也稱(chēng)為L(cháng)ED發(fā)光二極管、LED二極管、LED發(fā)光芯片，是LED燈的核心組件，也就是指的P-N結。其主要功能是：把電能轉化為光能，芯片的主要材料為單晶硅。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。
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lightemittingdiode（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L(fǎng)ED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。
LED芯片的分類(lèi)
用途：根據用途分為大功率LED芯片、小功率LED芯片兩種；
顏色：主要分為三種：紅色、綠色、藍色（制作白光的原料）；
形狀：一般分為方片、圓片兩種；
大�。盒」β实�芯片一般分為8mil、9mil、12mil、14mil等如何評判LED芯片LED芯片的價(jià)格：一般情況系下方片的價(jià)格要高于圓片的價(jià)格，大功率LED芯片肯定要高于小功率LED芯片，進(jìn)口的要高于國產(chǎn)的，進(jìn)口的來(lái)源價(jià)格從日本、美國、臺灣依次減低。
LED芯片的質(zhì)量：評價(jià)LED芯片的質(zhì)量主要從裸晶亮度、衰減度兩個(gè)主要標準來(lái)衡量，在封裝過(guò)程中主要從LED芯片封裝的成品率來(lái)計算。
我們使用的LED芯片紅燈：9mil正規方片，（純紅）波長(cháng)：620-625nm，上下60°、左右120°，亮度高達1000-1200mcd；
綠燈：12mil正規方片，（純綠）波長(cháng)：520-525nm，上下60°、左右120°，亮度高達2000-3000mcd；
性能：具有亮度高、抗靜電能力強、抗衰減能力強、一致性好等特點(diǎn)，是制作LED招牌、LED發(fā)光字的最佳選擇。
LED計數方法LED芯片因為大小一般都在大�。盒」β实男酒话惴譃�8mil、9mil、12mil、14mil等，跟頭發(fā)細一樣細，以前人工計數時(shí)候非常辛苦，而且準確率極底，現在廈門(mén)好景科技有開(kāi)發(fā)一套專(zhuān)門(mén)針對LED芯片計數的軟件，儀器整合了高清晰度數字技術(shù)來(lái)鑒別最困難的計數問(wèn)題，LED芯片專(zhuān)用計數儀設備是由百萬(wàn)象素工業(yè)專(zhuān)用的CCD和百萬(wàn)象素鏡頭的硬件，整合了高清晰度圖像數字技術(shù)的軟件組成的，主要用來(lái)計算出LED芯片的數量。該LED芯片專(zhuān)用計數儀通過(guò)高速的圖像獲取及視覺(jué)識別處理，準確、快速地計數LED芯片，操作簡(jiǎn)單，使用方便。
該設備裝有新型的照明配置，因照明上的均勻一致性及應用百萬(wàn)象素的CCD及鏡頭，確保了LED芯片成像的清晰度，配合高技術(shù)的計數軟件，從而保證了計數的準確度。同時(shí)軟件會(huì )將每次計數的結果儲存在數據庫中，方便打印與追溯對比分析。
技術(shù)參數：
1．成像特性
鏡頭：12mm、F1.8高保真光學(xué)鏡頭
CCD規格：300萬(wàn)像素/500萬(wàn)像素，真彩
圖像拍攝：手動(dòng)對焦，可專(zhuān)業(yè)級地精細成像LED芯片
圖像調整：手動(dòng)調整亮度；自動(dòng)調整對比度、飽和度
2．計數特性：
快速的計算出LED芯片總數，可根據需要折扣數量，并顯示和輸出計數結果
可計數≥5mil(或0.127mm)不透明LED芯片
可計數雙電極透明的LED芯片
計數速度：2000～8000個(gè)LED芯片/s的統計速度，無(wú)需掃描即成像即計數
簡(jiǎn)便易用：真正一鍵式操作，鼠標一點(diǎn)，結果即現。軟件界面美觀(guān)，操作簡(jiǎn)便。
LED的重要參數釋疑
1.正向工作電流If：
它是指發(fā)光二極體正常發(fā)光時(shí)的正向電流值。在實(shí)際使用中應根據需要選擇IF在0.6·IFm以下。
2.正向工作電壓VF：
參數表中給出的工作電壓是在給定的正向電流下得到的。一般是在IF=20mA時(shí)測得的。發(fā)光二極體正向工作電壓VF在1.4～3V。在外界溫度升高時(shí)，VF將下降。
3.V-I特性：
發(fā)光二極體的電壓與電流的關(guān)系，在正向電壓正小于某一值（叫閾值）時(shí)，電流極小，不發(fā)光。當電壓超過(guò)某一值后，正向電流隨電壓迅速增加，發(fā)光。
4.發(fā)光強度IV：
發(fā)光二極體的發(fā)光強度通常是指法線(xiàn)（對圓柱形發(fā)光管是指其軸線(xiàn)）方向上的發(fā)光強度。若在該方向上輻射強度為（1/683）W/sr時(shí)，則發(fā)光1坎德拉（符號為cd）。由于一般LED的發(fā)光二強度小，所以發(fā)光強度常用燭光(坎德拉,mcd)作單位。
5.LED的發(fā)光角度：
-90°-+90°
6.光譜半寬度Δλ:
它表示發(fā)光管的光譜純度。
7.半值角θ1/2和視角：
θ1/2是指發(fā)光強度值為軸向強度值一半的方向與發(fā)光軸向（法向）的夾角。
8.全形：
根據LED發(fā)光立體角換算出的角度，也叫平面角。
9.視角：
指LED發(fā)光的最大角度，根據視角不同，應用也不同，也叫光強角。
10.半形：
法向0°與最大發(fā)光強度值/2之間的夾角。嚴格上來(lái)說(shuō)，是最大發(fā)光強度值與最大發(fā)光強度值/2所對應的夾角。LED的封裝技術(shù)導致最大發(fā)光角度并不是法向0°的光強值，引入偏差角，指得是最大發(fā)光強度對應的角度與法向0°之間的夾角。
11.最大正向直流電流IFm：
允許加的最大的正向直流電流。超過(guò)此值可損壞二極體。
12.最大反向電壓VRm：
所允許加的最大反向電壓。超過(guò)此值，發(fā)光二極體可能被擊穿損壞。
13.工作環(huán)境topm:
發(fā)光二極體可正常工作的環(huán)境溫度范圍。低于或高于此溫度范圍，發(fā)光二極體將不能正常工作，效率大大降低。
14.允許功耗Pm:
允許加于LED兩端正向直流電壓與流過(guò)它的電流之積的最大值。超過(guò)此值，LED發(fā)熱、損壞。
LED芯片制造流程
總的來(lái)說(shuō)，LED制作流程分為兩大部分：
首先在襯底上制作氮化鎵（GaN）基的外延片，這個(gè)過(guò)程主要是在金屬有機化學(xué)氣相沉積外延片爐(MOCVD)中完成的。準備好制作GaN基外延片所需的材料源和各種高純的氣體之后，按照工藝的要求就可以逐步把外延片做好。常用的襯底主要有藍寶石、碳化硅和硅襯底，還有GaAs、AlN、ZnO等材料。
MOCVD是利用氣相反應物（前驅物）及Ⅲ族的有機金屬和Ⅴ族的NH3在襯底表面進(jìn)行反應，將所需的產(chǎn)物沉積在襯底表面。通過(guò)控制溫度、壓力、反應物濃度和種類(lèi)比例，從而控制鍍膜成分、晶相等品質(zhì)。MOCVD外延爐是制作LED外延片最常用的設備。
然后是對LEDPN結的兩個(gè)電極進(jìn)行加工，電極加工也是制作LED芯片的關(guān)鍵工序，包括清洗、蒸鍍、黃光、化學(xué)蝕刻、熔合、研磨；然后對LED毛片進(jìn)行劃片、測試和分選，就可以得到所需的LED芯片。如果芯片清洗不夠乾凈，蒸鍍系統不正常，會(huì )導致蒸鍍出來(lái)的金屬層（指蝕刻后的電極）會(huì )有脫落，金屬層外觀(guān)變色，金泡等異常。
蒸鍍過(guò)程中有時(shí)需用彈簧夾固定芯片，因此會(huì )產(chǎn)生夾痕（在目檢必須挑除）。黃光作業(yè)內容包括烘烤、上光阻、照相曝光、顯影等，若顯影不完全及光罩有破洞會(huì )有發(fā)光區殘多出金屬。
芯片在前段工藝中，各項工藝如清洗、蒸鍍、黃光、化學(xué)蝕刻、熔合、研磨等作業(yè)都必須使用鑷子及花籃、載具等，因此會(huì )有芯片電極刮傷情形發(fā)生。
淺述LED芯片的制作工藝
鏡檢：材料表面是否有機械損傷及麻點(diǎn)麻坑lockhill芯片尺寸及電極大小是否符合工藝要求電極圖案是否完整。
2.LED擴片
由于LED芯片在劃片后依然排列緊密間距很小(約0.1mm)，不利于后工序的操作。采用擴片機對黏結芯片的膜進(jìn)行擴張，使LED芯片的間距拉伸到約0.6mm。也可以采用手工擴張，但很容易造成芯片掉落浪費等不良問(wèn)題。
3.LED點(diǎn)膠
在LED支架的相應位置點(diǎn)上銀膠或絕緣膠。對于GaAs、SiC導電襯底，具有背面電極的紅光、黃光、黃綠芯片，采用銀膠。對于藍寶石絕緣襯底的藍光、綠光LED芯片，采用絕緣膠來(lái)固定芯片。
工藝難點(diǎn)在于點(diǎn)膠量的控制，在膠體高度、點(diǎn)膠位置均有詳細的工藝要求。由于銀膠和絕緣膠在貯存和使用均有嚴格的要求，銀膠的醒料、攪拌、使用時(shí)間都是工藝上必須注意的事項。
4.LED備膠
和點(diǎn)膠相反，備膠是用備膠機先把銀膠涂在LED背面電極上，然后把背部帶銀膠的LED安裝在LED支架上。備膠的效率遠高于點(diǎn)膠，但不是所有產(chǎn)品均適用備膠工藝。
5.LED手工刺片
將擴張后LED芯片(備膠或未備膠)安置在刺片臺的夾具上，LED支架放在夾具底下，在顯微鏡下用針將LED芯片一個(gè)一個(gè)刺到相應的位置上。手工刺片和自動(dòng)裝架相比有一個(gè)好處，便于隨時(shí)更換不同的芯片，適用于需要安裝多種芯片的產(chǎn)品。
6.LED自動(dòng)裝架
自動(dòng)裝架其實(shí)是結合了沾膠(點(diǎn)膠)和安裝芯片兩大步驟，先在LED支架上點(diǎn)上銀膠(絕緣膠)，然后用真空吸嘴將LED芯片吸起移動(dòng)位置，再安置在相應的支架位置上。自動(dòng)裝架在工藝上主要要熟悉設備操作編程，同時(shí)對設備的沾膠及安裝精度進(jìn)行調整。在吸嘴的選用上盡量選用膠木吸嘴，防止對LED芯片表面的損傷，特別是藍、綠色芯片必須用膠木的。因為鋼嘴會(huì )劃傷芯片表面的電流擴散層。
7.LED燒結
燒結的目的是使銀膠固化，燒結要求對溫度進(jìn)行監控，防止批次性不良。銀膠燒結的溫度一般控制在150℃，燒結時(shí)間2小時(shí)。根據實(shí)際情況可以調整到170℃，1小時(shí)。絕緣膠一般150℃，1小時(shí)。
銀膠燒結烘箱的必須按工藝要求隔2小時(shí)(或1小時(shí))打開(kāi)更換燒結的產(chǎn)品，中間不得隨意打開(kāi)。燒結烘箱不得再其他用途，防止污染。
8.LED壓焊
壓焊的目的是將電極引到LED芯片上，完成產(chǎn)品內外引線(xiàn)的連接工作。
LED的壓焊工藝有金絲球焊和鋁絲壓焊兩種。鋁絲壓焊的過(guò)程為先在LED芯片電極上壓上第一點(diǎn)，再將鋁絲拉到相應的支架上方，壓上第二點(diǎn)后扯斷鋁絲。金絲球焊過(guò)程則在壓第一點(diǎn)前先燒個(gè)球，其余過(guò)程類(lèi)似。
壓焊是LED封裝技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節，工藝上主要需要監控的是壓焊金絲(鋁絲)拱絲形狀，焊點(diǎn)形狀，拉力。
9.LED封膠
LED的封裝主要有點(diǎn)膠、灌封、模壓三種�；旧瞎に嚳刂频碾y點(diǎn)是氣泡、多缺料、黑點(diǎn)。設計上主要是對材料的選型，選用結合良好的環(huán)氧和支架。(一般的LED無(wú)法通過(guò)氣密性試驗)
LED點(diǎn)膠TOP-LED和Side-LED適用點(diǎn)膠封裝。手動(dòng)點(diǎn)膠封裝對操作水平要求很高(特別是白光LED)，主要難點(diǎn)是對點(diǎn)膠量的控制，因為環(huán)氧在使用過(guò)程中會(huì )變稠。白光LED的點(diǎn)膠還存在熒光粉沉淀導致出光色差的問(wèn)題。
LED灌膠封裝Lamp-LED的封裝采用灌封的形式。灌封的過(guò)程是先在LED成型模腔內注入液態(tài)環(huán)氧，然后插入壓焊好的LED支架，放入烘箱讓環(huán)氧固化后，將LED從模腔中脫出即成型。
LED模壓封裝將壓焊好的LED支架放入模具中，將上下兩副模具用液壓機合模并抽真空，將固態(tài)環(huán)氧放入注膠道的入口加熱用液壓頂桿壓入模具膠道中，環(huán)氧順著(zhù)膠道進(jìn)入各個(gè)LED成型槽中并固化。
10.LED固化與后固化
固化是指封裝環(huán)氧的固化，一般環(huán)氧固化條件在135℃，1小時(shí)。模壓封裝一般在150℃，4分鐘。后固化是為了讓環(huán)氧充分固化，同時(shí)對LED進(jìn)行熱老化。后固化對于提高環(huán)氧與支架(PCB)的粘接強度非常重要。一般條件為120℃，4小時(shí)。
11.LED切筋和劃片
由于LED在生產(chǎn)中是連在一起的(不是單個(gè))，Lamp封裝LED采用切筋切斷LED支架的連筋。SMD-LED則是在一片PCB板上，需要劃片機來(lái)完成分離工作。
12.LED測試
測試LED的光電參數、檢驗外形尺寸，同時(shí)根據客戶(hù)要求對LED產(chǎn)品進(jìn)行分選。
LED芯片廠(chǎng)商介紹
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（GenesisPhotonics），華上（ArimaOptoelectronics）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（FormosaEpitaxy），國通，聯(lián)鼎，全新光電（VPEC）等。
華興（LEDtechElectronics）、東貝（UnityOptoTechnology）、光鼎（ParaLightElectronics）、億光（EverlightElectronics）、佰鴻（BrightLEDElectronics）、今臺（Kingbright）、菱生精密（LingsenPrecisionIndustries）、立基（LigitekElectronics）、光寶（Lite-OnTechnology）、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。
LED芯片按照亮度分類(lèi)
一般亮度：R(紅色GaAsP655nm)、H(高紅GaP697nm)、G(綠色GaP565nm)、Y(黃色GaAsP/GaP585nm)、E(桔色GaAsP/GaP635nm)等；
高亮度：VG(較亮綠色GaP565nm)、VY(較亮黃色GaAsP/GaP585nm)、SR(較亮紅色GaA/AS660nm)；
超高亮度：UG﹑UY﹑UR﹑UYS﹑URF﹑UE等。
二元晶片(磷﹑鎵)：H﹑G等；
三元晶片(磷﹑鎵﹑砷)：SR(較亮紅色GaA/AS660nm)、HR(超亮紅色GaAlAs660nm)、UR(最亮紅色GaAlAs660nm)等；
四元晶片(磷﹑鋁﹑鎵﹑銦)：SRF(較亮紅色AlGalnP)、HRF(超亮紅色AlGalnP)、URF(最亮紅色AlGalnP630nm)、VY(較亮黃色GaAsP/GaP585nm)、HY(超亮黃色AlGalnP595nm)、UY(最亮黃色AlGalnP595nm)、UYS(最亮黃色AlGalnP587nm)、UE(最亮桔色AlGalnP620nm)、HE(超亮桔色AlGalnP620nm)、UG(最亮綠色AIGalnP574nm)LED等。
LED襯底
對于制作LED芯片來(lái)說(shuō)，襯底材料的選用是首要考慮的問(wèn)題。應該采用哪種合適的襯底，需要根據設備和LED器件的要求進(jìn)行選擇。三種襯底材料：藍寶石（Al2O3）、硅（Si）、碳化硅（SiC）。
藍寶石的優(yōu)點(diǎn)：1.生產(chǎn)技術(shù)成熟、器件質(zhì)量較好;2.穩定性很好，能夠運用在高溫生長(cháng)過(guò)程中;3.機械強度高，易于處理和清洗。
藍寶石的不足：1.晶格失配和熱應力失配，會(huì )在外延層中產(chǎn)生大量缺陷；2.藍寶石是一種絕緣體，在上表面制作兩個(gè)電極，造成了有效發(fā)光面積減少；3.增加了光刻、蝕刻工藝過(guò)程，制作成本高。
硅是熱的良導體，所以器件的導熱性能可以明顯改善，從而延長(cháng)了器件的壽命。
碳化硅襯底（CREE公司專(zhuān)門(mén)采用SiC材料作為襯底）的LED芯片，電極是L型電極，電流是縱向流動(dòng)的。采用這種襯底制作的器件的導電和導熱性能都非常好，有利于做成面積較大的大功率器件。優(yōu)點(diǎn)：碳化硅的導熱系數為490W/m·K，要比藍寶石襯底高出10倍以上。不足：碳化硅制造成本較高，實(shí)現其商業(yè)化還需要降低相應的成本。
