5. Setelah membuat lapisan epitaksi, mungkin perlu untuk menambahkan dopan tambahan untuk mengubah karakteristik dioda seperti untuk warna atau efisiensi. Jika doping tambahan dilakukan, wafer ditempatkan kembali dalam tungku yang bersuhu tinggi, dimana wafer ini akan dinjeksi gas yang mengandung dopan-nitrogen atau seng amonium. Nitrogen sering ditambahkan ke lapisan atas diode untuk membuat cahaya lebih kuning atau hijau.


Menambahkan kontak logam
6. Kontak logam kemudian ditempatkan pada wafer. Pola kontak ditentukan dalam tahap desain dan tergantung pada apakah dioda yang akan digunakan secara tunggal atau kombinasi. Pola kontak di produksi kembali dalam photoresist, senyawa peka cahaya yang kedap air dimasukan dengan penetesan pada saat wafer berputar, sehingga terdistribusikan di atas permukaan. Cairan akan mengeras dengan singkat pada suhu rendah (sekitar 215 derajat Fahrenheit atau 100 derajat Celcius). Berikutnya, pola utama, atau masker, diduplikasi pada photoresist dengan menempatkannya di atas wafer dan diuji ketahananya anti sinar ultraviolet (sama dengan cara membuat negatiffoto). Daerah yang disinari uv dicuci dengan alat pencuci, dan daerah tidak terkena uv, dilapisi permukaan semikonduktor.

7. Kontak logam kini menguap ke pola, mengisi di daerah yang terkena. Penguapan berlangsung di ruang lain suhu tinggi, pada saat vakum disegel. Sebuah potongan logam dipanaskan pada suhu  tinggi hingga menjadi uap. Dan akan mengembun dan menempel pada wafer semikonduktor, seperti uap dengan kabut yang akan mendingin. Photoresist kemudian dapat dibersihkan dengan aseton, hanya menyisakan kontak logam belakang. Tergantung pada skema pemasangan akhir untuk LED, pada lapisan tambahan logam dapat menguap di sisi belakang wafer. Setiap logam disimpan harus menjalani proses penguatan, di mana wafer dipanaskan beberapa ratus derajat dan dibiarkan tetap dalam tungku (dengan suasana inert hidrogen atau nitrogen yang mengalir melaluinya) untuk jangka waktu sampai beberapa jam. Pada proses ini logam dan semikonduktor berikatan bersama-sama secara kimia sehingga kontak tidak mengelupas.

8. Sebuah wafer 2 inch-diameter tunggal diproduksi dengan cara ini akan memiliki pola yang sama berulang-ulang hingga 6000 kali di atasnya; ini memberikan indikasi ukuran dioda selesai. Dioda dipotong terpisah baik oleh membelah (gertakan wafer bersama bidang datar kristal) atau dengan menggergaji dengan gergaji berlian. Setiap segmen kecil dipotong dari wafer disebut die. Sebuah proses yang sulit dan rawan kesalahan, memotong hasil di jauh lebih sedikit daripada 6000 Total LED bisa digunakan dan merupakan salah satu tantangan terbesar dalam membatasi biaya produksi perangkat semikonduktor.
Cara Pembuatan Lampu LED Skala Pabrik
lampu LED yang telah jadi
Pemasangan dan kemasan
9. Die ditempatkan pada tempat yang sesuai. Jika dioda akan digunakan dengan sendirinya sebagai lampu indikator atau untuk misalnya untuk perhiasan, dipasang pada dua logam timbal mengarah yang panjangnya sekitar dua inci. Biasanya, dalam hal ini, bagian belakang wafer dilapisi dengan logam dan yang menghubungkan listrik dengan timbal. Sebuah kawat emas kecil disolder untuk timbal yang lain lain dan kawat-terikat kontak bermotif pada permukaan die. Dalam ikatan kawat, akhir kawat ditekan pada logam kontak dengan jarum yang sangat halus. Emas ini cukup lembut untuk merusak dan menempel ke permukaan logam.

10. Tahap terakhir seluruh perakitan disegel dalam plastik. Kabel dan die dimasukan dalam cetakan sesuai dengan persyaratan optik dari paket (dengan lensa atau konektor), dan cetakan diisi dengan plastik cair atau epoxy. Epoxy diperbaiki, dan LED telah jadi

No comments:

Post a Comment