LED 芯片基礎知識專(zhuān)題介紹

一、LED 歷史

50 年前人們已經(jīng)了解半導體材料可產(chǎn)生光線(xiàn)的基本知識，1962 年，通用電氣公司的尼 克?何倫亞克（NickHolonyakJr.）開(kāi)發(fā)出第一種實(shí)際應用的可見(jiàn)光發(fā)光二極管。LED 是英文 light emitting diode（發(fā)光二極管）的縮寫(xiě)，它的基本結構是一塊電致發(fā)光的半導體材料， 置于一個(gè)有引線(xiàn)的架子上，然后四周用環(huán)氧樹(shù)脂密封，即固體封裝，所以能起到保護內部芯 線(xiàn)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(lái)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用，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。以 12 英寸的紅色交通信號燈 為例，在美國本來(lái)是采用長(cháng)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。而在新設計的燈中，Lumileds 公司采用了 18 個(gè)紅色 LED 光源，包括電路損失在內，共耗電 14 瓦，即可產(chǎn)生同樣的光效。 汽車(chē)信號燈也是 LED 光源應用的重要領(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)的半導體器件，它可以直接 把電轉化為光。LED 的心臟是一個(gè)半導體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負 極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹(shù)脂封裝起來(lái)。半導體晶片由兩部分組成， 一部分是 P 型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是 N 型半導體，在這邊主要是電 子。但這兩種半導體連接起來(lái)的時(shí)候，它們之間就形成一個(gè)“P-N 結”。當電流通過(guò)導線(xiàn)作用 于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì )被推向 P 區，在 P 區里電子跟空穴復合，然后就會(huì )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(cháng)也就是光的顏色，是由形成 P-N 結的 材料決定的。

三、主要芯片廠(chǎng)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的芯片供應商，下面根據產(chǎn)地細分下。

臺灣LED芯片廠(chǎng)商：晶元光電（Epistar）簡(jiǎn)稱(chēng)：ES、（聯(lián)詮、元坤，連勇，國聯(lián)），廣鎵光電（Huga），新世紀（Genesis Photonics），華上（Arima Optoelectronics）簡(jiǎn)稱(chēng)：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(jiǎn)稱(chēng)：TK，曜富洲技TC，燦圓（Formosa Epitaxy），國通，聯(lián)鼎，全新光電（VPEC）等。 華興（Ledtech Electronics）、東貝（Unity Opto Technology）、光鼎（Para Light Electronics）、億光（Everlight Electronics）、佰鴻（Bright LED Electronics）、今臺（Kingbright）、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(chǎng)商：三安光電簡(jiǎn)稱(chēng)（S）、上海藍光（Epilight）簡(jiǎn)稱(chēng)（E）、士蘭明芯（SL）、大連路美簡(jiǎn)稱(chēng)（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、深圳世紀晶源、廣州普光、揚州華夏集成、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、晶達光電、深圳方大，山東華光、上海藍寶等。

國外LED芯片廠(chǎng)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，首爾半導體等，普瑞，韓國安螢（Epivalley）等

四、LED 芯片的分類(lèi)

1.MB 芯片定義與特點(diǎn)

定義：Metal Bonding(金屬粘著(zhù)）芯片；該芯片屬于 UEC 的專(zhuān)利產(chǎn)品。 特點(diǎn)：

（1）采用高散熱系數的材料---Si 作為襯底，散熱容易。
Thermal Conductivity
GaAs: 46W/m-K GaP: 77W/m-K
Si: 125～150W/m-K
Cupper:300~400W/m-k
SiC: 490W/m-K

（2）通過(guò)金屬層來(lái)接合(wafer bonding)磊晶層和襯底，同時(shí)反射光子，避免襯底的吸收。

（3）導電的 Si 襯底取代 GaAs 襯底，具備良好的熱傳導能力(導熱系數相差 3~4 倍)，更適 應于高驅動(dòng)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，應用于 High power 領(lǐng)域，eg:42mil MB。

2.GB 芯片定義和特點(diǎn)

定義：Glue Bonding(粘著(zhù)結合）芯片；該芯片屬于 UEC 的專(zhuān)利產(chǎn)品。 特點(diǎn)：

（1）透明的藍寶石襯底取代吸光的 GaAs 襯底，其出光功率是傳統 AS(Absorbable structure)芯片的 2 倍以上，藍寶石襯底類(lèi)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(guò) TS 芯片的水平(8.6mil)。

（4）雙電極結構，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：transparent structure(透明襯底)芯片，該芯片屬于 HP 的專(zhuān)利產(chǎn)品。 特點(diǎn):

(1)芯片工藝制作復雜，遠高于 AS LED。

(2)信賴(lài)性卓越。

(3)透明的 GaP 襯底，不吸收光，亮度高。

(4)應用廣泛。

4.AS 芯片定義與特點(diǎn)

定義：Absorbable structure (吸收襯底）芯片；經(jīng)過(guò)近四十年的發(fā)展努力，臺灣 LED 光 電業(yè)界對于該類(lèi)型芯片的研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)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，亮度相對于常規芯片要亮。

（2）信賴(lài)性?xún)?yōu)良。

（3）應用廣泛。