LED芯片基礎(chǔ)知識普及

50年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光線的基本知識，1962年，通用電氣公司的尼克?何倫亞克（Nick HolonyakJr.）開發(fā)出第一種實(shí)際應(yīng)用的可見光發(fā)光二極管。LED是英文light emitting diode（發(fā)光二極管）的縮寫，它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，即固體封裝，所以能起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。

最初LED用作儀器儀表的指示光源，后來各種光色的LED在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。以12英寸的紅色交通信號燈為例，在美國本來是采用長壽命、低光效的140瓦白熾燈作為光源，它產(chǎn)生2000流明的白光。經(jīng)紅色濾光片后，光損失90%，只剩下200流明的紅光。而在新設(shè)計(jì)的燈中，Lumileds公司采用了18個紅色LED光源，包括電路損失在內(nèi)，共耗電14瓦，即可產(chǎn)生同樣的光效。汽車信號燈也是LED光源應(yīng)用的重要領(lǐng)域。

二、LED芯片的原理

LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時候，它們之間就形成一個“P-N結(jié)”。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結(jié)的材料決定的。

三、主要芯片廠商

德國的歐司朗,美國的流明、CREE、AXT，臺灣的廣稼、國聯(lián)（FPD）、鼎元（TK）、華汕（AOC）、漢光（HL）、艾迪森、光磊（ED），韓國的有首爾，日本的有日亞、東芝，大陸的有大連路美、福地、三安、杭州士蘭明芯、仿日亞等它們都是大家耳熟能詳?shù)男酒?yīng)商，下面根據(jù)產(chǎn)地細(xì)分下。

臺灣LED芯片廠商：晶元光電（Epistar）簡稱：ES、（聯(lián)詮、元坤，連勇，國聯(lián)），廣鎵光電（Huga），新世紀(jì)（Genesis Photonics），華上（Arima Optoelectronics）簡稱：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）簡稱：TK，曜富洲技TC，燦圓（FormosaEpitaxy），國通，聯(lián)鼎，全新光電（VPEC）等。華興（Ledtech Electronics）、東貝（UnityOptoTechnology）、光鼎（ParaLight Electronics）、億光（Everlight Electronics）、佰鴻（Bright LED Electronics）、今臺（King bright）、菱生精密（Lingsen Precision Industries）、立基（Ligitek Electronics）、光寶（Lite-On Technology）、宏齊(HARVATEK)等。

大陸LED芯片廠商：三安光電簡稱（S）、上海藍(lán)光（Epilight）簡稱（E）、士蘭明芯（SL）、大連路美簡稱（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。

國外LED芯片廠商：CREE，惠普（HP），日亞化學(xué)（Nichia），豐田合成，大洋日酸，東芝、昭和電工（SDK），Lumileds，旭明（Smileds），Genelite，歐司朗（Osram），GeLcore，首爾半導(dǎo)體等，普瑞，韓國安螢（Epivalley）等

四、LED芯片的分類

1.MB芯片定義與特點(diǎn)

定義：MetalBonding(金屬粘著）芯片；該芯片屬于UEC的專利產(chǎn)品。特點(diǎn)：

（1）采用高散熱系數(shù)的材料---Si作為襯底，散熱容易。

Thermal Conductivity

GaAs：46W/m-KGaP：77W/m-K

Si：125～150W/m-K

Cupper：300~400W/m-k

SiC：490W/m-K

（2）通過金屬層來接合(waferbonding)磊晶層和襯底，同時反射光子，避免襯底的吸收。

（3）導(dǎo)電的Si襯底取代GaAs襯底，具備良好的熱傳導(dǎo)能力(導(dǎo)熱系數(shù)相差3~4倍)，更適應(yīng)于高驅(qū)動電流領(lǐng)域。

（4）底部金屬反射層，有利于光度的提升及散熱。

（5）尺寸可加大，應(yīng)用于Highpower領(lǐng)域，eg：42milMB。

2.GB芯片定義和特點(diǎn)

定義：GlueBonding(粘著結(jié)合）芯片；該芯片屬于UEC的專利產(chǎn)品。特點(diǎn)：

（1）透明的藍(lán)寶石襯底取代吸光的GaAs襯底，其出光功率是傳統(tǒng)AS(Absorbable structure)芯片的2倍以上，藍(lán)寶石襯底類似TS芯片的GaP襯底。

（2）芯片四面發(fā)光，具有出色的Pattern圖。

（3）亮度方面，其整體亮度已超過TS芯片的水平(8.6mil)。

（4）雙電極結(jié)構(gòu)，其耐高電流方面要稍差于TS單電極芯片。

3.TS芯片定義和特點(diǎn)

定義：transparentstructure(透明襯底)芯片，該芯片屬于HP的專利產(chǎn)品。特點(diǎn)：

(1)芯片工藝制作復(fù)雜，遠(yuǎn)高于ASLED。

(2)信賴性卓越。

(3)透明的GaP襯底，不吸收光，亮度高。

(4)應(yīng)用廣泛。

4.AS芯片定義與特點(diǎn)

定義：Absorbablestructure(吸收襯底）芯片；經(jīng)過近四十年的發(fā)展努力，臺灣LED光電業(yè)界對于該類型芯片的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售處于成熟的階段，各大公司在此方面的研發(fā)水平基本處于同一水平，差距不大。

大陸芯片制造業(yè)起步較晚，其亮度及可靠度與臺灣業(yè)界還有一定的差距，在這里我們所談的AS芯片，特指UEC的AS芯片，eg：712SOL-VR,709SOL-VR,712SYM-VR,709SYM-VR等。

特點(diǎn)：

（1）四元芯片，采用MOVPE工藝制備，亮度相對于常規(guī)芯片要亮。

（2）信賴性優(yōu)良。

（3）應(yīng)用廣泛。