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什么是LED芯片呢?欧辉照明告诉您!

ED芯片也称为led发光芯片,是led灯的核心组件,也就是指的P-N结。其主要功能是:把电能转化为光能,芯片的主要材料为单晶硅。手机13813657179  http://www.cohzm.com/

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,在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个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。


分类:


用途:根据用途分为大功率led芯片、小功率led芯片两种;


颜色:主要分为三种:红色、绿色、蓝色(制作白光的原料);


形状:一般分为方片、圆片两种;


大小:小功率的芯片一般分为8mil、9mil、12mil、14mil等

片尺寸:什么是LED芯片呢?欧辉照明告诉您!什么是LED芯片呢?欧辉照明告诉您!什么是LED芯片呢?欧辉照明告诉您!什么是LED芯片呢?欧辉照明告诉您!什么是LED芯片呢?欧辉照明告诉您!


大功率LED芯片有尺寸为38*38mil,40*40mil,45*45mil等三种当然芯片尺寸是可以订制的,这只是一般常见的规格。mil是尺寸单位,一个mil是千分之一英寸。40mil差不多是1毫米。38mil,40mil,45mil都是1W大功率芯片的常用尺寸规格。


理论上来说,芯片越大,能承受的电流及功率就越大。不过芯片材质及制程也是影响芯片功率大小的主要因素。例如CREE40mil的芯片能承受1W到3W的功率,其他厂牌同样大小的芯片,最多能承受到2W。


发光亮度:


一般亮度:R(红色GaAsP655nm)、H(高红GaP697nm)、G(绿色GaP565nm)、Y(黄色GaAsP/GaP585nm)、E(桔色GaAsP/GaP635nm)等;


高亮度:VG(较亮绿色GaP565nm)、VY(较亮黄色GaAsP/GaP585nm)、SR(较亮红色GaA/AS660nm);

超高亮度:UG﹑UY﹑UR﹑UYS﹑URF﹑UE等。

二元晶片(磷﹑镓):H﹑G等;

三元晶片(磷﹑镓﹑砷):SR(较亮红色GaA/AS660nm)、HR(超亮红色GaAlAs660nm)、UR(最亮红色GaAlAs660nm)等;

元晶片(磷﹑铝﹑镓﹑铟):SRF(较亮红色AlGalnP)、HRF(超亮红色AlGalnP)、URF(最亮红色AlGalnP630nm)、VY(较亮黄色GaAsP/GaP585nm)、HY(超亮黄色AlGalnP595nm)、UY(最亮黄色AlGalnP595nm)、UYS(最亮黄色AlGalnP587nm)、UE(最亮桔色AlGalnP620nm)、HE(超亮桔色AlGalnP620nm)、UG(最亮绿色AIGalnP574nm)LED等。

衬底:

对于制作LED芯片来说,衬底材料的选用是首要考虑的问题。应该采用哪种合适的衬底,需要根据设备和LED器件的要求进行选择。三种衬底材料:蓝宝石(Al2O3)、硅(Si)、碳化硅(SiC)。

蓝宝石衬底:


蓝宝石的优点:1.生产技术成熟、器件质量较好;2.稳定性很好,能够运用在高温生长过程中;3.机械强度高,易于处理和清洗。

蓝宝石的不足:1.晶格失配和热应力失配,会在外延层中产生大量缺陷;2.蓝宝石是一种绝缘体,在上表面制作两个电极,造成了有效发光面积减少;3.增加了光刻、蚀刻工艺过程,制作成本高。

硅是热的良导体,所以器件的导热性能可以明显改善,从而延长了器件的寿命。

碳化硅衬底(CREE公司专门采用SiC材料作为衬底)的LED芯片,电极是L型电极,电流是纵向流动的。采用这种衬底制作的器件的导电和导热性能都非常好,有利于做成面积较大的大功率器件。优点:碳化硅的导热系数为490W/m·K,要比蓝宝石衬底高出10倍以上。不足:碳化硅制造成本较高,实现其商业化还需要降低相应的成本。


led特点:


(1)四元芯片,采用MOVPE工艺制备,亮度相对于常规芯片要亮。

(2)信赖性优良。

(3)应用广泛。

(4)安全性高。

(5)寿命长。

如何评判:


led芯片的价格:一般情况系下方片的价格要高于圆片的价格,大功率led芯片肯定要高于小功率led芯片,进口的要高于国产的,进口的来源价格从日本、美国、台湾依次减低。

led芯片的质量:评价led芯片的质量主要从裸晶亮度、衰减度两个主要标准来衡量,在封装过程中主要从led芯片封装的成品率来计算。


制造流程:


总的来说,LED制作流程分为两大部分:

1.首先在衬底上制作氮化镓(GaN)基的外延片,这个过程主要是在金属有机化学气相沉积外延片炉(MOCVD)中完成的。准备好制作GaN基外延片所需的材料源和各种高纯的气体之后,按照工艺的要求就可以逐步把外延片做好。常用的衬底主要有蓝宝石、碳化硅和硅衬底,还有GaAs、AlN、ZnO等材料。

MOCVD是利用气相反应物(前驱物)及Ⅲ族的有机金属和Ⅴ族的NH3在衬底表面进行反应,将所需的产物沉积在衬底表面。通过控制温度、压力、反应物浓度和种类比例,从而控制镀膜成分、晶相等品质。MOCVD外延炉是制作LED外延片最常用的设备。

2.然后是对LEDPN结的两个电极进行加工,电极加工也是制作LED芯片的关键工序,包括清洗、蒸镀、黄光、化学蚀刻、熔合、研磨;然后对LED毛片进行划片、测试和分选,就可以得到所需的LED芯片。如果芯片清洗不够乾净,蒸镀系统不正常,会导致蒸镀出来的金属层(指蚀刻后的电极)会有脱落,金属层外观变色,金泡等异常。

蒸镀过程中有时需用弹簧夹固定芯片,因此会产生夹痕(在目检必须挑除)。黄光作业内容包括烘烤、上光阻、照相曝光、显影等,若显影不完全及光罩有破洞会有发光区残多出金属。

芯片在前段工艺中,各项工艺如清洗、蒸镀、黄光、化学蚀刻、熔合、研磨等作业都必须使用镊子及花篮、载具等,因此会有芯片电极刮伤情形发生。


制作工艺:


LED芯片检验


镜检:材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑lockhill芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求电极图案是否完整。

2.LED扩片

由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小(约0.1mm),不利于后工序的操作。采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张,使LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。也可以采用手工扩张,但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。

3.LED点胶

在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。对于GaAs、SiC导电衬底,具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片,采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光LED芯片,采用绝缘胶来固定芯片。

工艺难点在于点胶量的控制,在胶体高度、点胶位置均有详细的工艺要求。由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求,银胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。

4.LED备胶

和点胶相反,备胶是用备胶机先把银胶涂在LED背面电极上,然后把背部带银胶的LED安装在LED支架上。备胶的效率远高于点胶,但不是所有产品均适用备胶工艺。

5.LED手工刺片

将扩张后LED芯片(备胶或未备胶)安置在刺片台的夹具上,LED支架放在夹具底下,在显微镜下用针将LED芯片一个一个刺到相应的位置上。手工刺片和自动装架相比有一个好处,便于随时更换不同的芯片,适用于需要安装多种芯片的产品。

6.LED自动装架

自动装架其实是结合了沾胶(点胶)和安装芯片两大步骤,先在LED支架上点上银胶(绝缘胶),然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置,再安置在相应的支架位置上。自动装架在工艺上主要要熟悉设备操作编程,同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴,防止对LED芯片表面的损伤,特别是蓝、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。

7.LED烧结

烧结的目的是使银胶固化,烧结要求对温度进行监控,防止批次性不良。银胶烧结的温度一般控制在150℃,烧结时间2小时。根据实际情况可以调整到170℃,1小时。绝缘胶一般150℃,1小时。

银胶烧结烘箱的必须按工艺要求隔2小时(或1小时)打开更换烧结的产品,中间不得随意打开。烧结烘箱不得再其他用途,防止污染。

8.LED压焊

压焊的目的是将电极引到LED芯片上,完成产品内外引线的连接工作。

LED的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。铝丝压焊的过程为先在LED芯片电极上压上第一点,再将铝丝拉到相应的支架上方,压上第二点后扯断铝丝。金丝球焊过程则在压第一点前先烧个球,其余过程类似。

压焊是led封装技术中的关键环节,工艺上主要需要监控的是压焊金丝(铝丝)拱丝形状,焊点形状,拉力。

9.LED封胶

LED的封装主要有点胶、灌封、模压三种。基本上工艺控制的难点是气泡、多缺料、黑点。设计上主要是对材料的选型,选用结合良好的环氧和支架。(一般的LED无法通过气密性试验)

LED点胶TOP-LED和Side-LED适用点胶封装。手动点胶封装对操作水平要求很高(特别是白光LED),主要难点是对点胶量的控制,因为环氧在使用过程中会变稠。白光LED的点胶还存在荧光粉沉淀导致出光色差的问题。

LED灌胶封装Lamp-LED的封装采用灌封的形式。灌封的过程是先在LED成型模腔内注入液态环氧,然后插入压焊好的LED支架,放入烘箱让环氧固化后,将LED从模腔中脱出即成型。

LED模压封装将压焊好的LED支架放入模具中,将上下两副模具用液压机合模并抽真空,将固态环氧放入注胶道的入口加热用液压顶杆压入模具胶道中,环氧顺着胶道进入各个LED成型槽中并固化。

10.LED固化与后固化

固化是指封装环氧的固化,一般环氧固化条件在135℃,1小时。模压封装一般在150℃,4分钟。后固化是为了让环氧充分固化,同时对LED进行热老化。后固化对于提高环氧与支架(PCB)的粘接强度非常重要。一般条件为120℃,4小时。

11.LED切筋和划片

由于LED在生产中是连在一起的(不是单个),Lamp封装LED采用切筋切断LED支架的连筋。SMD-LED则是在一片PCB板上,需要划片机来完成分离工作。

12.LED测试

测试LED的光电参数、检验外形尺寸,同时根据客户要求对LED产品进行分选。

计数方法:


LED芯片因为大小一般都在大小:小功率的芯片一般分为8mil、9mil、12mil、14mil等,跟头发细一样细,以前人工计数时候非常辛苦,而且准确率极底,2012年厦门好景科技有开发一套专门针对LED芯片计数的软件,仪器整合了高清晰度数字技术来鉴别最困难的计数问题。

LED芯片专用计数仪设备是由百万象素工业专用的CCD和百万象素镜头的硬件,整合了高清晰度图像数字技术的软件组成的,主要用来计算出LED芯片的数量。该LED芯片专用计数仪通过高速的图像获取及视觉识别处理,准确、快速地计数LED芯片,操作简单,使用方便。

该设备装有新型的照明配置,因照明上的均匀一致性及应用百万象素的CCD及镜头,确保了LED芯片成像的清晰度,配合高技术的计数软件,从而保证了计数的准确度。同时软件会将每次计数的结果储存在数据库中,方便打印与追溯对比分析。

技术参数:


1.成像特性:

镜头:12mm、F1.8高保真光学镜头

CD规格:300万像素/500万像素,真彩

图像拍摄:手动对焦,可专业级地精细成像LED芯片

图像调整:手动调整亮度;自动调整对比度、饱和度

2.计数特性:

快速的计算出LED芯片总数,可根据需要折扣数量,并显示和输出计数结果

可计数≥5mil(或0.127mm)不透明LED芯片

可计数双电极透明的LED芯片

计数速度:2000~8000个LED芯片/s的统计速度,无需扫描即成像即计数

简便易用:真正一键式操作,鼠标一点,结果即现。软件界面美观,操作简便。

参数释疑:


正向工作电流If:它是指发光二极体正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择IF在0.6·IFm以下。

正向工作电压VF:参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在IF=20mA时测得的。发光二极体正向工作电压VF在1.4~3V。在外界温度升高时,VF将下降。

V-I特性:发光二极体的电压与电流的关系,在正向电压正小于某一值(叫阈值)时,电流极小,不发光。当电压超过某一值后,正向电流随电压迅速增加,发光。

发光强度IV:发光二极体的发光强度通常是指法线(对圆柱形发光管是指其轴线)方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为(1/683)W/sr时,则发光1坎德拉(符号为cd)。由于一般LED的发光二极管强度小,所以发光强度常用烛光(坎德拉,mcd)作单位。

LED的发光角度:-90°-+90°

光谱半宽度Δλ:它表示发光管的光谱纯度。

半值角θ1/2和视角:θ1/2是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向(法向)的夹角。

全形:根据LED发光立体角换算出的角度,也叫平面角。

视角:指LED发光的最大角度,根据视角不同,应用也不同,也叫光强角。

半形:法向0°与最大发光强度值/2之间的夹角。严格上来说,是最大发光强度值与最大发光强度值/2所对应的夹角。LED的封装技术导致最大发光角度并不是法向0°的光强值,引入偏差角,指得是最大发光强度对应的角度与法向0°之间的夹角。

最大正向直流电流IFm:允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极体。

最大反向电压VRm:所允许加的最大反向电压即击穿电压。超过此值,发光二极体可能被击穿损坏。

工作环境topm:发光二极体可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围,发光二极体将不能正常工作,效率大大降低。

允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值,LED发热、损坏。


厂商介绍:




台湾LED芯片厂商

晶元光电(Epistar)简称:ES、(联诠、元坤,连勇,国联),广镓光电(Huga),新世纪(GenesisPhotonics),华上(ArimaOptoelectronics)简称:AOC,泰谷光电(Tekcore),奇力,钜新,光宏,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(UnityOptoTechnology)、光鼎(ParaLightElectronics)、亿光(EverlightElectronics)、佰鸿(BrightLEDElectronics)、今台(Kingbright)、菱生精密(LingsenPrecisionIndustries)、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、河北立德、河北汇能、深圳奥伦德、深圳世纪晶源、广州普光、扬州华夏集成、甘肃新天电公司、东莞福地电子材料、清芯光电、晶能光电、中微光电子、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(HP),日亚化学(Nichia),丰田化学,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)等。