led芯片簡(jiǎn)介2[資料]

1、led芯片簡(jiǎn)介芯片簡(jiǎn)介 led芯片的發(fā)光原理 led芯片的結(jié)構(gòu)和制作流程 led芯片常用分類方法 全球led芯片品牌匯總及市場(chǎng)情況 如何區(qū)分不同品牌不同檔次的芯片 led芯片的發(fā)光原理芯片的發(fā)光原理 nled芯片是led燈的核心部件，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體 晶片。主要由砷(as)、鋁(al)、鎵(ga)、銦(in)、 磷(p)、氮(n)、硅(i)這幾種元素中的若干種組成。 nled芯片的主要功能是把電能轉(zhuǎn)化為光能。 什么是led芯片 led芯片的發(fā)光原理 led芯片的發(fā)光原理是pn結(jié)，所謂p-n結(jié)是指一塊單晶半導(dǎo) 體中（通常是硅或鍺)，一部分摻有受主雜質(zhì)是p型半導(dǎo)體 （電子占主導(dǎo)地位），另一部分摻

2、有施主雜質(zhì)是n型半導(dǎo)體 （空穴占主導(dǎo)地位）。p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體的過渡區(qū)稱為 p- n結(jié)。當(dāng)電流作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，p區(qū)的自由電子和n區(qū) 的空穴相互擴(kuò)散，經(jīng)復(fù)合后以光子的形式發(fā)出能量。光的波 長(zhǎng)也就是光的顏色，是由形成p-n結(jié)的材料決定的。 led芯片的結(jié)構(gòu)和流程芯片的結(jié)構(gòu)和流程 nled芯片結(jié)構(gòu)主要為外延片和電極兩部分，其制作流程大致可以分為 以下四步： 外延生長(zhǎng) 制做電極 切割 檢測(cè) 外延生長(zhǎng)外延生長(zhǎng) 外延生長(zhǎng)的基本原理是：在一塊加熱至適 當(dāng)溫度的襯底基片（主要有藍(lán)寶石、sic、 si）上，氣態(tài)物質(zhì)ingaalp有控制的輸送到 襯底表面，在高溫下生長(zhǎng)出一層厚度幾微米 的單晶薄膜。（左圖

3、） 生長(zhǎng)外延片的技術(shù)要求極高，難度極大， 目前多數(shù)企業(yè)都采用mocvd(金屬有機(jī)化學(xué) 氣相沉積爐)這一專業(yè)設(shè)備。 led芯片首要考慮的問題就是襯底材料的選用，目前市面上一般有三 種材料可做襯底。 n 藍(lán)寶石（al2o3） n 硅（si） n 碳化硅（sic） 除了以上三種常用的襯底材料之外，還有g(shù)aas、aln、zno等。下面 分別介紹三種常用材料的特點(diǎn) 襯底材料襯底材料 三種襯底的性能比較三種襯底的性能比較 優(yōu)點(diǎn)： n穩(wěn)定性很好，能夠運(yùn)用在高溫生長(zhǎng)過程中; n生產(chǎn)技術(shù)成熟、器件質(zhì)量較好 ; n機(jī)械強(qiáng)度高，易于處理和清洗。 缺點(diǎn)： n導(dǎo)熱性能不是很好，在外延層中產(chǎn)生大量缺陷； n藍(lán)寶石是一種絕

4、緣體，無法制作垂直結(jié)構(gòu)的器件，只能在上表面制作兩 個(gè)電極，造成了有效發(fā)光面積減少； n硬度高，增加了光刻、蝕刻工藝過程，制作成本高。 藍(lán)寶石襯底藍(lán)寶石襯底 碳化硅襯底（cree公司專門采用sic材料作為襯底）的led芯片，電極是l 型電極，電流是縱向流動(dòng)的。采用這種襯底制作的器件的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能非 常好，有利于做成面積較大的大功率器件。 sicsic襯底襯底 制作電極制作電極 p極 n極 藍(lán)寶石襯底 ito(導(dǎo)電膜)：使p極電流均勻的 散布于整個(gè)led上，其透明的特性 可以使光更易透射出來 ingan發(fā)光層：使ito與p-gan形 成良好接觸 p-gan：提供電流 ingan/gan mqw:

5、增加發(fā)光強(qiáng)度 n-gan：提供電子 lt-gan:降低襯底與n-gan之間因 晶格失配而產(chǎn)生的反應(yīng) 襯底：一般選用藍(lán)寶石、si、sic 各晶層的作用 切割切割 n上述步驟完成之后得到的是一塊的2英寸晶圓片，上面布滿成千上萬顆晶粒。 需要用激光進(jìn)行切割處理，將周圍不能用的地方切割掉。 n將晶圓片上切割成一粒粒的晶粒，也就是芯片。 檢測(cè)(一) n 在晶圓上的不同位置抽取九個(gè)點(diǎn)做參數(shù)測(cè)試，主要對(duì)電壓、波長(zhǎng)、亮度進(jìn)行 測(cè)試，能符合正常出貨標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的晶圓片再繼續(xù)做下一步的操作，如果這九 點(diǎn)測(cè)試不符合相關(guān)要求的晶圓片，就放在一邊另外處理（也就是市場(chǎng)上圓 片）。 接著操作者要使用放大30倍數(shù)的顯微鏡下對(duì)芯片

6、進(jìn)行目測(cè),把有一點(diǎn)缺陷或 者電極有磨損的，分撿出來，這些就是后面的散晶。接著使用全自動(dòng)分類機(jī) 根據(jù)不同的電壓，波長(zhǎng)，亮度的預(yù)測(cè)參數(shù)對(duì)芯片進(jìn)行全自動(dòng)化挑選、測(cè)試、 分類；此時(shí)在藍(lán)膜上有不符合正常出貨要求的晶片，也就自然成了邊片或毛 片等；最后對(duì)led芯片進(jìn)行檢查（vc）和貼標(biāo)簽。 檢測(cè)(二) led芯片常用的分類方式芯片常用的分類方式 n一般亮度：r(紅色gaasp 655nm)、h ( 高紅gap 697nm )、g ( 綠色gap 565nm )、y ( 黃色gaasp/gap 585nm )、e(桔色gaasp/ gap 635nm )等； n高亮度：vg (較亮綠色gap 565nm )

7、、vy(較亮黃色 gaasp/ gap 585nm )、 sr( 較亮紅色gaa/as 660nm )； n超高亮度：uguyuruysurfue等。 按發(fā)光亮度分 n目前對(duì)于芯片的分類也沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)， 一般情況下可分為幾下幾類：按顏色分 主要分為三種：紅色、綠色、藍(lán)色(制作白光的原料); gaas/gaas algaas/gaas algaas/algaas 850nm940nm紅外線不可見光 gainn/sapphire455nm485nm高亮度藍(lán) gainn/sapphire490nm540nm高亮度藍(lán)綠/綠 algainp/gaas高亮度綠 gap/gap 555nm560nm 綠

8、algainp/gaas高亮度黃綠 gap/gap 569nm575nm 黃綠 algainp/gaas高亮度黃 gaasp/gap 585nm600nm 黃 algainp/gaas高亮度橙 gaasp/gap 605nm622nm 橙 algainp/gaas630nm645nm高亮度紅 algaas/gaas645nm655nm紅 可見光 結(jié)構(gòu)波長(zhǎng)顏色類別 晶粒種類晶粒種類 按芯片晶粒種類分按芯片晶粒種類分 n二元晶片(磷鎵)：hg等； n三元晶片(鋁鎵 砷)：sr(較亮紅色gaaias 660nm)、 hr (超亮紅色 gaalas 660nm)、ur(最亮紅色gaalas 660nm

9、)等；等； n四元晶片(磷鋁鎵銦)：srf( 較亮紅色 algalnp )、hrf (超亮紅色 algalnp)、urf(最亮紅色 algalnp 630nm)、vy(較亮黃 gaasp/gap585nm)、hy(超亮黃色 algalnp 595nm)、uy(最亮黃色 algalnp 595nm)、uys(最亮黃色 algalnp 587nm)、ue(最亮桔色 algalnp 620nm)、he(超亮桔色 algalnp 620nm)、ug (最亮綠色 aigalnp 574nm) led等。 按組成元素分按組成元素分 按形狀分 n按形狀可分為方片和圓片，方片比圓片要 高一個(gè)檔次，價(jià)格比圓片高

10、。 n小功率：主要有7*8mil 9*9 9*11 10*10 12*12mil 等藍(lán)白光，紅黃光芯片，一 n 般以5ma-20ma電流供電，產(chǎn)生0.015w- 0.068w。目前市場(chǎng)上主要以臺(tái)灣芯片為主。 n大功率：大功率led芯片常見規(guī)格尺寸有 38*38mil 40*40mil 45*45mil 等三種。 n 4omil差不多就是1mm。理論上來說，芯片 越大，能承受的電腦及功率就越大。 n 不過芯片材質(zhì)和制程也是影響功率大加的 主要因素。例如cree40mil的芯片能承 n 受1-3w。其它品牌同樣大小的芯片，最多 只能承受2w。led芯片尺寸最大一般就 n 是45mil.過大的晶片在

11、加溫過程中容易崩裂。 按用途分按用途分 45mil*45mil 全球led芯片品牌匯總及市場(chǎng)情況 n晶元光電(epistar)簡(jiǎn)稱：es、(聯(lián)詮、元坤，連勇，國(guó)聯(lián))，廣鎵光電(huga)， 新世紀(jì)(genesis photonics)，華上(arima optoelectronics)簡(jiǎn)稱：aoc，泰谷 光電(tekcore)，奇力，鉅新，光宏，晶發(fā)，視創(chuàng)，洲磊，聯(lián)勝（hpo),漢光(hl)， 光磊(ed)，鼎元(tyntek)簡(jiǎn)稱：tk，曜富洲技tc，燦圓(formosa epitaxy)，國(guó) 通，聯(lián)鼎，全新光電(vpec)等。 n華興(ledtech electronics)、東貝(uni

12、ty opto technology)、光鼎(paralight electronics)、億光(everlight electronics)、佰鴻(bright led lectronics)、 今臺(tái)(kingbright)、菱生精密(lingsen precision industries)、立基(ligitek electronics)、光寶(lite-on technology)、宏齊(harvatek)等。 臺(tái)灣 廠 家 n三安光電簡(jiǎn)稱(s)、上海藍(lán)光(epilight)簡(jiǎn)稱(e)、士蘭明芯(sl)、大連路 美簡(jiǎn)稱(lm)、迪源光電、華燦光電、南昌欣磊、上海金橋大晨、河北立德、 河北

13、匯能、深圳奧倫德、深圳世紀(jì)晶源、廣州普光、揚(yáng)州華夏集成、甘肅新 天電公司、東莞福地電子材料、清芯光電、晶能光電、中微光電子、乾照光 電、晶達(dá)光電、深圳方大，山東華光、上海藍(lán)寶等。 大陸大陸ledled芯片廠商：芯片廠商： 國(guó)外led芯 片廠商： ncree，惠普(hp)，日亞化學(xué)(nichia)，豐 田合成，大洋日酸，東芝、昭和電 n 工(sdk)，lumileds，旭明(smileds)， genelite，歐司朗(osram)，elcore，首爾 半導(dǎo)體等，普瑞，韓國(guó)安螢(epivalley)等。 n全球五大led巨頭均屬此陣營(yíng)，包括日亞化學(xué)、豐田合成、lumileds、 cree和osr

14、am。 這個(gè)陣營(yíng)還包括東芝、松下和夏普。這個(gè)陣營(yíng)技術(shù)一流， 利豐厚，在超高亮度led領(lǐng)域耕耘多年，目標(biāo)市場(chǎng)是通用照明以及汽車 照明。日本企業(yè)會(huì)少量兼顧消費(fèi)類電子產(chǎn)品背光用led，歐美企業(yè)則對(duì)消 費(fèi)類電子產(chǎn)品背光用led毫無興趣。 日本 、歐 美為代表廠 商 韓國(guó)、臺(tái)灣 為代表的廠 家 這個(gè)陣營(yíng)的廠家擁有消費(fèi)類電子完整產(chǎn)業(yè)鏈，關(guān)注消費(fèi)類電子產(chǎn)品背光用 led，其技術(shù)與歐日美企業(yè)有差距，尤其是通用照明領(lǐng)域，目前正在享受 高速成長(zhǎng)期。 全球led芯片三大陣營(yíng)市場(chǎng)研究 nled照明芯片作為上游產(chǎn)業(yè)核心鏈條，技 術(shù)的發(fā)展將直接帶動(dòng)照明市場(chǎng)格 n 局的變化，目前全球led芯片市場(chǎng)格式 分為三大陣營(yíng) 。 n

15、中國(guó)大陸廠家規(guī)模小，數(shù)量分散，主要從事四元黃綠光led生產(chǎn)，2009年 中國(guó)led芯片行業(yè)的總產(chǎn)值為20多億元人民幣，企業(yè)按區(qū)域劃分達(dá)62個(gè)，其中 15個(gè)省/直轄市進(jìn)入led芯片行業(yè)，廣東、福建企業(yè)數(shù)量明顯領(lǐng)先于其他地區(qū)。 n62個(gè)led芯片企業(yè)中，中資29個(gè)占46%，外資14個(gè)占23%，中外合資19個(gè)占 31%。外資和中外合資企業(yè)合計(jì)34個(gè)占一半以上達(dá)54%。外資和中外合資企業(yè) 合計(jì)廣東7個(gè)、福建6個(gè)、江西3個(gè)、遼寧3個(gè)、江蘇3個(gè)。 n中國(guó)大陸62個(gè)led芯片企業(yè)中至今真正大量生產(chǎn)的企業(yè)并不多，并且外延 片主要還是依賴臺(tái)灣、美國(guó)等地區(qū)進(jìn)口，led芯片生產(chǎn)方面也更多的集中在小 功率芯片。國(guó)內(nèi)的

16、出現(xiàn)了武漢迪源、廣州晶科、西安華新麗華等專注于大功 率芯片生產(chǎn)的廠商，但從目前情況來看大功率芯片主要還是依賴進(jìn)口 。 中國(guó)大陸為 代表的廠家 如何區(qū)分不同品牌、不同檔次的芯片 n在電子顯微50倍左右芯片的電極圖案各廠家不同，但是芯片尺寸規(guī)格 基本一樣，芯片的各項(xiàng)電參和光參是區(qū)分品牌的關(guān)鍵 。對(duì)led芯片供 應(yīng)商和 led芯片采購(gòu)商來說，led芯片應(yīng)當(dāng)提供下列技術(shù)指標(biāo)：led芯 片的幾何尺寸、材料組成、襯底材料、pn型電極材料，led芯片的波長(zhǎng) 范圍，led裸晶的亮度光強(qiáng)范圍，led 芯片的正向電壓、正向電流、反 向電壓、反向電流，led芯片的工作環(huán)境溫度、儲(chǔ)存溫度、極限參數(shù)， 等等。 如何區(qū)分不同品牌的芯片 如何區(qū)分不同檔次的芯片如何區(qū)分不同檔次的芯片 a級(jí)品: esd mm-100v，iv5mw；可作為照明使用；每片可切割40*40mil，2000 顆； 選后1500顆可使用；每顆成本:usd(50.27+24.67)/1500=0.05/顆；售價(jià)sd0.3/ 顆。 b級(jí)品: esd mm-50v，iv5mw；可作為顯示屏背光使用；每片可切割11*13mil， 5000顆；sorting后20000 顆可使用；每顆成本：usd (50.27+24.67)/20顆 =3.75/顆 ；售價(jià)usd10/顆。 c級(jí)品: iv3mw ； 可作為一般使用； 每片可切割11*9mil，30