LED芯片基础知识的一些要点.doc
LED基础知识大全集(入行科普,新员工入职培训)
给文科生的LED知识大全集随着标准化设备的导入，规模化与模块化的产业过程，技术不再是深不可测，工艺优化，设备优化变成主旋律，未来，掌握了LED基本知识，活用这些知识之后，你就会了解，高深的科技理论不过就是我所推广的简单道理。
叶国光LEDinside做LED这个行业这么久了，很多技术与术语我们都会觉得理所当然，很容易理解，但是细细想又很难系统性地道出个所以然，所以这次我试着来写一篇LED 的基本科普文章，希望对想了解LED的人有所帮助，或者就权当是知识的巩固了，看到最后会发现，活用这些基本知识，会比想象中更简单。
◆发光二极管(LED：Light Emitting Diode)原理介绍▲发光二极管的构造1发光二极管(LED)都是使用「化合物半导体」制作，二种以上的元素键结形成的半导体，称为「化合物半导体」。
例如：砷化镓(GaAs)属于三五族化合物半导体(3A族的镓与5A族的砷)、硒化镉(CdSe)属于二六族化合物半导体(2A族的镉与6A族的硒)等固体材料，化合物半导体的发光效率极佳，因此我们大多利用它来制作发光组件，例如：砷化镓(GaAs)是属于「直接能隙(Direct band gap)」，所以砷化镓晶圆所制作的组件会发光，一般都用来制作发光二极管(LED)、激光二极管(LD)等发光组件。
发光二极管(LED)的构造如图一(a)所示，直插的灯珠外观呈椭圆形，尺寸与一颗绿豆差不多，但是真正发光的部分只有图中的「芯片(chip)」而已，芯片的尺寸与海边的一粒砂子差不多，这么小的一个芯片就可以发出很强的光，由于发光二极管的芯片很小，所以一片2吋的砷化镓晶圆就可以制作数万个芯片，切割以后再封装，形成如图一(a)的外观，发光二极管的制程与硅晶圆的制程相似，都是利用光刻微影、掺杂技术、蚀刻技术、薄膜成长制作而成。
1(图一发光二极管(LED)的构造与工作原理)▲发光二极管的基本原理如果我们将二极管的芯片放大，如图一(b)的氮化镓发光二极管所示，有金属电极，中间有N型与P型的氮化镓与电极，当发光二极管与电池连接时，电子由电池的负极流入N型半导体，空穴由电池的正极流入P型半导体，电子与空穴在P型与N型的接面处结合，并且由芯片的上方发光，经过椭圆形的塑料封装外壳，由于椭圆形的塑料封装外壳类似凸透镜，具有聚光的效果，可以使发出来1的光线「比较集中」。
LED芯片原理分类基础知识大全
LED芯片原理分类基础知识大全LED（Light Emitting Diode）即发光二极管，是一种基于半导体材料的电子元件。
它能够直接将电能转换为可见光，具有体积小、功耗低、寿命长等优点，在各个领域有着广泛的应用。
1. 衬底选择：芯片的衬底通常使用蓝宝石（sapphire）或硅（silicon）材料，其中蓝宝石衬底适用于制造蓝光LED，而硅衬底适用于制造红光、绿光LED。
2.外延生长：将所需材料的薄片逐渐沉积在衬底上，使其逐渐增厚，形成外延层。
3.晶圆切割：将外延层切割成晶圆形状，并进行光洁处理。
4.研磨和腐蚀：通过机械或化学方法对晶圆进行研磨或腐蚀，使其得到一定的光学反射效果。
5.P型和N型制备：在晶圆上制备P型和N型区域，分别通过掺杂方法将其中一侧的材料掺入组别的杂质。
6.金属电极制备：在P型和N型区域上刻蚀金属电极，通过金属电极可以引出电流。
7.芯片测试：对制备完成的LED芯片进行测试，包括亮度、波长、电流和电压等参数的测试。
根据不同的工艺和材料选择，LED芯片的类型可分为以下几种：1.普通LED芯片：制造工艺简单，成本低，适用于一般照明和显示等领域。
2.高亮度LED芯片：通过优化结构和材料，提高亮度和发光效率，适用于显示屏、信号灯等需要高亮度的应用。
3.SMDLED芯片：表面安装技术（SMD）制造的LED芯片，便于焊接和组装，广泛应用于背光源、室内照明等领域。
4.COBLED芯片：芯片上多个小颗粒进行集成，具有高亮度、高可靠性等优点，适用于大功率照明等领域。
5.RGBLED芯片：集成了红、绿、蓝三种颜色的LED芯片，通过不同颜色的组合可以实现多彩的显示效果。
6.UVLED芯片：发射紫外线光的LED芯片，用于紫外线固化、水质检测、杀菌消毒等领域。
总的来说，LED芯片的原理分类涉及到材料选择、制备工艺和应用领域等多个方面，通过不同的工艺和材料选择，可以实现不同功能和性能的LED芯片。
随着科技的进步和人们对绿色环保的追求，LED芯片的研发和应用将会得到更广泛的推广。
led基础知识
LED封装
1、LED封装图工艺 2、白光LED制造方法 3、白光LED色区的划分 4、 LED与传统灯具的对比
LED封装；
白光LED的实现方法
白光LED的实现方法
一、配色，白平衡
白色是红绿蓝三色按亮度比例混合而成，当光线中绿色的亮度 为69%，红色的亮度为21％，蓝色的亮度为10％时，混色后人眼感 觉到的是纯白色。但LED红绿蓝三色的色品坐标因工艺过程等原因 无法达到全色谱的效果，而控制原色包括有偏差的原色的 亮度得到 白色光，称为配色。
白光LED色区的划分
蓝色芯片加黄色荧光粉所制成白光LED，是目前白光LED制 造的主流，由于制程的缺陷，白光LED存在色差在所难免。如 何划分LED的颜色才是最佳的呢，下面我来简单的介绍一下。 市场上通常所说的3500K、4000K、6500k等等多少色温的 说法其实不是很科学的，因为从CIE图中我们可以看出，同一 色温在图中不是对应唯一的点，它跟色坐标是一对多的关系。 为了解决这一问题，行业中通常将自己生产的LED对其色坐标 进行归纳总结，最终将其肉眼看起来差别不明显的LED归到一 起，这样分选出来的LED在CIE中就对应了一个小小区域，这就 是色区。 用色区来划分LED产品，是整过行业通用的方法，请看下 图：
相信奥运会开 幕式的“梦幻长 卷”和“梦幻五 环”大家还记忆 犹新，它被展现 在一个4564平方 米的巨大LED大屏 幕上，这是迄今 为止世界上最大 的单体全彩色大 屏幕，升入空中 的“梦幻五环”， 则是由4.5万颗 LED灯编排而成的。
梦幻五环
梦幻长卷
LED照明产业商机
2009年LED照明产 业的商机 1、国务院出 台4万亿元规模的 经济刺激计划中， 有1.8万亿元用于 铁路、公路、机场 和城乡电网建设、 1万亿元用于地震 重灾区的恢复重建， 这无疑给中国LED 照明产业带来巨大 的商机。 2、即将到来 上海世博会将给中 国LED照明产业的 发展带来了巨大的 历史机遇。
LED基础知识培训(芯片)
LED基础知识培训
二、外延片
外延片是指用外延工艺在衬底表面生长薄膜所生片的单晶硅片。一般外 延层厚度为2-20微米，作为衬底的单晶硅片厚度为610微米左右。 外延工艺：外延生长技术发展于20世纪50年代末60年代初，为了制造高 频大功率器件，需要减小集电极串联电阻。生长外延层有多种方法，但 采用最多的是气相外延工艺，常使用高频感应炉加热，衬底置于包有碳 化硅、玻璃态石墨或热分解石墨的高纯石墨加热体上，然后放进石英反 应器中，也可采用红外辐照加热。为了克服外延工艺中的某些缺点，外 延生长工艺已有很多新的进展：减压外延、低温外延、选择外延、抑制 外延和分子束外延等。外延生长可分为多种，按照衬底和外延层的化学 成分不同，可分为同质外延和异质外延；按照反应机理可分为利用化学 反应的外延生长和利用物理反应的外延生长；按生长过程中的相变方式 可分为气相外延、液相外延和固相外延等。
LED基础知识培训
三、LED外延片工艺流程如下：
衬底 - 结构设计 - 缓冲层生长 - N型GaN层生长 - 多量子阱发光层生 - P型GaN层生长 - 退火 - 检测（光荧光、X射线） - 外延片 外延片- 设计、加工掩模版 - 光刻 - 离子刻蚀 - N型电极（镀膜、退 火、刻蚀） - P型电极（镀膜、退火、刻蚀） - 划片 - 芯片分检、分 级 重点设备：金属有机物化学气相淀积（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，简称 MOCVD）， 1968年由美国洛克威尔公司提出来的一项 制备化合物半导体单品薄膜的新技术。该设备集精密机械、半导体材料、 真空电子、流体力学、光学、化学、计算机多学科为一体，是一种自动 化程度高、价格昂贵、技术集成度高的尖端光电子专用设备，主要用于 GaN（氮化镓）系半导体材料的外延生长和蓝色、绿色或紫外发光二极管 芯片的制造，也是光电子行业最有发展前途的专用设备之一。
LED 芯片的全部基础知识
LED产业链包括LED外延片生产、LED芯片生产、LED芯片封装及LED产品应用等四个环节。
其中LED外延片的技术含量最高，芯片次之一，LED外延片；2006年5月我从宁波回到厦门工作，我对LED封装产品和技术也有一定的了解，自己希望从事LED晶片销售工作，对目前国内芯片厂来说，也就是路美（原AXT）和三安等比较出名，其它的LED晶片都在快速发展中，目前LED晶片厂的技术在不断进步，不断超越从前，未来的五年内，竞争会越来越激烈，这关系到产品的品质，产品工艺，产品的成本，公司的实力，人才等。
此时我选择路美芯片公司，就这样进入LED最源头的产业，因此我也了解LED外延片，LED 大圆片，LED晶片等。
对于国内公司而言，生产外延片的难度太大了，也就是路美自己能展外延片，由于采用美国（原AXT）的技术和工艺，暂时在生产蓝，绿光晶片还是处于领先的技术和水平。
外延生长的基本原理是：在一块加热至适当温度的衬底基片（主要有蓝宝石和SiC，Si）上，气态物质In,Ga,Al,P有控制的输送到衬底表面，生长出特定单晶薄膜。
目前LED外延片生长技术主要采用有机金属化学气相沉积方法。
MOCVD金属有机物化学气相淀积（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，简称MOCVD），1968年由美国洛克威尔公司提出来的一项制备化合物半导体单品薄膜的新技术。
该设备集精密机械、半导体材料、真空电子、流体力学、光学、化学、计算机多学科为一体，是一种自动化程度高、价格昂贵、技术集成度高的尖端光电子专用设备，主要用于GaN（氮化镓）系半导体材料的外延生长和蓝色、绿色或紫外发光二极管芯片的制造，也是光电子行业最有发展前途的专用设备之一。
外延片的生产制作过程是非常复杂，展完外延片，接下来就在每张外延片随意抽取九点做测试，符合要求的就是良品，其它为不良品（电压偏差很大，波长偏短或偏长等）。
良品的外延片就要开始做电极（P极，N极），接下来就用激光切割外延片，然后百分百分捡，根据不同的电压，波长，亮度进行全自动化分检，也就是形成LED晶片（方片）。
LED基础知识培训-外延、芯片_图文(精)
LED基础知识培训-外延、芯片王立 2009-3-16 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation内容提要 1 2 3 4 LED器件基础知识 LED器件基础知识 LED材料生长 LED材料生长 LED芯片制造芯片制造高效率LED芯片设计芯片设计高效率 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi CorporationLED器件基础知识 1、半导体发光的概念发光是物体内部以某种方式吸收的能量转化为光辐射的过程。
发光是一种非平衡辐射。
区分各种非平衡辐射的宏观光学参量是辐射期间—去掉激发后辐射还可延续的时间。
发光的辐射期间在10-11秒以上。
Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi CorporationLED器件基础知识半导体发光的不同形态粉末发光。
薄膜发光。
结型发光。
通常所说的半导体发光是指结型发光——器件的核心在于p-n结。
半导体照明技术是结型电致发光和粉末光致发光的结合。
Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi CorporationLED器件基础知识 2、半导体发光的研究历史 1907 ! Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi CorporationLED器件基础知识 1923, O.W. Lossev of Russia reported electroluminescent light emission in silicon carbide crystals. 1937, F. Destriau of France reported (field-excited electroluminescence of zinc sulfide powders. 1939 – 1944 World War II 1951 – Solid State Lighting potential resurfaced when a team of researchers led by Kurt Lehovec started to investigate the electroluminescent potential of silicon carbide. 1962 – Nick Holonyak Jr, working at General Electric, gave the first practical demonstration of LEDs. 1968 – HP Labs develops the first commercially available light-emitting diode. GE, Bell Labs make the same claim. LEDs were first invented in England, Korea and China as well, depending upon who you talk to. …… 1994 –高亮度蓝光LED实现产业化，半导体照明成为可能。
LED芯片知识
LED 収展叱
不第一种斱法比较，它效率较低而产生较多热(因为 StokesShift前者较大)，但好处是光谱癿特性较佳，产生癿光 比较好看。而由亍紫外光癿LED功率较高，所以其效率虽比较 第一种斱法低，出来癿亮度却相若。 最新一种制造白光LED癿斱法没再用上磷光体。新癿做法 是在硒化锌(ZnSe)基板上生长硒化锌癿磊晶局。通申时其活跃 地带会収出蓝光而基板会収黄光，混合起来便是白色光。
LED癿封装
LED癿封装癿仸务 ：是将外引线连接到LED芯片癿申枀上，同时 保护好LED芯片，幵丏起到提高光叏出效率癿作用.兲键工序有装 架、压焊、封装. 2.LED封装形式 ：LED封装形式可以说是五花八门,主要根据丌同 癿应用场合采用相应癿外形尺寸,散热对策和出光效果.LED按封装 形式分类有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、 High-Power-LED等. 3.LED封装工艺流秳 1.芯片梱验 镜梱：杅料表面是否有机械损伤及麻点麻坑（lockhill）芯片尺寸 及申枀大小是否符合工艺要求申枀图案是否完整. 2.扩片 由亍LED芯片在划片后依然掋列紧密间距很小（约0.1mm），丌 利亍后工序癿操作。我们采用扩片机对黏结芯片癿膜迚行扩张，是 LED芯片癿间距拉伸到约0.6mm.也可以采用手工扩张，但很容易 造成芯片掉落浪贶等丌良问题.
50 年前人们已经了解半导体杅料可产生光线癿基本知识， 1962 年，通用申气公司癿尼 兊•何伦亚（NickHolonyakJr.） 开収出第一种实际应用癿可见光収光二枀管。LED 是英文 light emitting diode（収光二枀管）癿缩写，它癿基本结极 是一坑申致収光癿半导体杅料， 置亍一个有引线癿架子上，然 后四周用环氧树脂密封，即固体封装，所以能起到保护内部芯 线癿作用，所以 LED 癿抗震性能好。
LED芯片的基本介绍
光强
发光体在特定方向单位立体角内所 发射的光通量（Im），单位 坎德拉 mcd。 国际单位是candela（坎德拉）简写cd， 其他单位有烛光，支光。1cd即1000mcd是 指单色光源（频率540X10ˇ12HZ，波长 0.550微米）的光，在给定方向上（该方 向上的辐射强度为（1/683）瓦特/球面度） 的单位立体角内发出的发光强度。
AIXTRON 2600G3 HT型MOCVD系统 ASEC-650H型MOCVD系统
注：德国爱思强 美国维易科
3、芯片制作
在外延片的基础上采用光刻、刻蚀、蒸发、镀 膜、电极制备、划片等半导体工艺制作具有一定 功 能 的 结 构 单 元 。 主 要 采 用 光 刻 机 、 RIE 、 PECVD 、离子注入、化学气相沉积、磨片抛光、 镀膜机、划片机等半导体工艺设备。
ITO
N--GaN Substrate
4-做保护层
3-做电极
曝光机
ICP
（颅腔内容物，使颅内保持一定的压力，称位颅内压）
PECVD
蒸镀机
注：PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）的概念及其原理：利用强电场或磁场使所需的气体源分子电离产生等 离子体，等离子体中含有很多活性很高的化学基团这些基团经过经一系列化学和等离子体反应，在样品表面形成固态薄膜。
硅衬底
Hale Waihona Puke 应用：目前有部分LED芯片采用硅衬底 ，如上 面提到的GaN材料的蓝光LED
美国的CREE公司专门采用SiC材料作为衬底
碳化硅衬底特点
电极：L型电极设计，电流是纵向流动的，两个 电极分布在器件的表面和底部，所产生的热量可 以通过电极直接导出；同时这种衬底不需要电流 扩散层，因此光不会被电流扩散层的材料吸收， 这样又提高了出光效率。
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LED芯片基础知识的一些要点
一、l ed历史
50年前人们己经了解半导体材料可产生光线的基本知识，1962年，通用电气公司的尼克•何伦亚克（NickHolonyakJr. ） JF发出第一种实际应用的可见光发光二极管。
LED是英文lightemittingdiode （发光二极管）的缩写，它的基木结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架了上，然后四周用环氧树脂密封, 即固体封装，所以能起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。
最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏屮得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。
以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国木来是采用长寿命、低光效的140 瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。
经红色滤光片后，光损失90%,只剩下200流明的红光。
而在新设计的灯屮，Lumileds公司采用了 18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14 k,即可产生同样的光效。
汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。
二、L ED芯片的原理
LED （LightEmittingDiode）,发光二极管,是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。
LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。
半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占•主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电了。
但这两种半导体连接起来的时候，它们Z间就形成一个“P-N结”。
当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。
而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。
三、主要芯片厂商
德国的欧司朗，美国的流明、CREE、AXT,台湾的广稼、国联（FPD）、鼎元（TK）、华汕（A0C）、汉光（HL）、艾迪森、光磊（ED）,韩国的有首尔，LI本的有口亚、东芝，大陆的有大连路美、福地、三安、杭州士兰明芯、仿U亚等它们都是大家耳熟能详的芯片供应商,下面根据产地细分下o
台湾LED芯片厂商：晶元光电(Epistar)简称：ES、(联诠、元坤，连勇，国联)，广镣光电(Iluga), 新世纪(GenesisPhotonics),华上(ArimaOptoELectroni.es)简称：AOC,泰谷光电(Tekcore),奇力,钳新, 光去，晶发，视创，洲磊，联胜(HPO),汉光(HL),光磊(ED),鼎元(Tyntek)简称：TK,曜富洲技TC, 灿圆(FormosaEpitaxy),国通,联鼎,全新光电(VPEC)等。
华兴(LedtechElectronics)、东贝
(UnityOpt oTech no logy)、光鼎(ParaLightElectronics)、亿光(Everlight Electronics)、佰鸿(BrightLEDElectronics)、今台(Kingbright)、菱生精密(LingsenPrecisionlndustries)、立基(LigitekElectronics)、光宝(Lite-OnTechnology)、宏齐(HARVATEK)等。
大陆LED芯片厂商：三安光电简称(S)、上海蓝光(Epilight)简称(E)、士兰明芯(SL)、大连路美简称(LM)、迪源光电、华灿光电、南昌欣磊、上海金桥大晨、河北立徳、河北汇能、深圳奥伦徳、深圳世纪晶源、广州普光、扬州华夏集成、甘肃新天电公司、东莞福地电了材料、清芯光电、晶能光电、屮微光电子、乾照光电、晶达光电、深圳方大，山东华光、上海蓝宝等。
国外LED芯片厂商:CREE,惠普(IIP),日亚化学(Nichia),丰田合成,大洋日酸,东芝、昭和电工(SDK), Lumileds,旭明(Smileds) , Genelite,欧司朗(Osram) , GeLcore,首尔半导体等,普瑞，韩国安萤(Epivalley)
、LED芯片的分类
1.MB芯片定义与特点
定义：MetalBonding(金属粘着)芯片；该芯片属于UEC的专利产品。
特点:
(1)采用高散热系数的材料-一Si作为衬底，散热容易。
ThermalConducti Vi ty
GaAs： 46W/m-KGaP： 77W/m-K
Si： 125〜150W/m-K
Cupper： 300"400W/m-k
SiC： 490W/m-K
(2)通过金属层来接合(wafer bon di ng)磊晶层和衬底，同时反射光子，避免衬底的吸收。
(3)导电的Si衬底取代GaAs衬底，具备良好的热传导能力(导热系数和差旷4倍)，更适应于高驱动电流领域。
(4)底部金属反射层，有利于光度的提升及散热。
(5)尺寸可加大,应用于Highpower领域，eg： 42m订MB。
2.GB芯片定义和特点
定义：GlueBonding(粘着结合)芯片；该芯片属于UEC的专利产品。
特点:
(1)透明的蓝宝石衬底取代吸光的GaAs衬底，其出光功率是传统AS (Absorbablestructure) 芯片的2倍以上，蓝宝石衬底类似TS芯片的GaP衬底。
(2)芯片四而发光，具有出色的Pattern图。
(3)亮度方面，其整体亮度已超过TS芯片的水平(8. 6mil)o
(4)双电极结构，其耐高电流方面要稍差于TS单电极芯片。
3.TS芯片定义和特点
定义：transparentstructure(透明衬底)芯片，该芯片属于HP的专利产品。
特点：
(1)芯片工艺制作复杂，远高于ASLEDo
(2)信赖性卓越。
(3)透明的GaP衬底，不吸收光，亮度高。
(4)应用广泛。
4.AS芯片定义与特点
定义：Absorbablestructufe（吸收衬底）芯片；经过近四十年的发展努力，台湾LED光电业界
对于该类型芯片的研发、生产、销售处于成熟的阶段，各大公司在此方面的研发水平基本处于同一水平，差距不大。
大陆芯片制造业起步较晚，其亮度及可靠度与台湾业界还有一定的差距，在这里我们所谈的AS 芯片，特指UEC 的AS 芯片，eg： 712S0I-VR, 709S0L-VR, 712SYM-VR, 709SYM-VR 等。
特点:
（1）四元芯片，采用MOVPE I艺制备，亮度相对于常规芯片要亮。
（2）信赖性优良。
（3）应用广泛。