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正航技术介绍LED背光源的制造流程
时间:2015-07-10 作者:www.zj6d.com
正航技术介绍LED背光源的制造流程
一、LED制造流程
LED的制作流程包括上游的单晶片衬底制作、外延晶片生长,中游的芯片、电极制作、切割和测试分选,以及下游的产品封装。
国际和国内MOVCD设备基本是全进口的,主要厂商为美国VEECO公司和德国AIXTRON公司两家。
1.上游外延工艺
在外延炉(Metal Organic Chemical Vapour Deposition,简称MOCVD)高温高压无氧环境下,有机金属(MO源)和氢化物分解成原子有序地淀积在晶片的表面,成为外延层(Epitaxy)。上游外延制造附加值。
2.中游芯片工艺
中游厂商根据LED元件结构的需要,先进行金属蒸镀,然后在外延晶片上光罩蚀刻及热处理而制作LED两端的金属电极,接着将衬底磨薄、抛光后切割为细小的LED芯片,由于衬底较脆且机械加工性差,芯片切割过程的成品率为中游制作阶段的重点。中游的最后一步是测试分选。
3.下游封装工艺
下游是把从中游来的芯片粘贴并焊接导线架,经由测试、封胶,然后封装成各种不同的产品。
二、发展半导体照明产业具有极其重要的战略意义
1.节约能源,推动环保
本亚泰中研信息咨询有限公司的报告针对世界能源危机,照明节能是实现国家节能的有效途径。我国是仅次于美国的第二发电大国,在我国2004年发电量2.19万亿度中约有12%用于照明,到2010年照明用电将达到3500亿度。专家预测,2015年后,我国半导体照明年节电将超过三峡电站全年的发电量。
我国的电力生产80%为火力发电,燃烧大量的原煤和石油,产生大量的粉尘和二氧化碳、二氧化硫等气体,环境污染严重,通过半导体照明的应用可以减少电力使用及少污染物的排放;同时,半导体照明本身易于回收,没有汞等有害污染问题。
2.提升传统照明产业,带动相关产业转型
中国是世界照明电器生产和出口大国,2003年产值超过1000亿元,出口创汇54亿美元。但我国照明工业大而不强,主要做低端产品,利润率低,缺乏国际市场竞争力。通过半导体照明产业的发展,可以提升我国照明产品的技术含量和附加值,提高国际市场竞争力。
半导体照明已广泛应用于景观装饰照明、背光源、大屏幕显示、交通信号、汽车等各类运输工具照明、军用照明及旅游、轻工产品等特殊照明领域。将继续带动信息显示、汽车产业、家电产业、建筑行业、轻工行业的产品升级。专家预测,我国在2005至2015年间,半导体白光照明将累计创造1500亿元产值。
3.增加就业机会,为国防现代化做贡献
半导体照明产业具有技术密集和劳动密集型双重特点,非常适合我国的国情,可以充分发挥我国劳动力资源优势。专家预测,我国在2005-2015年期间,半导体照明将解决100万人口就业。
半导体照明由于具有体积小、寿命长、效率高、低电压、使用安全、节能等优点,已被各国首先用于国防、军事用途。在我国,利用固态照明灯具优势的潜力很大,可使国防的所有装备长备不懈,所有的指挥所彻夜长明,保证我国强大的国防力量。
第四节 LED的历史及前景
三、LED的发展史
50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写,它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,即固体封装,所以能起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。 
发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片,在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层,称为P-N结。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结施加反向电压时,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。 当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关。 
最初LED用作仪器仪表的指示光源,后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用,产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例,在美国本来是采用长寿命、低光效的140瓦白炽灯作为光源,它产生2000流明的白光。经红色滤光片后,光损失90%,只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中,Lumileds公司采用了18个红色LED光源,包括电路损失在内,共耗电14瓦,即可产生同样的光效。 汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。 
对于一般照明而言,人们更需要白色的光源。1998年白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石(YAG)封装在一起做成。GaN芯片发蓝光(λp=465nm,Wd=30nm),高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射,峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中,覆盖以混有YAG的树脂薄层,约200-500nm。 LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收,另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合,可以得到得白光。现在,对于InGaN/YAG白色LED,通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度,可以获得色温3500-10000K的各色白光。这种通过蓝光LED得到白光的方法,构造简单、成本低廉、技术成熟度高,因此运用最多。
四、LED的发展前景
LED巨大的市场注定其将发展成一个庞大的产业。总体来看,国内在规模产业的发展上一直不尽人意,典型案例就是集成电路产业与液晶面板产业,国内到现在集成电路产业还是夹着尾巴做人,液晶面板产业也是百病缠身,技术复杂、投资大、基础薄弱是主要原因,而LED产业将打破这个魔咒,并且可以带动相关产业的提升,如国内驱动芯片产业在液晶驱动上根本做不起来,因为液晶面板产业不在国内,由于有巨大市场支撑,LED驱动芯片预计在国内得到蓬勃发展,促进国内相关企业做大做强,这反过来又会促进国内LCD驱动芯片或其它驱动芯片的发展。
中国大陆目前LED产业发展的劣势在于,1、国内企业LED产品技术水平与海外还是有一定差距,在争取高端客户方面处于劣势;2、国内集成电路制造基础相较日本、韩国及台湾地区这些LED强势地区而言薄弱,LED外延、芯片制造能力、工艺水平及外围材料配套能力差一些,学习曲线长一些,需要一段时间培育;3、国内LED企业的规模还比较小,大多没有超过100kk/月产能(蓝绿光),这种状况在未来两年将有改善;4、国内研发多集中在大学和科研院所,生产在各企业,缺乏研发成果产业化的快速转换机制,这方面应借鉴台湾工业研究院的技术成果授权机制,加快技术成果转换速度,科研院所不能为自己产业化而不将的技术成果及时转移到产业界,政府应制定相关政策规范相关行为;5、国内核心专利缺乏,特别在关系到产业长远发展的蓝光核心专利及白光专利缺乏,这将使国内产业的长期发展受制。中国本土企业现阶段主要还是处于起步阶段,企业规模较小,对掌握专利的大厂构不成威胁,专利问题还不是很突出。但是随着国内企业的发展壮大,一旦规模扩大到一定程度,实施“走出去”发展战略,专利问题将成为隐患。目前对国内企业而言,壮大规模、提高产品质量与技术水平是首要任务,提高未来取得大厂专利授权时的要价能力,或逐步通过研发突破核心专利。
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