國內(nèi)外大功率發(fā)光二極管的研究發(fā)展動態(tài)-文庫吧資料
2025-07-03 23:58本頁面
【正文】 ED照明產(chǎn)品的發(fā)展。(2)后工序封裝現(xiàn)狀我國目前LED后工序封裝企業(yè)超過200家，其中廣東省約100多家，全部封裝能力超過250億只/年，封裝產(chǎn)品的品種齊全，可封裝各種外型尺寸和不同顏色的LED顯示器件。2022年這些企業(yè)生產(chǎn)的超亮度芯片已達(dá)20多億只，而且品種較全，并提供1W的功率LED芯片。近幾年取得很多研究成果，并申請了幾百項專利。(1)超亮度LED前工序（外延、芯片）研發(fā)及產(chǎn)業(yè)概況 據(jù)初步統(tǒng)計，目前對超亮度LED外延、芯片進行研究開發(fā)的有北京大學(xué)、清華大學(xué)和中科院半導(dǎo)體所等13個研究機構(gòu)。其它應(yīng)用：LED還可用于玩具、禮品、手電筒、圣誕燈等輕工產(chǎn)品之中，我國作為全球輕工產(chǎn)品的重要生產(chǎn)基地，對LED有著巨大的市場需求。戶外大屏幕顯示：由于高亮度LED能產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)三原色的光，LED全彩色大屏幕顯示屏在金融、證券、交通、機場、郵電等領(lǐng)域倍受青睞；近兩年全彩色LED戶外顯示屏已代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燈箱、霓紅燈、磁翻板等成為主流，尤其是在全球各大型體育場館幾乎已成為標(biāo)準(zhǔn)配備。交通燈市場：由于紅、黃、綠光LED有亮度高、壽命長、省電等優(yōu)點，在交通信號燈市場的需求大幅增加。汽車市場：車用市場是LED運用發(fā)展最快的市場，主要用于車內(nèi)的儀表盤、空調(diào)、音響等指示燈及內(nèi)部閱讀燈，車外的第三剎車燈、尾燈、轉(zhuǎn)向燈、側(cè)燈等。中遠(yuǎn)期培育新型大功率白光LED通用照明產(chǎn)業(yè)，并將在高端原創(chuàng)性技術(shù)方面將有所突破。2022年—2022年 半導(dǎo)體照明國家科技攻關(guān)計劃啟動。科技部把“半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)”課題列為“十五”國家科技攻關(guān)計劃重大項目。6月17日，科技部聯(lián)合6部和11個地方政府，從國家層面上啟動了半導(dǎo)體照明工程。上海、大連、南昌、廈門已成為國家四大半導(dǎo)體照明基地。2022年初具規(guī)模。 國內(nèi)LED 的研究、投入和發(fā)展概述19601970年 中國科學(xué)院開展發(fā)光科學(xué)的研究。目前我國半導(dǎo)體發(fā)光二極管產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平，與發(fā)達(dá)國家只相差3年左右。與微電子相比，中國在半導(dǎo)體發(fā)光器件領(lǐng)域與國外的差距較小。E、2022年，前者做成的LED在紅、橙區(qū)（λp=615nm）的光效達(dá)到100流明/瓦，而后者制成的LED在綠色區(qū)域（λp=530nm）的光效可以達(dá)到50流明/瓦。C、80年代初，出現(xiàn)了GaAlAs的LED光源，使得紅色LED的光效達(dá)到10流明/瓦。當(dāng)時所用的材料是GaAsP，發(fā)紅光（λp=650nm） ，在驅(qū)動電流為20毫安時，光通量只有千分之幾個流明相應(yīng)的發(fā)外延材料檢驗 清洗 鍍膜 光刻 合金入庫 包裝 檢測 切割正面電極 背面電極8 / 13。芯片間距較小適合自動機。白膜裝一般是有焊墊的面粘在膜上，芯片間距也較大適合手動。發(fā)光二極管芯片的檢測的根據(jù)一般包括測試其正向?qū)妷?，波長，光強，及反向特性等。其刀片厚度一般為25um。紅黃 LED 管芯切割方法類似于硅片管芯切割工藝。合金爐形式等因素決定，通常紅黃 LED 材料中的合金化溫度在 350 度到 550 度之間。合金化通常是在 H2 或 N2 保護下進行。7 / 13圖 5鍍膜工藝一般用真空蒸鍍方法，其主要在 *104pa 高真空下用電阻加熱或電子束轟擊加熱方法使材料熔化在低氣壓下變成金屬蒸氣沉積在半導(dǎo)體材料表面，一般所用 P 型的接觸金屬的包括 AuBe,AuZn 等，N 面的接觸金屬常采用 AuGeNi 合金，鍍膜工藝中最常出現(xiàn)的問題是鍍膜前的半導(dǎo)體表面清洗，半導(dǎo)體表面的氧化物，油污等雜質(zhì)清洗不干凈往往造成鍍膜不牢，鍍膜后形成的合金層還需要通過光刻工藝將發(fā)光區(qū)盡可能多露出來，使留下來的合金層能滿足有效可靠的低歐姆接觸電極，及焊線壓墊的要求，正面最常用到的形狀是圓形，對背面來說若材料是透明的也要刻出圓形如圖 6 所示 [6]。 圖4 LED的制造流程LED 芯片制造主要是為了制造有效可靠的低歐姆接觸電極能滿足可接觸材料之間最小的壓降及提供焊線的壓墊，同時要滿足盡可能多的出光。為了求得光源的色溫，需要先求得它的色度坐標(biāo)，然后在色度圖上由CIE1960UCS 推導(dǎo)的ISO色溫線求取色溫。(c).色純Pc：樣品顏色接近主波長光譜色的程度,Pc=a/b [5]。這是一個人眼對該點顏色感覺的心理學(xué)物理參數(shù) [4]。⑦峰值波長λP（nm）：光譜輻射功率最大點所對應(yīng)的波長。 dSE???(3)④發(fā)光效率ηV（lm/W）： LED 發(fā)射的光通量與輸入功率的比值。 ??????????dVKmdtQ)(5 / 13(1)②發(fā)光強度IV（cd）：光源在單位立體角上的光通量。⑥最大容許反向電壓Vz（V）： LED 所能承受的最大反向電壓，超出此電壓使用，將導(dǎo)致LED反向擊穿。④反向電流IR（μA）： LED 在一定的反向偏壓（通常取VR=5V）下的反向漏電流。VF最大容許耗散功率PDH=IFH二元、三元、四元晶片的LED 的VF：~ VGaN 類晶片的LED 的VF：~ V。 LED的相關(guān)參數(shù) 電學(xué)指標(biāo)①正向工作電流IF（mA）4 / 13? 額定工作電流IF（mA）： LED 在理想的線性工作區(qū)域，在此電流下可安全地維持正常的工作狀態(tài)；? 最小工作電流IFL（mA）： LED 在小于此電流工作時，由于超出理想的線性工作區(qū)域，將無法保證LED 的正常工作狀態(tài)（尤其是在一致性方面） ；? 最大容許正向電流IFH（mA）： LED 最大可承受的正向工作電流，在此電流下，LED 仍可正常工作，但發(fā)熱量劇增，LED 的使用壽命將大大縮短；? 最大容許正向脈沖電流IFP（mA）： LED 最大可承受的一定占空比的正向脈沖電流的高度。對于 GaN 基器件，一般采用 Al2O3 或 SiC 作為外延襯底，其優(yōu)點在于不存在吸收光，因此一般不加發(fā)射層 [3]。其一般均通過 MOCVD 外延工藝制備。 LED晶片的基本構(gòu)造LED 晶片的基本結(jié)構(gòu)一般可歸為兩大類，一類是針對 GaP、GaAsP、AlGaAs等傳統(tǒng)型 LED 晶片，一類是針對超高亮度 InGaAlP 紅、黃與 InGaN 藍(lán)、綠光器件而言。這些材料的發(fā)光范圍由紅光到紫外線，目前紅光的材料主要有A1GalnP，而藍(lán)綠光及紫外線的主要材料則有A1GalnN。半導(dǎo)體晶體的原子排列決定禁帶，確定發(fā)光特性：λ=hc/Eg；雜質(zhì)摻入形成p 型區(qū)和n 型區(qū)；在正向偏壓下，注入電子與空穴復(fù)合；復(fù)合能量以光（有效
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