LED优点及产业分类

LED是通电时可发光的半导体材料制成的发光元件,材料使用III- V族化学元素(如:磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)等),发光原理是将电能转换为光,也就是对化合物半导体施加电流,透过电子与电洞的结合,过剩的能量会以光的形式释出,达成发光的效果,属于冷性发光。

LED最大的特点在于:无须暖灯时间(idling time)、反应速度很快(约在10^-9秒)、体积小、用电省、污染低、适合量产,具高可靠度,容易配合应用上的需要制成极小或阵列式的元件,适用范围颇广,如汽车、通讯产业、电脑、交通号誌灯、液晶面板用背光源、LED屏幕等。

LED产业主要可以分成上、中、下游三类。上游为单芯片及其外延,中游为LED芯片加工,下游为封装测试以及应用。其中,上游和中游技术含量较高,资本投入密度大。从上游到下游,产品在外观上差距相当大。LED发光顏色与亮度由磊晶材料决定,且磊晶占LED制造成本70%左右,对LED产业极为重要。

上游是由磊芯片形成,这种磊芯片长相大概是一个直径六到八公分宽的圆形,厚度相当薄,就像是一个平面金属一样。常见的外延方法有液相外延法(LPE)、气相外延法(VPE)以及金属有机化学汽相沉积(MOCVD)等,其中VPE和LPE技术都已相当成熟,可用来生长一般亮度LED。而生长高亮度LED必须采用MOCVD方法。上游磊晶制程顺序为:单芯片(III-V族基板)、结构设计、结晶成长、材料特性/厚度测量。

中游厂商根据LED的性能需求进行器件结构和工艺设计,通过外延片扩散、然后金属镀膜,再进行光刻、热处理、形成金属电极,接着将基板磨薄拋光后进行切割。依照芯片的大小,可以切割为二万到四万个芯片。这些芯片长得像沙滩上的沙子一样,通常用特殊胶带固定之后,再送到下游厂商作封装处理。中游芯片制程顺序为:磊芯片、金属膜蒸镀、光罩、蚀刻、热处理、切割、崩裂、测量。

下游包括LED芯片的封装测试和应用。LED封装是指将外引线连接到LED芯片的电极上,形成LED器件,封装起着?;ED芯片和提高光取出效率的作用。下游厂商封装处理顺序为:芯片、固晶、粘着、打线、树脂封装、长烤、镀锡、剪脚、测试。

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