led_制造技术与应用

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1、LED制造技术与应用1，LED的基本概念：LED是发光二极管（LightEmittingDiode）的简称。顾名思义，发光二极管就是一种可以将电能转化为光能的电子器件并具有二极管的特性。LED是一种半导体二极管，与普通半导体二极管一样有两个电极。LED在工作时需要外加电源，由正负两极导入二极管内。LED在内部结构上有P区和N区，二者相结合的界面称为PN结。二极管是一种允许电流单向流动的器件。根据加在二极管两端电压的大小，利用通过LED的电流最终使PN结发光。2，LED的基本结构和发光原理LED器件的制造是为了得到光，它的结构与普通的半

2、导体二极管不一样，结构如下图所示：发光原理P区带有过量的正电荷（称为空穴），N区带有过量的负电荷（称为电子），当正向导通的电压加在这个半导体的PN结上时，电子就会从N区向P区移动。在两者的交界处，电子和空穴发生复合，复合过程中能量就会以光的形式从LED中发射出来。图示如下：电子和空穴的复合又分两种方式：一是伴随光的辐射的复合，二是不伴随光的辐射复合。对发光器来讲主要研究第一种方式，得到200至1550nm的波长范围内的可见光谱。从而做成实用的发光器件。3，LED芯片制作的工艺流程LED的制作工艺流程分为两大部分。首先在衬底上制作氮化镓

3、基的外延片，这个过程主要是在金属有机物化学气相沉积（MOCVD）外延炉中完成的。准备好制作氮化镓（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。接下来是对LEDpn结的两个电极进行加工（电极加工业师LED制作的关键工序），并对LED毛片进行减薄，划片；然后对毛片进行测试和分选，就可以得到所需要的LED芯片。下图是制造工艺流程图：注：MOCVD外延炉是最重要的LED制造设备，一台这样的机器造价要100多万美元。是投资的较大环节。还有制造电极的光刻机，刻蚀机，离子注入机，都需不少的投资。划片机还要

4、使用十分坚硬的刀片，否则不能划断蓝宝石。总的来说，制作LED芯片，要投入的资本是很大的。4，制作LED的pn结电极其制作工艺一般采用光刻，真空电子束蒸发，湿法腐蚀和剥离等方法。当前普遍采用的是p型接触电极是镍/铜，可以使电极具有良好的透光性和电学性能。在LED芯片的制作工艺中，为了尽量减少电极之间的相互影响，需要对N型电极进行合金。LED封装LED芯片只是一块很小的固体，它的两个电极要在显微镜下才能看到，加入电流后才能发光。在制作工艺上，除了要对LED芯片的两个电极进行焊接，从而引出正，负电极之外，同时要对LED芯片和两个电极进行保护

5、，所以需对LED进行封装。有：引脚式封装，平面发光器件的封装，SMD的封装，食人鱼LED的封装，大功率LED的封装下面以引脚式封装为例，LED引脚式封装采用引线架作为各种封装外型的引脚，常见是直径为5毫米的圆柱型的封装。这种技术就是将LED芯片粘结在引线架上，芯片的正极用金丝键合连接到另一引线上。负极用银浆粘接在支架反射杯内或用金和反射杯引脚相连。然后顶部用环氧树脂包封，做成直径为5毫米的圆形外型。如图所示：它的制作工艺流程和选用设备：单金炉，切片机，磨片机，抛光机等。LED的生产车间对温度，湿度，静电等都有较高的要求。将LED封装成

6、LED光电器件，必须进行光学设计。业内称一次光学设计，在使用LED发光器件时，整个系统的出光效果，光强，色温的分布状况也必须进行设计，这称为二次光学设计。这都是需要专业人士的。与LED应用相关的技术问题：LED的驱动方式，LED的散热技术，LED的二次光学设计，LED的防静电控制等等LED的重要参数1.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。　　2.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

7、正向工作电压VF在1.4～3V。在外界温度升高时，VF将下降。　　3.V-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。　　4.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的发光二强度小，所以发光强度常用烛光(坎德拉,mcd)作单位。　　5.LED的发光角度：　　-90°-+90°　　6.光谱半

8、宽度Δλ:　　它表示发光管的光谱纯度。　　7.半值角θ1/2和视角：　　θ1/2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。　　8.全形：　　根据LED发光立体角换算出的角度，也叫平面角。　　9.视角：