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1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。半导体发光二极管基本知识和工艺简介导言自从60年代初期GaAsP红色发光器件小批量出现进而十年后大批量生产以来,发光二极管新材料取得很大进展。最早发展包括用GaAs1-xPx制成的同质结器件,以及GaP掺锌氧正确红色器件,GaAs1-xPx掺氮的红、橙、黄器件,GaP掺氮的黄绿器件等等。到了80年代中期出现了GaAlAs发光二极管,由于GaAlAs材料为直接带材料,且具有高发光效率的双异质结结构,使LED的发展达到一个新的阶段。这些GaAlAs发光材料使LED的发光效率可与白炽灯相媲美,到了1990年,H
2、ewlett-Packard公司和东芝公司分别提出了一种以AlGaIn材料为基础的新型发光二极管。由于AlGaIn在光谱的红到黄绿部分均可得到很高的发光效率,使LED的应用得到大大发展,这些应用包括汽车灯(如尾灯和转弯灯等),户外可变信号,高速公路资料信号,户外大屏幕显示以及交通信号灯。近几年来,由于CaN材料制造技术的迅速进步,使蓝、绿、白LED的产业化成为现实,而且由于芯片亮度的不断提高和价格的不断下降,使得蓝、绿、白LED在显示、照明等领域得到越来越广泛的应用。本课程将介绍LED的基本结构、LED主要的电学、光度学和色度学参数,并简单介绍LED制造主要工艺过程
3、。1.发光二极管(LightEmittingDiode)的基本结构图<1>是普通LED的基本结构图。它是用银浆把管芯装在引线框架(用金线把管芯的另一侧连接到支架的另一极,然后用环氧树脂封装成型。组成LED的主要材料包括:管芯、粘合剂、金线、支架支架)上,再和环氧树脂。1.1管芯事实上,管芯是一个由化合物半导体组成的PN结。由不同材料制成的管芯能够发出不同的颜色。即使同一种材料,经过改变掺入杂质的种类或浓度,或者改变材料的组资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。份,也能够得到不同的发光颜色。下表是不同颜色的发光二极管所使用的发光材
4、料。图<1>普通LED基本结构图表<1>不同颜色的发光二极管所使用的发光材料发光颜色使用材料波长普通红磷化镓(GaP)700高亮度红磷砷镓(GaAsP)630超高亮红镓铝砷(GaAlAs)660超高亮红镓铟铝磷625-640(AlGaInP)普通绿、黄绿磷化镓(GaP)565-572高亮绿镓铟铝磷572(AlGaInP)超高亮绿氮化镓(InGaN)505-540普通黄、橙磷砷镓(GaAsP)590,610超高亮黄、橙镓铟铝磷590-610(AlGaInP)蓝氮化镓(InGaN)455-480紫氮化镓(GaN)400,430白氮化镓+荧光粉460+YAG红外砷化镓(G
5、aAs)>780图<2>是LED芯片图形。多数管芯正面为P面,连接到电源的正极,背面为N面,连接到电源的负极((GaAlAs芯片正面为N,背面为P;以蓝宝石衬底的蓝、绿芯片P、N都在正面)。约在管芯EmissionArea0.254×0.2542/3高处,是P区和N区的交界处,称PN结。当有电流经过PN结时产生发光,发光颜色取决于芯片材料,而发光强度除了和材料有关外,还和经过PN结电流的大小以及封装形式有关。电流越大,发光强度越高,但当电流达到一定程度时出现光的饱和,这时电流再增加,PElectrodeGaPPEpiLayerGaPNEpiLayerGaPNSu
6、bstrateNElectrode光强不再增加。1.2粘合剂粘合剂的作用是把管芯粘在支架的反射杯上,一般使用导电银浆作为粘合剂,但资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。对于蓝宝石衬底的芯片,因两个电极都在正面,因此使用绝缘胶作为粘合剂。银浆有单组份和双组份两种,当前使用的银浆大都为单组份银浆,这种银浆必须在低温下保存。粘合剂的性能对制品的可靠性及透光效果有直接影响,因此,必须根据实际情况,选择合适的粘合剂,并注意应在规定的期限内使用。1.3金线金线的作用是把管芯的电极连接到支架上。主要有φ25μm和φ30μm两种规格,一般场合使用φ25μm金
7、线,对于经过电流较大,可靠性要求较高的场合,则使用φ30μm金线。1.4支架支架也即LED的外引线,一般使用基体为铁并镀银的支架,但有时为了提高制品的散热性能,则使用基体为铜的支架,当然,其材料成本也相应增加。1.5环氧树脂LED采用环氧树脂作为封装材料。环氧树脂的性能对LED的光电特性特别是可靠性有很大影响。它的选择必须充分考虑其可靠性、出光效果、工艺可行性及价格等。当前国内较常见的是台湾产的EP系列环氧树脂,而我公司外加工线则较多使用日本产的502、512、514等树脂。502树脂的流动性较好,但出光效果较差,512树脂的出光效果好,但粘度较高,工艺可行性差
