LED芯片知识大全：分类,制造,参数

1、LED 芯片知识大全：分类，制造，参数 我们在买灯具的时候，经常会听说LED 芯片，那么，LED 芯片究竟是什么呢？下面就带着大家了解下。LED 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。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

2、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

3、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/A

4、S660nm、HR(超亮红色GaAlAs660nm 、UR(最亮红色GaAlAs660nm 等；四元晶片(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AIGalnP574nmLED 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

5、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

6、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/mK ，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

7、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）及族的有机金属和族的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，

8、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LED PN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

9、、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1.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

10、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

11、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

12、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

13、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

14、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

15、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

16、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 CCD 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

17、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：20008000 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 1.43V。在外界温度升高时，VF 将 下降。 V-

18、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 ：它表示发光管的光谱纯度。 半值角 1/2 和视角：1/2 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