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1、LED 芯片知识大全：分类，制造，参数我们在买灯具的时候，经常会听说 LED 芯片，那么，LED 芯片究竟是什么呢？下面就带着大家了解下。LED 芯片也称为 led 发光芯片，是 led 灯的核心组件，也就是指的 P-N 结。其主要功能是：把电能转化为光能，芯片的主要材料为单晶硅。半导体晶片由两部分组成，一部分是 P 型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是 N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个 P-N 结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向 P 区，在 P 区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是 LED 发光的原理
2、。而光的波长也就是光的颜色，是由形成 P-N 结的材料决定的。分类用途：根据用途分为大功率 led 芯片、小功率 led 芯片两种；颜色：主要分为三种：红色、绿色、蓝色（制作白光的原料）；形状：一般分为方片、圆片两种；大小：小功率的芯片一般分为 8mil、9mil、12mil、14mil 等片尺寸大功率 LED 芯片有尺寸为 38*38mil，40*40mil，45*45mil 等三种当然芯片尺寸是可以订制的，这只是一般常见的规格。mil 是尺寸单位，一个 mil 是千分之一英寸。40mil 差不多是 1 毫米。38mil，40mil，45mil 都是 1W 大功率芯片的常用尺寸规格。理论上来
3、说，芯片越大，能承受的电流及功率就越大。不过芯片材质及制程也是影响芯片功率大小的主要因素。例如 CREE40mil 的芯片能承受 1W 到 3W 的功率，其他厂牌同样大小的芯片，最多能承受到 2W。发光亮度一般亮度：R( 红色 GaAsP655nm)、H(高红 GaP697nm)、G(绿色 GaP565nm)、Y(黄色GaAsP/GaP585nm)、E(桔色 GaAsP/GaP635nm)等；高亮度：VG(较亮绿色 GaP565nm)、VY( 较亮黄色 GaAsP/GaP585nm)、SR( 较亮红色GaA/AS660nm)；超高亮度：UGUYURUYS URFUE 等。二元晶片(磷镓)：HG
4、 等；三元晶片(磷镓砷)：SR(较亮红色 GaA/AS660nm)、HR(超亮红色 GaAlAs660nm)、UR(最亮红色 GaAlAs660nm)等；四元晶片(磷铝镓铟)：SRF(较亮红色 AlGalnP)、HRF(超亮红色 AlGalnP)、URF( 最亮红色 AlGalnP630nm)、VY(较亮黄色 GaAsP/GaP585nm)、 HY(超亮黄色 AlGalnP595nm)、UY(最亮黄色 AlGalnP595nm)、UYS(最亮黄色 AlGalnP587nm)、UE(最亮桔色AlGalnP620nm)、HE(超亮桔色 AlGalnP620nm)、UG( 最亮绿色 AIGalnP5
5、74nm)LED 等。衬底对于制作 LED 芯片来说，衬底材料的选用是首要考虑的问题。应该采用哪种合适的衬底，需要根据设备和 LED 器件的要求进行选择。三种衬底材料：蓝宝石（Al2O3）、硅（Si）、碳化硅（SiC）。蓝宝石衬底：蓝宝石的优点：1.生产技术成熟、器件质量较好；2.稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；3.机械强度高，易于处理和清洗。蓝宝石的不足：1.晶格失配和热应力失配，会在外延层中产生大量缺陷； 2.蓝宝石是一种绝缘体，在上表面制作两个电极，造成了有效发光面积减少；3.增加了光刻、蚀刻工艺过程，制作成本高。硅是热的良导体，所以器件的导热性能可以明显改善，从而延长了器件的寿命
6、。碳化硅衬底（CREE 公司专门采用 SiC 材料作为衬底）的 LED 芯片，电极是 L 型电极，电流是纵向流动的。采用这种衬底制作的器件的导电和导热性能都非常好，有利于做成面积较大的大功率器件。优点：碳化硅的导热系数为 490W/mK，要比蓝宝石衬底高出 10倍以上。不足：碳化硅制造成本较高，实现其商业化还需要降低相应的成本。LED 特点（1）四元芯片，采用 MOVPE 工艺制备，亮度相对于常规芯片要亮。（2）信赖性优良。（3）应用广泛。（4）安全性高。（5）寿命长。如何评判led 芯片的价格：一般情况系下方片的价格要高于圆片的价格，大功率 led 芯片肯定要高于小功率 led 芯片，进口的
7、要高于国产的，进口的来源价格从日本、美国、台湾依次减低。led 芯片的质量：评价 led 芯片的质量主要从裸晶亮度、衰减度两个主要标准来衡量，在封装过程中主要从 led 芯片封装的成品率来计算。制造流程总的来说，LED 制作流程分为两大部分：1.首先在衬底上制作氮化镓（GaN）基的外延片，这个过程主要是在金属有机化学气相沉积外延片炉(MOCVD) 中完成的。准备好制作 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。常用的衬底主要有蓝宝石、碳化硅和硅衬底，还有 GaAs、AlN、ZnO 等材料。MOCVD 是利用气相反应物（前驱物）及 族的有机金属和族的
8、 NH3 在衬底表面进行反应，将所需的产物沉积在衬底表面。通过控制温度、压力、反应物浓度和种类比例，从而控制镀膜成分、晶相等品质。MOCVD 外延炉是制作 LED 外延片最常用的设备。2.然后是对 LED PN 结的两个电极进行加工，电极加工也是制作 LED 芯片的关键工序，包括清洗、蒸镀、黄光、化学蚀刻、熔合、研磨；然后对 LED 毛片进行划片、测试和分选，就可以得到所需的 LED 芯片。如果芯片清洗不够乾净，蒸镀系统不正常，会导致蒸镀出来的金属层（指蚀刻后的电极）会有脱落，金属层外观变色，金泡等异常。蒸镀过程中有时需用弹簧夹固定芯片，因此会产生夹痕（在目检必须挑除）。黄光作业内容包括烘烤、
9、上光阻、照相曝光、显影等，若显影不完全及光罩有破洞会有发光区残多出金属。芯片在前段工艺中，各项工艺如清洗、蒸镀、黄光、化学蚀刻、熔合、研磨等作业都必须使用镊子及花篮、载具等，因此会有芯片电极刮伤情形发生。制作工艺1.LED 芯片检验镜检：材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑 lockhill 芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求电极图案是否完整。2.LED 扩片由于 LED 芯片在划片后依然排列紧密间距很小( 约 0.1mm)，不利于后工序的操作。采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张，使 LED 芯片的间距拉伸到约 0.6mm。也可以采用手工扩张，但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。3.LED 点胶在
10、LED 支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。对于 GaAs、SiC 导电衬底，具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片，采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光 LED 芯片，采用绝缘胶来固定芯片。工艺难点在于点胶量的控制，在胶体高度、点胶位置均有详细的工艺要求。由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求，银胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。4.LED 备胶和点胶相反，备胶是用备胶机先把银胶涂在 LED 背面电极上，然后把背部带银胶的 LED安装在 LED 支架上。备胶的效率远高于点胶，但不是所有产品均适用备胶工艺。5.LED 手工刺片将扩张后 LED 芯片( 备胶或未备胶)安置在刺片台
11、的夹具上， LED 支架放在夹具底下，在显微镜下用针将 LED 芯片一个一个刺到相应的位置上。手工刺片和自动装架相比有一个好处，便于随时更换不同的芯片，适用于需要安装多种芯片的产品。6.LED 自动装架自动装架其实是结合了沾胶(点胶) 和安装芯片两大步骤，先在 LED 支架上点上银胶( 绝缘胶)，然后用真空吸嘴将 LED 芯片吸起移动位置，再安置在相应的支架位置上。自动装架在工艺上主要要熟悉设备操作编程，同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴，防止对 LED 芯片表面的损伤，特别是蓝、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。7.LED 烧结烧结的目
12、的是使银胶固化，烧结要求对温度进行监控，防止批次性不良。银胶烧结的温度一般控制在 150，烧结时间 2 小时。根据实际情况可以调整到 170，1 小时。绝缘胶一般 150，1 小时。银胶烧结烘箱的必须按工艺要求隔 2 小时( 或 1 小时)打开更换烧结的产品，中间不得随意打开。烧结烘箱不得再其他用途，防止污染。8.LED 压焊压焊的目的是将电极引到 LED 芯片上，完成产品内外引线的连接工作。LED 的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。铝丝压焊的过程为先在 LED 芯片电极上压上第一点，再将铝丝拉到相应的支架上方，压上第二点后扯断铝丝。金丝球焊过程则在压第一点前先烧个球，其余过程类似。压焊是
13、led 封装技术中的关键环节，工艺上主要需要监控的是压焊金丝(铝丝)拱丝形状，焊点形状，拉力。9.LED 封胶LED 的封装主要有点胶、灌封、模压三种。基本上工艺控制的难点是气泡、多缺料、黑点。设计上主要是对材料的选型，选用结合良好的环氧和支架。(一般的 LED 无法通过气密性试验)LED 点胶 TOP-LED 和 Side-LED 适用点胶封装。手动点胶封装对操作水平要求很高(特别是白光 LED)，主要难点是对点胶量的控制，因为环氧在使用过程中会变稠。白光 LED 的点胶还存在荧光粉沉淀导致出光色差的问题。LED 灌胶封装 Lamp-LED 的封装采用灌封的形式。灌封的过程是先在 LED 成
14、型模腔内注入液态环氧，然后插入压焊好的 LED 支架，放入烘箱让环氧固化后，将 LED 从模腔中脱出即成型。LED 模压封装将压焊好的 LED 支架放入模具中，将上下两副模具用液压机合模并抽真空，将固态环氧放入注胶道的入口加热用液压顶杆压入模具胶道中，环氧顺着胶道进入各个LED 成型槽中并固化。10.LED 固化与后固化固化是指封装环氧的固化，一般环氧固化条件在 135， 1 小时。模压封装一般在 150，4 分钟。后固化是为了让环氧充分固化，同时对 LED 进行热老化。后固化对于提高环氧与支架(PCB)的粘接强度非常重要。一般条件为 120，4 小时。11.LED 切筋和划片由于 LED 在
15、生产中是连在一起的( 不是单个)，Lamp 封装 LED 采用切筋切断 LED 支架的连筋。SMD-LED 则是在一片 PCB 板上，需要划片机来完成分离工作。12.LED 测试测试 LED 的光电参数、检验外形尺寸，同时根据客户要求对 LED 产品进行分选。计数方法LED 芯片因为大小一般都在大小：小功率的芯片一般分为 8mil、9mil 、12mil、14mil 等，跟头发细一样细，以前人工计数时候非常辛苦，而且准确率极底，2012 年厦门好景科技有开发一套专门针对 LED 芯片计数的软件，仪器整合了高清晰度数字技术来鉴别最困难的计数问题。LED 芯片专用计数仪设备是由百万象素工业专用的
16、CCD 和百万象素镜头的硬件，整合了高清晰度图像数字技术的软件组成的，主要用来计算出 LED 芯片的数量。该 LED 芯片专用计数仪通过高速的图像获取及视觉识别处理，准确、快速地计数 LED 芯片，操作简单，使用方便。该设备装有新型的照明配置，因照明上的均匀一致性及应用百万象素的 CCD 及镜头，确保了 LED 芯片成像的清晰度，配合高技术的计数软件，从而保证了计数的准确度。同时软件会将每次计数的结果储存在数据库中，方便打印与追溯对比分析。技术参数1成像特性：镜头：12mm、F1.8 高保真光学镜头CCD 规格：300 万像素/500 万像素，真彩图像拍摄：手动对焦，可专业级地精细成像 LED 芯片图像调整：手动调整亮度；自动调整对比度、饱和度2计数特性：快速的计算出 LED 芯片总数，可根据需要折扣数量，并显示和输出计数结果可计数5mil(或 0.127mm)不透明 LED 芯片可计数双电极透明的 LED 芯片计数速度：20008000 个 LED 芯片/
