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LED制造技术及应用简介芯片制造部王兆年,1,LED制造技术及应用简介,一、什么是LED二、LED的工作原理三、LED产业介绍四、LED的制造流程五、LED的特性六、LED的应用与发展趋势,2,什么是LED,会发光的二极管,LED是取自LightEmittingDiode三个字的缩写，中文译为“发光二极管”。LED是一种具有两个电极的半导体发光器件，让其流过小量电流就会发出可见光。,3,380nm,430nm,490nm,505nm,515nm,535nm,585nm,600nm,630nm,700nm,紫色(Purple),蓝色(Blue),蓝绿色(BluishGreen),翠绿色(Green),纯绿色(PureGreen),黃绿色(YellowGreen),黃色(Yellow),橙色(Orange),琥珀色(Amber),红色(Red),LED发光颜色划分,4,发光二极管封装应用图,5,发光二极管构造,第一个商用二极管产生于1960年。它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用,6,四元发光二极管芯片,7,一、什么是LED二、LED的工作原理三、LED产业介绍四、LED的制造流程五、LED的特性六、LED的应用与发展趋势,LED制造技术及应用简介,8,LED的构成,发光二极管是由数层很薄的搀杂半导体材料制成，一层带过量的电子，另一层因缺乏电子而形成带正电的“空穴”，当有电流通过时，电子和空穴相互结合并释放出能量，从而辐射出光芒。,9,LED的工作原理,发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流大小有关。,10,11,LED的工作原理,12,一、什么是LED二、LED的工作原理三、LED产业介绍四、LED的制造流程五、LED的特性六、LED的应用与发展趋势,LED制造技术及应用简介,13,LED的发展历史,14,AlGaInPLED与GaAsPLED光电参数对比,15,LED的发展历史,1965年世界上的第一只商用化LED诞生，用锗制成，单价45美元，为红光LED，发光效率0.1lm/w1968年利用半导体搀杂工艺使GaAsP材料的LED的发光效率达到1lm/w,并且能够发出红光、橙光和黄光1971年出现GaP材料的绿光LED，发光效率也达到1lm/w,16,80年代，重大技术突破，开发出AlGaAs材料的LED，发光效率达到10lm/w1990年到2001年，AlInGaP的高亮度LED成熟，发光效率达到40-50lm/w，目前发光效率已经达到80lm/w1990年基于SiC材料的蓝光LED出现，发光效率为0.04lm/w90年代中期出现以蓝宝石为衬底的GaN蓝光LED，到目前该技术仍为主流技术,LED的发展历史,17,半导体材料应用于LED,18,LED产业分工,LED外延片和LED芯片：70%LED封装：10%20%LED应用：10%20%,.利润特点,.资源需求,19,发光二极管产业概况,20,一、什么是LED二、LED的工作原理三、LED产业介绍四、LED的制造流程五、LED的特性六、LED的应用与发展趋势,LED制造技术及应用简介,21,LED制造流程,22,MOCVD外延片生长原理图,23,外延生长设备（MOCVD）,24,LED的层结构,25,四元系LED的制造流程,GaAsSubstrate,外延片,外延生长层,GaAsSubstrate,P电极生长,GaAsSubstrate,光刻,GaAsSubstrate,P电极蚀刻,GaAsSubstrate,P极合金,GaAsSubstrate,背面减薄,GaAsSubstrate,N电极生长,GaAsSubstrate,N极合金,外延生长层,外延生长层,外延生长层,外延生长层,外延生长层,外延生长层,外延生长层,26,四元系LED的制造流程,GaAsSubstrate,外延生长层,半切,GaAsSubstrate,外延生长层,晶粒测试,探针,GaAsSubstrate,外延生长层,切穿,GaAsS,Epitax,扩膜并目检,aillayer,ubstrate,GaAsS,Epitax,包装入库,aillayer,ubstrate,粘性膜,粘性膜,粘性膜,27,LED的固晶焊线图,正极,负极,正极,负极,28,LED晶片,用来产生反射效果,的杯状支架阴极,环氧树脂透镜,连接导线,支架阳极,阴极支架-短于阳极,胶体缺口表示阴极,LED的Lamp结构介绍,导电银胶,29,LED封装白光产生方法,3chips型:RedChip+GreenChip+BlueChip2chips型:BlueChip+YellowChip1chip型:BlueChip+Yellow荧光粉UVChip+RGB荧光粉（类似于荧光灯白光原理）,30,一、什么是LED二、LED的工作原理三、LED产业介绍四、LED的制造流程五、LED的特性六、LED的应用与发展趋势,LED制造技术及应用简介,31,PN结理想I-V曲线,正向导通，反向击穿,32,四元LEDI-V曲线,33,Vf1&Vf2的意义,34,亮度与温度的关系,35,波长与温度的关系,36,一、什么是LED二、LED的工作原理三、LED产业介绍四、LED的制造流程五、LED的特性六、LED的应用与发展趋势,LED制造技术及应用简介,37,发光二极管的应用,LED在未来五年最大的应用领域将会是在LCD的背光源和LED的平民化照明应用。,38,发光二极管应用概况,39,发光二极管的应用,40,室外大LED全彩色屏幕,发光二极管的应用,41,城市建筑装饰灯光工程,发光二极管的应用,42,花旗银行大厦,发光二极管的应用,43,索尼全球首台蓝光DVD刻录机BDZ-S7,发光二极管的应用,44,发光二极管的应用,45,发光二极管的应用,46,发光二极管的应用,47,发光二极管的应用,48,白光LED射灯,发光二极管的应用,49,LED的优点,寿命长,理论上为10万小時，一般大于5万小時（是荧光灯的10倍）发热量低，耗电量小,白炽灯的1/8,荧光灯的1/3