(完整版)LED产业与发展2013年

1、2021-11-20系列讲座-ledled照明基础照明基础江江门职业门职业技技术学术学院院 唐幸唐幸儿儿（备份备份）2021-11-20一一二二led产业链产业链及及发发展展应应用用现状现状四四半导体绿色照明及其产业现状半导体绿色照明及其产业现状ledled制造技术概况制造技术概况2021-11-20一一 半导体绿色照明及其产业现状半导体绿色照明及其产业现状 半导体绿色照明与半导体绿色照明与ledled的概念的概念 led led产业背景及产业链产业背景及产业链 国内外扶持国内外扶持ledled产业的政策和现状产业的政策和现状固体（态）照明（固体（态）照明（solid state lighti

2、ngsolid state lighting）？）？能源问题越来越严重能源问题越来越严重 办法办法 开源、节流开源、节流1. 1. 半导体绿色照明与半导体绿色照明与ledled的概的概念念半导体（半导体（semiconductorsemiconductor）绿色照明（绿色照明（green lightinggreen lighting）2021-11-20城市照明是现代化的重要标志之一。目前世界上的电能五分之一用于照明。城市照明是现代化的重要标志之一。目前世界上的电能五分之一用于照明。2021-11-20 中国使用的电力约中国使用的电力约1.65万亿度万亿度/2002，1.91万亿度万亿度/20

3、03，2.19万亿度万亿度/2004。其中照明用电约。其中照明用电约2.6千亿度。千亿度。 2020年我国的电力需求为年我国的电力需求为4.6万亿千瓦时，其中年照明用电万亿千瓦时，其中年照明用电量约占总发电量的量约占总发电量的15，为，为6.9千亿度千亿度 (8个三峡的总量）个三峡的总量） 三峡装机容量三峡装机容量980万千瓦万千瓦,一年不停机一年不停机,可发电可发电0.86千亿度。千亿度。2021-11-20led仅使用传统照明仅使用传统照明1/10的的电力电力led是目前照明灯具是目前照明灯具10倍以上的寿命倍以上的寿命(10年年)白光白光led商品化商品化forbes, sept. 99

4、:“(leds).an invention that will kill off the lightbulb.”固态照明照明技术的革命！中村修二中村修二发展历程1. 1907 碳化硅里观察到电致发光(黄光太暗)。 20年代晚从锌硫化物与铜提炼的黄磷光(发光暗淡)2. 50年代使用半导体砷化镓,发明第一个具有现代意义的 led(红外光)。3. 60年代砷化镓上用磷化物,第一个红光问世.甚至产生橙色。4. 70年代用金刚砂制造出黄光和绿光。5. 80年代砷化镓磷化铝的使用使得第一代高亮度led的诞生。6. 90年代初铟铝磷化镓生产出橘红 、橙、黄、和绿光led 。 第一个有历史意义的蓝光也产生。

5、90年代中出现了超高亮度蓝光铟氮化镓led发光芯片，在其抹上荧光磷，然后荧光磷吸收来自芯片上的蓝光再转化成白光。发展阶段发展阶段年份年份发展进程发展进程发光效率发光效率（lm/w）应用领域应用领域指指示示应应用用1962gaasp红光红光led（样品）（样品）302005ingaalpgaas、 ingansic彩彩色色led502007-2009功率级白光功率级白光led1002021-11-20led（light emitting diode）：发光二极管发光二极管，是一种固态的，是一种固态的半导体半导体器件，器件，它可以直接把电转化为光。它可以直接把电转化为光。led的心脏：的心脏：是一

6、个半导体的是一个半导体的晶片晶片，晶片的一端附在一个，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。极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。主要材料：主要材料：二元芯片二元芯片(gap) (gap) 三元芯片三元芯片(gaasp) (gaasp) 四元芯片四元芯片(ingaalp) (ingaalp) 蓝、绿芯片（蓝、绿芯片（inganingan） 白光芯片白光芯片(ingan)+(ingan)+荧光粉荧光粉（1）什么是什么是led2021-11-20（2 2） 发光二极管的工作原理发光二极管的工作原理 半导体晶片由两

7、部分组成，一部分是半导体晶片由两部分组成，一部分是p p型半导体型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是在它里面空穴占主导地位，另一端是n n型半导体型半导体，在这边主要是电子。这两种半导体连接起来的时候在这边主要是电子。这两种半导体连接起来的时候，它们之间就会形成一个结区，叫，它们之间就会形成一个结区，叫“p-np-n结结”。当。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向推向p p区，在区，在p p区里区里电子跟空穴复合电子跟空穴复合，然后就会以光，然后就会以光子的形式发出能量（子的形式发出能量（发射光子发射光子）。）。2021-11-2

8、0系列讲座-led 发光二极管是由半导体材发光二极管是由半导体材所制成的发光元件，元件具有两所制成的发光元件，元件具有两个电极，在两电极间加上顺向电压，通入极小的电个电极，在两电极间加上顺向电压，通入极小的电，经由，经由电子空穴的结合电子空穴的结合可将可将剩余能剩余能以光的形式以光的形式激发释出，此即激发释出，此即ledled的基本发光原的基本发光原, ,如图示：如图示：2021-11-20（3 3）. . 按光分类按光分类的的ledled一般亮度一般亮度 短波長紅外光短波長紅外光 高亮度高亮度長波長紅外光長波長紅外光可見光可見光不可見光不可見光led波長380780nm光波長8501550n

9、m850950nm9501550nm目前目前ledled的发展的发展以高亮度白光以高亮度白光ledled为为主流主流2021-11-20（4 4）ledled（芯片）灯的颜色（芯片）灯的颜色 二极管晶圆制造过程中所添加的金属元素不同二极管晶圆制造过程中所添加的金属元素不同, ,成分比例不成分比例不同同, ,发出的光波长不同。发出的光波长不同。 460nm 460nm发蓝光发蓝光, , 520nm 520nm发绿光发绿光, , 570nm 570nm发黄光发黄光, , 630nm 630nm发红光。发红光。 蓝光及绿光价格较高蓝光及绿光价格较高,每一颗蓝绿光的每一颗蓝绿光的led晶晶片都是在蓝宝

10、石基片上片都是在蓝宝石基片上制成。制成。2021-11-20如何如何发出发出白光呢？白光呢？ led led只能发出蓝、绿、黄、只能发出蓝、绿、黄、红四种颜色的光。要发出白光红四种颜色的光。要发出白光需要用互补原理产生白光需要用互补原理产生白光 目前采用蓝光芯片激发黄目前采用蓝光芯片激发黄色色 (yag (yag yttrium aluminum garnet 钇钇铝柘榴石铝柘榴石 ) )荧荧光粉来制造光粉来制造. . 专利被专利被日本日本( (日亚日亚) )绑住，白光价钱最绑住，白光价钱最高高. .色坐标色坐标2021-11-20（5 5）ledled灯的寿命灯的寿命？ led led灯的寿

11、命在灯的寿命在100000100000小时以上；小时以上； 环境温度高于环境温度高于8080度会显著减低使用寿命；度会显著减低使用寿命； ledled有正负极性分别有正负极性分别, ,如果正负极接如果正负极接 错点亮可能会造成错点亮可能会造成ledled灯泡烧毁；灯泡烧毁； 使用电压过高或是电流过大使用电压过高或是电流过大,led,led会会 产生逆向电流造成二极体雪崩而烧毁。产生逆向电流造成二极体雪崩而烧毁。2021-11-20缺点：缺点：i.i.热影响较大热影响较大j.j.具有衰减性具有衰减性k.k.易受静电损伤易受静电损伤（6）led的基本特点的基本特点a.a.体积小体积小 b.b.寿命

12、长寿命长 c.c.驱动电压低驱动电压低 d.d.耗电量低耗电量低 e.e.反应速率快反应速率快f.f.耐震性好耐震性好g.单单色性佳色性佳h.无无污污染染优优点点2021-11-20a.指示灯指示灯b.汽车光源汽车光源c.交通信号灯交通信号灯d.显示看板显示看板e.背光源背光源（7）led的应用范围的应用范围f.特殊光源特殊光源g.普通灯饰普通灯饰h.激光唱机激光唱机i.光通信光通信k.农业、渔业农业、渔业2. led产业产业背景及背景及产业链产业链（1 1）ledled产业背景产业背景芯片芯片- - 封装封装- - 应用应用2021-11-20（2 2）ledled的产业链的产业链上游上游：

13、外延片生产 中游中游：芯片制造、芯片封装下游：下游：led应用 led产业链产业链 led产业链产业链大致可分大致可分为为五部分：原材料，五部分：原材料，led上游上游产业产业，led中游中游产业产业，led下游下游产业产业，测试仪测试仪器和生器和生产设备产设备。1、原材料、原材料 led的原材料包括的原材料包括衬衬底材料底材料砷砷化化镓镓、氮氮化化铝铝、磷化磷化镓镓、磷、磷砷砷化化镓镓、铟镓铝铟镓铝磷、磷、铟镓氮铟镓氮等。等。它们它们大部分是大部分是iiiv族化合物半族化合物半导导体体单单晶，生晶，生产产工工艺艺比比较较成熟。原材料的成熟。原材料的纯纯度一般都要在度一般都要在6n以上以上 2

14、、led上游上游产业产业 主要是指主要是指led发发光材料外延制造和芯片制造。由于外延工光材料外延制造和芯片制造。由于外延工艺艺的的高度高度发发展，器件的主要展，器件的主要结构结构如如发发光光层层、限制、限制层层、缓缓冲冲层层、反射、反射层层等均已在外延工序中完成，芯片制造主要是做正、等均已在外延工序中完成，芯片制造主要是做正、负电极负电极和完成和完成分割分割检测检测。 3 3、ledled中游产业中游产业 是指是指ledled器件封装产业。根据用于现实、照明、通信等不同器件封装产业。根据用于现实、照明、通信等不同场合，封装出不同颜色、不同形状的品种繁多的场合，封装出不同颜色、不同形状的品种繁

15、多的ledled发光器件。发光器件。4、led下游下游产业产业 是指是指应应用用led作作为显为显示或照明器件后形成的示或照明器件后形成的产业产业。主要的。主要的应应用用产业产业有有led显显示示屏屏、led交通信交通信号号灯、灯、led航航标标灯、灯、 led景景观观灯灯饰饰、液晶背光源、液晶背光源、led车车灯、灯、led特殊照明等。特殊照明等。水立方景观照明2021-11-20外延工艺：外延工艺：衬底 结构设计 缓冲层生长 n型层生长 发光层生长 p型层生长 退火 检测 外延片芯片工艺芯片工艺：外延片 设计、加工掩模版 光 刻 离子刻蚀 n型电极 p型电极 划片 分检 包装封装工艺：封装

16、工艺：扩晶 固晶 烘烤 焊线 封胶 前切脚 排测 后切脚 测试 包装2021-11-20常见几种芯片常见几种芯片 目前是以蓝光目前是以蓝光ledled为主为主，未来，未来 厂商要走向白光厂商要走向白光ledled以及以及可可 光光ledled几个方面发展。几个方面发展。 高功高功紫外光紫外光(ingan)led 、 高高蓝绿光蓝绿光(ingan)、绿光、绿光led 、 单一半导体型白光单一半导体型白光(ingan) led2021-11-20各種各種白色白色光源光源特性特性比較比較2021-11-20全彩全彩特殊应用特殊应用白色白色特种光源特种光源室外室外光源光源室内室内方向性方向性室内室内普

17、通光源普通光源冷白光源冷白光源led暖白光源暖白光源led year 2007 mid.hb-led & ssl 主要应用示例及演进趋势主要应用示例及演进趋势2021-11-20發光效率(lm/w )201040601996 1998 2000 2002 2004 2006指 示 燈 、 信號 燈 、 led顯 示 器彩 色 手 機之 背 光 源照 相 手 機輔 助 光 源一 般 照 明lcd背 光 源車 外 光 源車 內 光 源車 用 顯 示器 背 光 源特 殊 照 明發光效率(lm/w )20104060發光效率(lm/w )發光效率(lm/w )20104060201040601

18、996 1998 2000 2002 2004 2006指 示 燈 、 信號 燈 、 led顯 示 器彩 色 手 機之 背 光 源照 相 手 機輔 助 光 源一 般 照 明lcd背 光 源車 外 光 源車 內 光 源車 用 顯 示器 背 光 源特 殊 照 明1996 1998 2000 2002 2004 2006指 示 燈 、 信號 燈 、 led顯 示 器彩 色 手 機之 背 光 源照 相 手 機輔 助 光 源一 般 照 明lcd背 光 源車 外 光 源車 內 光 源車 用 顯 示器 背 光 源特 殊 照 明指 示 燈 、 信號 燈 、 led顯 示 器彩 色 手 機之 背 光 源照 相

19、手 機輔 助 光 源一 般 照 明lcd背 光 源車 外 光 源車 內 光 源車 用 顯 示器 背 光 源特 殊 照 明指 示 燈 、 信號 燈 、 led顯 示 器彩 色 手 機之 背 光 源照 相 手 機輔 助 光 源一 般 照 明lcd背 光 源車 外 光 源車 內 光 源車 用 顯 示器 背 光 源特 殊 照 明指 示 燈 、 信號 燈 、 led顯 示 器指 示 燈 、 信號 燈 、 led顯 示 器彩 色 手 機之 背 光 源彩 色 手 機之 背 光 源照 相 手 機輔 助 光 源照 相 手 機輔 助 光 源一 般 照 明一 般 照 明lcd背 光 源lcd背 光 源車 外 光 源

20、車 外 光 源車 內 光 源車 內 光 源車 用 顯 示器 背 光 源車 用 顯 示器 背 光 源特 殊 照 明特 殊 照 明白光白光应应用用发发展展趋势趋势2021-11-20led及及ssl半导体照明半导体照明 全球知名企业全球知名企业cree & cotco 华刚华刚2021-11-20三三(4)led(4)led产品应用图例产品应用图例u建筑建筑u景观装饰景观装饰u显示屏显示屏u背光源背光源u交通信号交通信号u指示指示u汽车照明等汽车照明等 2021-11-20功率型led制造的上海通用别克君威概念车灯，跑车试验 ledled车灯在汽车上的广泛使用车灯在汽车上的广泛使用2021

21、-11-20led景观照明景观照明与显示与显示2021-11-202021-11-20白色led照明灯地砖灯礼品灯手电筒2021-11-202021-11-20 太阳能太阳能led led 庭院景观庭院景观lv饭店日本企业公司2021-11-20道路安全警示太阳能交通信号太阳能led路灯2021-11-20led灯条2021-11-203. 3. 国内外扶持国内外扶持ledled产业的政策和现状产业的政策和现状2021-11-20(1)、各国和地区政府计划、各国和地区政府计划 日本日本“2121世纪光计划世纪光计划” 美国美国“国家半导体照明研究计划国家半导体照明研究计划”估计估计1010年后

22、相关产业年后相关产业 将达将达500500亿美元亿美元 欧盟欧盟“彩虹计划彩虹计划” 韩国韩国“gangan半导体开发计划半导体开发计划” 我国台湾地区我国台湾地区“次世代照明光源开发计划次世代照明光源开发计划” 20032003年年6 6月启动月启动“国家半导体照明工程国家半导体照明工程” ” ：v 科技部、信息产业部等科技部、信息产业部等8 8个部门和个部门和1616家地方政府参与；家地方政府参与；v 1515家研究机构和家研究机构和5050多家企业。多家企业。2021-11-20系列讲座-led ledled产业是世界未来产业是世界未来2020年内最具有发展前景的朝阳产业。年内最具有发展

23、前景的朝阳产业。 20092009世界总产值约为世界总产值约为540540亿美元，亿美元，20102010年超过年超过700700亿美元。亿美元。 中国中国ledled产业总值大约占世界的产业总值大约占世界的33%33%。20102010年年12601260亿。亿。 台湾的台湾的ledled产产值产产值20092009就接近就接近9090亿美元。亿美元。 中国政府把发展中国政府把发展ledled绿色光源产业作为国家重大发展战略。绿色光源产业作为国家重大发展战略。 广东省（广东广东省（广东20102010年年853853亿亿,67.7%),67.7%) 也把半导体也把半导体ledled绿色照绿色

24、照 明产业作为政府十二五规划的重要内容，并在政策、资金、明产业作为政府十二五规划的重要内容，并在政策、资金、 项目等多方面将给与大力扶持。项目等多方面将给与大力扶持。（2）、）、国内国内外外led产业现状产业现状2021-11-20世界世界ledled产业分布产业分布2021-11-20世界主要led企业2021-11-20国家的几个主要led产业基地2021-11-20中国大陆的led重点企业2021-11-202021-11-20系列讲座-led（3）、江）、江门门市周市周边边城市城市led发发展展状况状况中山市：中山市：2009年全市年全市led及相关配套产业实现产值及相关配套产业实现产

25、值65亿元，增速达亿元，增速达30%. 封装企封装企业规模继续保持较快增长，照明产品及应用取得较大进展，并拥有了较强的市场业规模继续保持较快增长，照明产品及应用取得较大进展，并拥有了较强的市场优势，产业规模仅次于深圳居全省第二。优势，产业规模仅次于深圳居全省第二。佛山市佛山市：是国内重要的传统照明光源生产与研发基地，：是国内重要的传统照明光源生产与研发基地，2009年产值超年产值超100亿元，拥亿元，拥有庞大的照明产业集群，目前相关上中下游企业超过有庞大的照明产业集群，目前相关上中下游企业超过400家，电光源产业的高新技家，电光源产业的高新技术企业达术企业达45家，占全市高新企业总数的家，占全

26、市高新企业总数的9.5%; 深深圳圳市：市：2009年年led产业产值产业产值突破突破200亿亿元，同比增元，同比增长长超超过过30%2021-11-20（4 4）. . 江门市的优势与劣势江门市的优势与劣势服务内容服务内容2021-11-20 现有企业：近现有企业：近300家，已形成较为完整的产业链家，已形成较为完整的产业链2010年：电子信息产业产值超年：电子信息产业产值超137亿元亿元2012年：绿色（半导体）光源产业产值达年：绿色（半导体）光源产业产值达300亿元亿元2018年：信息产业实现产值年：信息产业实现产值1000亿元亿元1)1)、良好的产业基础和产业优势、良好的产业基础和产业

27、优势 江门市的优势江门市的优势 建设广东省（江门）绿色（半导体）光源产业建设广东省（江门）绿色（半导体）光源产业基地，核心园区基地，核心园区4平方公里平方公里 江门市信息产业化和工业化融合实施方案江门市信息产业化和工业化融合实施方案2021-11-20 珠江三角洲地区改革发展规划纲要珠江三角洲地区改革发展规划纲要(2008-2020(2008-2020年年) )： 重点发展新型平板显示、半导体照明等产业；加强行业重点发展新型平板显示、半导体照明等产业；加强行业 公共技术平台建设和创新服务体系建设公共技术平台建设和创新服务体系建设江门市自主创新总体规划实施方案江门市自主创新总体规划实施方案： 加

28、快发展绿色（半导体）光源产业，加快检测中心建设加快发展绿色（半导体）光源产业，加快检测中心建设江门半导体绿色照明产业化发展规划江门半导体绿色照明产业化发展规划： 将江门市打造成为国内和国际半导体绿色照明产业核心将江门市打造成为国内和国际半导体绿色照明产业核心 集聚区，集聚区，20182018年半导体绿色照明产业规模超过年半导体绿色照明产业规模超过10001000亿元亿元2)2)、产业扶持政策、产业扶持政策江门市的优势江门市的优势2021-11-20 研究生：研究生：稀土发光材料、大功率白光稀土发光材料、大功率白光led材料、材料、薄膜芯片材料等相关研究方向薄膜芯片材料等相关研究方向 本科本科/

29、大专生：大专生：应用物理光电子、电子信息工程应用物理光电子、电子信息工程(光电工程）专业，培养光电子材料与器件、光电工程）专业，培养光电子材料与器件、led芯芯片、片、led封装、光电检测、光电显示、光机电一体化封装、光电检测、光电显示、光机电一体化等领域专门人才，满足珠三角乃至全国急需的等领域专门人才，满足珠三角乃至全国急需的led绿绿色照明光电子产业的工程技术人才色照明光电子产业的工程技术人才 人才培养特色：人才培养特色：led上游产品上游产品led封装中游产封装中游产品品led下游工程下游工程人才培养人才培养- - 江门市江门市”十百千万十百千万“人才计划人才计划五邑大学的优势五邑大学的

30、优势2021-11-20 正在建设正在建设“国家国家（江门）半导体光电检测重点实验室（江门）半导体光电检测重点实验室”和和“江门市绿色（半导体）光源江门市绿色（半导体）光源ledled研究院研究院” 支持平板显示、半导体照明材料等研究支持平板显示、半导体照明材料等研究 支持相关企业支持相关企业ledled芯片开发与封装、半导体发光材芯片开发与封装、半导体发光材料、集成电路封装测试等研发和生产料、集成电路封装测试等研发和生产 五邑大学的优势五邑大学的优势2021-11-20 江门市最新出台的江门市最新出台的江门市高新技术产业开发区江门市高新技术产业开发区led产业产业发展优惠暂行办法发展优惠暂行

31、办法优惠措施，吸引了一批海内外优惠措施，吸引了一批海内外led业界知业界知名企业的关注，一批规模较大的投资项目正在洽谈落实中。名企业的关注，一批规模较大的投资项目正在洽谈落实中。 江门江门led产业起步早，已基本形成从外延、芯片、封装、产业起步早，已基本形成从外延、芯片、封装、应用的由上游到下游的较完整的产业链。应用的由上游到下游的较完整的产业链。2021-11-20 20101 1月月2424日，由中国电子技术标准化研究所、工业和信息化部半导体日，由中国电子技术标准化研究所、工业和信息化部半导体照明技术标准化工作组等联合主办的照明技术标准化工作组等联合主办的20102010年全国半导体照明电

32、子行业标准年全国半导体照明电子行业标准发布及宣传贯彻大会在广东省江门市召开，标志着我国发布及宣传贯彻大会在广东省江门市召开，标志着我国ledled产业发展进入产业发展进入一个新的历史时期。一个新的历史时期。 后续又有部分标准出台。后续又有部分标准出台。 新出台的新出台的9 9项国家标准项国家标准半导体光电子器件功率发光二极管空白详细规范半导体光电子器件功率发光二极管空白详细规范、半导体发光二极管测试方法半导体发光二极管测试方法、氮化镓基发光二极管用蓝宝石衬底片氮化镓基发光二极管用蓝宝石衬底片、半导体发光二极管用荧光粉半导体发光二极管用荧光粉、功率半导体发光二极管芯片技术规范功率半导体发光二极管

33、芯片技术规范、半导体发光二极管芯片测试方法半导体发光二极管芯片测试方法、半导体光电子器件小功率发光二极管空白详细规范半导体光电子器件小功率发光二极管空白详细规范、半导体发光二极管产品系列型谱半导体发光二极管产品系列型谱、ledled照明名词术语照明名词术语 （5）led标准标准2021-11-20二、二、ledled制造技术概况制造技术概况2021-11-20系列讲座-led13主要内容主要内容4led芯片的制造技芯片的制造技术概术概括括led芯片封装制造工芯片封装制造工艺概艺概括括led应应用用产产品品开发开发技技术概术概括括led应应用用产产品的品的类类型和市型和市场场5led应应用用开发

34、对产业发开发对产业发展的影展的影响响22021-11-20系列讲座-led1. led芯片的制造技芯片的制造技术概术概括括 ledled外延设备外延设备 ledled芯片制造设备芯片制造设备 ledled芯片结构芯片结构2021-11-20系列讲座-ledled芯芯片片工工艺艺流流程程图图2021-11-20（1 1）.led.led芯片外延设备芯片外延设备2021-11-20磊晶设备mocvd (metal organic chemical vapor deposition) 金属有机化学气相沉积金属有机化学气相沉积2021-11-20 1968 1968年由洛克威尔公司提出来的一项制备化合

35、物半导体年由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单品薄膜的新技术mocvdmocvd（meltal-organic chemical vapor meltal-organic chemical vapor depositiondeposition）诞生）诞生 。 生产生产外延片外延片的技术要求极高、难度极大。目前多数企业的技术要求极高、难度极大。目前多数企业生产生产ledled外延片都采用外延片都采用mocvdmocvd这一专业设备。这一专业设备。 设备集精密机械、半导体材料、真空电子、流体力学、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

36、光学、化学、计算机多学科为一体. . 技术集成度高，尖端光技术集成度高，尖端光电子专业设备。电子专业设备。mocvd2021-11-20mocvd的产能 一台一台mocvd月产外延片月产外延片2000片；片； 真明丽公司现有真明丽公司现有19台台mocvd，其月产能可达，其月产能可达30000多片；多片； 真明丽计划将引进真明丽计划将引进60台台mocvd，届时一个月生产，届时一个月生产120000片外延片！片外延片！2021-11-20ledled产业链条的上游部分外延片的制程产业链条的上游部分外延片的制程外延片的生成制作过程非常复杂。外延片的生成制作过程非常复杂。alal2 2o o3 3

37、衬底放入外延炉，通衬底放入外延炉，通入入，族金属元素的烷基化合物（族金属元素的烷基化合物（甲基或乙基化物）甲基或乙基化物）蒸汽蒸汽与非金属（与非金属（或或族金属元素）的氢化物族金属元素）的氢化物（或烷基物）（或烷基物）气体，气体，在高温下，发生热解发应，生成在高温下，发生热解发应，生成-或或-族化合物沉积族化合物沉积在衬底上，生长出厚度为几微米的化合物半导体外延层。在衬底上，生长出厚度为几微米的化合物半导体外延层。长有外延层的长有外延层的gangan片也就是常称的外延片，长完外延片，对片也就是常称的外延片，长完外延片，对外延片做测试，符合要求的就是良品，其余为不良品（外延片做测试，符合要求的就

38、是良品，其余为不良品（电压电压偏差很大，波长偏短或偏长等偏差很大，波长偏短或偏长等）。）。2021-11-20 mocvd内部反应过程 族的(ch3)3ga tmga (三甲基镓) 、(ch3)3in tmin (三甲基铟)等，与族特殊气体如：ash3 (arsine) 砷化氢、ph3 (phosphine)磷化氢、nh3等。 通过特殊载体气流送到高温的gaas晶片、人造蓝宝石等晶片上，在reactor反应器內的高温下，這些材料发生化学反应，並使反应物沉积在晶片上，而得到磊晶片上形成一层半导体结晶膜。mocvdmocvd反應原理反應原理2021-11-20recipe（处处方）方） mocvd

39、设备设备 = 磊晶結果磊晶結果 基本化基本化学反应学反应式：式：四元 tmga(g) + ash3(g) gaas(s) +ch4(g) 蓝光tmga(g) + nh3(g)gan(s)+ch4(g)+n2(g)+h2(g)2021-11-20mocvdmocvd设备设备及及其其系統系統ppppppppppph2n2pumpscrubberexhaustnh3sih4v-maniii-manup-carrierlow-carrierventtmgtmatmicp mg2valvecheck valvemfcpressureregulator反应腔reactor气体传输系統gas mixing

40、system电控系統 e -control unitcooling unitheater unittemp. control unitpressure control unitglovebox后端管路抽气系統exhaust systemfilterbutterfly valvevacuum pumpgas supplypowercontrol computerplc slcsafety control system cooling supply气体探测器气体探测器2021-11-20mocvd 薄膜生长过程boundary layersurface diffusionand reactioni

41、ncorporationand growthch4 =ch3 + hn*+n*=n2wafer surfacemass transferby diffusionhhhnch3gach3ch3precursordecomposition-radicaladsorptionch3ch3-radicalhhhngach3ch3ch3h2h2h2h2gas phase2021-11-20（2 2）、）、ledled芯片的制备芯片的制备2021-11-20芯片制程芯片制程一：芯片前段制程一：芯片前段制程 1.化学区清洗和湿法刻蚀制程化学区清洗和湿法刻蚀制程：用化学药品对晶片进行有机：用化学药品对晶片进行

42、有机 物和其它颗粒的去除，以及有些膜层的化学腐蚀物和其它颗粒的去除，以及有些膜层的化学腐蚀 2.蒸镀和干法蚀刻制程蒸镀和干法蚀刻制程：在晶片上制作可以导入电流的引线：在晶片上制作可以导入电流的引线电极。电极。 3.黄光室制程黄光室制程：利用光刻胶的特性把图形转移到晶片上。：利用光刻胶的特性把图形转移到晶片上。二：芯片后段制程二：芯片后段制程 点测：点测：将每个将每个led器件的特性进行量测器件的特性进行量测(vf iv d ir) 研磨切割：研磨切割：2”外延片约切割成外延片约切割成20,000个至个至50,000个个led器件器件 分类：分类：将特性一样的将特性一样的led器件分成同一类器件

43、分成同一类 目检目检：将外观异常的：将外观异常的led器件挑除器件挑除2021-11-20真明丽晶片厂真明丽晶片厂2021-11-20 led完整产业链条分为完整产业链条分为led外延片、外延片、led芯片、芯片、led封装、封装、led应用。应用。 晶片厂成立于晶片厂成立于2008年，公年，公司所有技术人员司所有技术人员120人人（比例（比例1/3)。 公司拥有千级无尘室公司拥有千级无尘室500平方米，万级无尘室平方米，万级无尘室3500平方米，配备有世界先进平方米，配备有世界先进的生产设备。的生产设备。 如：如：mocvd、x-ray、pl、可见光光谱仪、可见光光谱仪、icp、pecvd、

44、激光切割机、激光切割机、进口金相显微镜等等。进口金相显微镜等等。 2021-11-20主要设备主要设备 mocvd（有有机气机气相外延相外延设备）设备） icp-rie（电（电感偶合等感偶合等离离子刻子刻蚀机）蚀机） pecvd （等等离离子薄膜沉子薄膜沉积设备）积设备） 高精度曝光高精度曝光机机 等等离离子薄膜蒸發台子薄膜蒸發台 高精度激光划片高精度激光划片机机 研磨机研磨机2021-11-20 icp-rie（电（电感感耦合耦合反应反应等等离离子子刻刻蚀机）蚀机）2021-11-20 pecvd2021-11-20高高精精度度曝曝光光机机2021-11-20等离子等离子薄膜薄膜蒸发台蒸发台

45、2021-11-20各种大宗气体设备各种大宗气体设备 除除mocvd等设备外，还配备有等设备外，还配备有生产所需的各种大宗气体设备，生产所需的各种大宗气体设备，如氮气、氨气、氢气等等。如氮气、氨气、氢气等等。2021-11-20等等离子离子薄膜車間薄膜車間pecvdpecvd研磨切割車間研磨切割車間2021-11-20（3 3）发光二极管及芯片基本结构）发光二极管及芯片基本结构l球透镜球透镜环氧树脂环氧树脂p p层层有源层有源层n n层层发光区发光区(a)(a)正面发光型正面发光型微透镜微透镜p p型限制层型限制层有源层有源层波导层波导层n n型限制层型限制层(b)(b)侧面发光型侧面发光型2

46、021-11-20 提高白光芯片光效的方法提高白光芯片光效的方法109108107106104103102101112109110111105109108107106104103102101212109110111105专利保护的背反射镜的示意图专利保护的背反射镜的示意图2021-11-20 ledled分类分类1、 按发光管发光颜色分按发光管发光颜色分 按发光管发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿按发光管发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和和 纯绿）、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。纯绿）、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或

47、三种颜色的芯片。2 按发光管出光面特征分按发光管出光面特征分 按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。安装用微型管等。 3 按发光二极管的结构分按发光二极管的结构分 按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。封装及玻璃封装等结构。 4 按发光强度和工作电流分按发光强度和工作电流分 、普通亮度的、普通亮度的ledled（发光强度（发光强度100mcd100mcd）；）； 、高亮度发光二极管。（发

48、光强度、高亮度发光二极管。（发光强度1010100mcd 100mcd ）；）； 、一般、一般ledled的工作电流在十几的工作电流在十几mama至几十至几十mama，而低电流，而低电流ledled的工作电流在的工作电流在 2ma2ma以下。以下。2021-11-20系列讲座-led 1 产品封装结构类型产品封装结构类型 2 引脚式封装引脚式封装 3 表面贴装封装表面贴装封装 4 功率型封装功率型封装 led光谱光谱 2. led芯片封装制造工芯片封装制造工艺概艺概括括2021-11-2084led封装形式: led封装形式可以说是五花八门，根据不同的应用场合采用相应的外形尺寸，散热对策和出光

49、效果。led按封装形式分类有lamp-led、top-led、side-led、smd-led、high-power-led等。led封装任务: 是将外引线连接到led芯片的电极上，同时保护好led芯片，并且起到提高光取出效率的作用。关键工序有装架、压焊、封装。2021-11-20系列讲座-led2021-11-20led 封装设备全自动固晶机全自动焊线机2021-11-20多晶圆环固晶机全自动焊线机2021-11-202021-11-20全自动贴片机2021-11-20全自动回流焊机点点胶胶机机2021-11-203. led应应用用产产品品开发开发技技术概术概括括（1）led产产品品应应用

50、的用的种类种类 （2）led产产品品开发应开发应用中的几大技用中的几大技术难题术难题 （3）led产产品品开发开发的新技的新技术应术应用用 2021-11-2093（1）led产品封装类型1）直插式led产品的封装2）数码管类产品的封装3）大功率led产品的封装2021-11-2094led封装的种类2021-11-2095led构造2021-11-20962021-11-2097smd led生产流程2021-11-2098数码管 led生产流程 2021-11-20992021-11-20100led封装的主要技术工艺1）固晶工艺；2）焊线工艺；3）调胶工艺；4）胶封工艺；5）调色工艺；无

51、无论哪个论哪个工工艺艺，都需要根据，都需要根据你你制制备产备产品的需求品的需求来进来进行工行工艺艺设计设计和和调试调试。2021-11-20ledled产品开发应用中的几大技术难题产品开发应用中的几大技术难题 2021-11-20大功率芯片的贴片技术与稳定性问题；大功率芯片的贴片技术与稳定性问题；温度引起的量子效率降低问题；温度引起的量子效率降低问题；荧光粉的封装与质量稳定问题；荧光粉的封装与质量稳定问题；光学设计与散热问题；光学设计与散热问题；驱动电路的耐久性问题；驱动电路的耐久性问题；综合性能设计问题。综合性能设计问题。2021-11-202021-11-202021-11-20散热问题2

52、021-11-20ledled产品开发的新技术应用产品开发的新技术应用 （1 1）光机电一体化设计；）光机电一体化设计；（2 2）大功率贴片技术与稳定性设计；）大功率贴片技术与稳定性设计；（3 3）光污染控制问题；）光污染控制问题；（4 4）智能化设计；）智能化设计；（5 5）大尺寸背光源与直接贴片；）大尺寸背光源与直接贴片；（6 6）光通信与特出光源替代。）光通信与特出光源替代。2021-11-201.1.室内装饰与照明室内装饰与照明4. led应应用用产产品的品的类类型和市型和市场场2021-11-202021-11-202021-11-202021-11-202.2.外部景观与显示外部景

53、观与显示2021-11-202021-11-202021-11-203.3.路灯路灯2021-11-20系列讲座-led 2021-11-202021-11-202021-11-202021-11-202021-11-20系列讲座-led4. 4. 背光源背光源2021-11-202021-11-202021-11-20大功率白光led技术2021-11-20紫外紫外led激发白激发白光光源光光源三基色白光光源三基色白光光源蓝光蓝光led激发白光激发白光光源光源2021-11-202021-11-20大功率贴片大功率贴片2021-11-202021-11-20系列讲座-led5. led应应用

54、用开发对产业发开发对产业发展的影展的影响响各国及地区半导体照明研发计划表各国及地区半导体照明研发计划表 （单位：（单位：lm/w） 国家国家/地区地区 2002年年 2005年年 2007年年 2008年年 2010年年 2012年年 2020年年 美国美国 2070150200日本日本 150欧盟欧盟 中国台湾地区中国台湾地区 40韩国韩国 80中国中国 100150-2002021-11-20全球全球ledled市场规模与增长率市场规模与增长率 单位：百万美元单位：百万美元 0200040006000800010000120001400016000200120022003200420052

55、00620072008200920102011-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%规模规模增长率增长率手机背光手机背光带动增长带动增长手机背光手机背光增长放缓增长放缓新应用推动新应用推动新一波增长新一波增长n在在20082008年，年，nbnb背光源、汽车照明市场、背光源、汽车照明市场、ledled路灯等新应用将持续带动路灯等新应用将持续带动ledled产业成长。产业成长。预期在预期在20102010年以后，将由半导体照明应用为年以后，将由半导体照明应用为ledled带来另一波成长的契机。带来另一波成长的契机。2021-11-20 全球白炽灯禁用时间表全球白炽灯禁用时间表国家和

56、地区国家和地区预计禁用时间预计禁用时间情况介绍情况介绍预估替代形预估替代形式式澳大利亚澳大利亚 2009年停止生年停止生产，最晚在产，最晚在2010年年逐步禁止使用传统逐步禁止使用传统的白炽灯。的白炽灯。 澳洲于澳洲于2007年年2月月20日宣布，日宣布，2009年开始停止生产年开始停止生产耗电灯具。最晚在耗电灯具。最晚在2010年开始逐步禁止使用传统的白炽年开始逐步禁止使用传统的白炽灯，将制定相关鼓励政策技术规定。灯，将制定相关鼓励政策技术规定。灯泡状荧光灯泡状荧光灯、灯、省电日光灯省电日光灯（cfl）、）、led照明灯照明灯具、具、t5荧光灯管、荧光灯管、oled照明等照明等台湾台湾 规划

57、规划2010年开年开始执行白炽灯禁产始执行白炽灯禁产政策，政策，2012年全面年全面禁产。禁产。 经济部能源局在行政院产业科技策略会议中宣布，经济部能源局在行政院产业科技策略会议中宣布，将在将在2009年第一季全面淘汰白炽灯泡，改用年第一季全面淘汰白炽灯泡，改用led照明，照明，预计预计2010年起陆续停产白炽灯，年起陆续停产白炽灯，2012年底将全面停止使年底将全面停止使用白炽灯泡。用白炽灯泡。日本日本 到到2012年止，年止，停止制造并销售高停止制造并销售高能耗白炽灯。能耗白炽灯。 政府决定到政府决定到2012年为止，停止制造并销售高能耗白年为止，停止制造并销售高能耗白炽灯泡，东芝照明技术

58、决定，在炽灯泡，东芝照明技术决定，在2010年之前停产普通白年之前停产普通白炽灯泡，关闭全部生产线。今后将以灯泡状荧光灯和炽灯泡，关闭全部生产线。今后将以灯泡状荧光灯和led照明灯节能产品取代白炽灯。照明灯节能产品取代白炽灯。美国美国 2012年年1月到月到2014年年1月。大多数月。大多数白炽灯泡将于白炽灯泡将于2014年在美国市场上禁年在美国市场上禁止销售。止销售。 2007能源独立和安全法案能源独立和安全法案（energy independence and security acth.r.6).该法案规定，从该法案规定，从2012年到年到2014年间，美国要逐步淘汰年间，美国要逐步淘汰4

59、0w、60w、75w及及100w白炽白炽灯泡，以节能灯泡取代替换。灯泡，以节能灯泡取代替换。2021-11-20中国中国发改委预计发改委预计10年内禁年内禁用（禁售）白炽灯用（禁售）白炽灯中国的国家发展改革委员会已与联合国开发计划书、全中国的国家发展改革委员会已与联合国开发计划书、全球环境基金合作共同开展球环境基金合作共同开展“中国逐步淘汰白炽灯、加快中国逐步淘汰白炽灯、加快推广节能灯专案，支持研究编制推广节能灯专案，支持研究编制中国逐步淘汰白炽灯、中国逐步淘汰白炽灯、加快推广节能灯行动计划加快推广节能灯行动计划。目前，青岛市发改委于日前。目前，青岛市发改委于日前下发通知，要求各区、市政府、各

60、部门，市直各单位各下发通知，要求各区、市政府、各部门，市直各单位各大宾馆饭店、商场、写字楼、学校、医院、大型工厂企大宾馆饭店、商场、写字楼、学校、医院、大型工厂企业等大力推广使用节能灯，到业等大力推广使用节能灯，到2010年以前停用白炽灯。年以前停用白炽灯。欧盟各国欧盟各国 （英国）（英国） 欧洲联盟欧洲联盟9月起禁止月起禁止销售销售100瓦传统灯泡，瓦传统灯泡，2012起禁用所有瓦数起禁用所有瓦数的传统灯泡。的传统灯泡。欧盟零售商欧盟零售商2008年开始停卖年开始停卖150瓦灯泡，瓦灯泡，2009年将停卖年将停卖60瓦灯泡。如：英国零售卖场瓦灯泡。如：英国零售卖场2009年一开张，就停止年一开张，就停止10