LED芯片

led(2張)

50年前人們已經瞭解半導體材料可產生光線的基本知識，1962年，通用電氣公司的尼克·何倫亞克（Nick HolonyakJr.）開發出第一種實際應用的可見光發光二極管。LED是英文light emitting diode（發光二極管）的縮寫，它的基本結構是一塊電致發光的半導體材料，置於一個有引線的架子上，然後四周用環氧樹脂密封，即固體封裝，所以能起到保護內部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。

最初LED用作儀器儀表的指示光源，後來各種光色的LED在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應用，產生了很好的經濟效益和社會效益。以12英寸的紅色交通信號燈為例，在美國本來是採用長壽命、低光效的140瓦白熾燈作為光源，它產生2000流明的白光。經紅色濾光片後，光損失90%，只剩下200流明的紅光。而在新設計的燈中，Lumileds公司採用了18個紅色LED光源，包括電路損失在內，共耗電14瓦，即可產生同樣的光效。汽車信號燈也是LED光源應用的重要領域。

隨着 LED 技術的快速發展以及 LED 光效的逐步提高，LED 的應用將越來越廣泛。隨着全球性能源短缺問題的日益嚴重，人們越來越關注 LED 在照明市場的發展前景，LED 將是取代白熾燈、鎢絲燈和熒光燈的潛力光源。

LED 照明市場發展空間廣闊。LED 照明燈具應用已經從過去室外景觀照明 LED 發展向室內照明應用。據分析未來五年內 LED 室內照明的發展將有指數型增長趨勢。2011年其產值高達數百億美元。尤其是 2009 年歐盟率先實施禁用白熾燈計劃，以及節能議題備受關注，造就了 LED 室內照明巨大的市場機遇和樂觀的前景。 ^[1] 

芯片技術提升和價格走低是促進 LED 照明應用成本下降的關鍵。隨着 LED芯片技術的提升，LED 發光效率提高後，單顆 LED 芯片所需的成本不斷下降。同時，上游投資帶動的大規模產能釋放，引發較強的市場競爭也將帶動芯片價格下降，這有效推動 LED 照明產品成本的下降。2011 年，芯片從之前的供不應求快速轉換為供過於求，芯片價格快速下降。例如，小功率的 7.5mil×7.5mil 藍光芯片和大功率的 45mil×45mil 藍光芯片 2011 年一年內價格分別下降了 55.9%和 55.0%。 ^[1] 

無論是面向重點照明和整體照明的高功率 LED 芯片，還是用於裝飾照明和一些簡單的輔助照明的低功率 LED 芯片，技術升級的關鍵都關乎如何開發出更高效、更穩定的 LED 芯片。在短短數年內，藉助於包括新型芯片結構和多量子阱結構的新型外延機構設計在內的一系列技術改進，LED 的發光效率實現了巨大突破，這些技術突破都將為LED 半導體照明的普及鋪平道路。 ^[1] 

定義：MB 芯片：Metal Bonding（金屬粘着）芯片：該芯片屬於UEC 的專利產品；

特點：

1、 採用高散熱係數的材料---Si 作為襯底﹐散熱容易.

Thermal Conductivity

GaAs：46 W/m-K

GaP：77 W/m-K

Si：125 ～ 150 W/m-K

Cupper：300~400 W/m-k

SiC：490 W/m-K

2、通過金屬層來接合（wafer bonding）磊晶層和襯底，同時反射光子，避免襯底的吸收.

3、導電的Si 襯底取代GaAs 襯底，具備良好的熱傳導能力（導熱係數相差3~4 倍），更適應於高驅動電流領域。4、底部金屬反射層﹐有利於光度的提升及散熱

5、尺寸可加大﹐應用於High power 領域﹐eg ：42mil MB

定義：GB 芯片：Glue Bonding （粘着結合）芯片：該芯片屬於UEC 的專利產品

特點：

1、透明的藍寶石襯底取代吸光的GaAs襯底﹐其出光功率是傳統AS （Absorbable structure）芯片的2倍以上﹐藍寶石襯底類似TS芯片的GaP襯底.

2、芯片四面發光﹐具有出色的Pattern圖

3、亮度方面﹐其整體亮度已超過TS芯片的水平（8.6mil）

4、雙電極結構﹐其耐高電流方面要稍差於TS單電極TS芯片定義和特點

定義：TS 芯片： transparent structure（透明襯底）芯片﹐該芯片屬於HP 的專利產品。

特點：

1、芯片工藝製作複雜﹐遠高於AS LED

2、信賴性卓越

3、透明的GaP襯底﹐不吸收光﹐亮度高

4、應用廣泛

定義：AS 芯片：Absorbable structure （吸收襯底）芯片﹔經過近四十年的發展努力﹐台灣LED光電業界對於該類型芯片的研發﹑生產﹑銷售處於成熟的階段﹐各大公司在此方面的研發水平基本處於同一水平﹐差距不大. 大陸芯片製造業起步較晚﹐其亮度及可靠度與台灣業界還有一定的差距﹐在這裏我們所談的AS芯片﹐特指UEC的AS芯片﹐eg：712SOL-VR, 709SOL-VR, 712SYM-VR,709SYM-VR 等

特點：

1、四元芯片﹐採用 MOVPE工藝製備﹐亮度相對於常規芯片要亮

2、信賴性優良

3、應用廣泛

1、LPE：Liquid Phase Epitaxy（液相磊晶法）GaP/GaP

2、VPE：Vapor Phase Epitaxy（氣相磊晶法）GaAsP/GaAs

3、MOVPE：Metal Organic Vapor Phase Epitaxy（有機金屬氣相磊晶法） AlGaInP、GaN

4、SH：GaAlAs/GaAs Single Heterostructure（單異型結構）GaAlAs/GaAs

5、DH：GaAlAs/GaAs Double Heterostructure（雙異型結構） GaAlAs/GaAs

6、DDH：GaAlAs/GaAlAs Double Heterostructure（雙異型結構） GaAlAs/GaAlAs

傳統的LED芯片採用正裝結構,上面通常塗敷一層環氧樹脂,下面以藍寶石作為襯底。一方面,由於藍寶石的導熱性較差,有源層產生的熱量不能及時地釋放,而且藍寶石襯底會吸收有源區的光線,即使增加金屬反射層也無法完全解決吸收的問題；另一方面,由於環氧樹脂的導熱能力很差,熱量只能靠芯片下面的引腳散出。因此前後兩方面都造成散熱的難題,影響了器件的性能和可靠性。鑑於此,LED的倒裝焊接技術應運而生。 ^[2] 

2001年,LumiLeds研製出了AIGalnN功率型倒裝芯片結構,LED芯片通過凸點倒裝連接到硅基上。這樣大功率LED產生的熱量不必經由芯片的藍寶石襯底,而是直接傳到熱導率更高的硅或陶瓷襯底,再傳到金屬底座,由於其有源發熱區更接近於散熱體,可降低內部熱沉熱阻。這種結構的熱阻理論計算最低可達到1.34K/W,實際做到6-8K/W,出光率也提高了60%左右。但是,熱阻是與熱沉的厚度成正比的,由於受硅片機械強度與導熱性能所限,很難通過減薄硅片來進一步降低內部熱沉的熱阻,這就制約了其傳熱性能的進一步提高。 ^[2] 

LED芯片有橫向和垂直兩種基本結構。所謂的橫向結構LED芯片是指芯片兩個電極在外延片的同側,由於電極在同一側,電流在n-和p-類型限制層中橫向流動不利於電流的擴散以及熱量的散發。相反,垂直結構LED芯片是指兩個電極分佈在外延片的異側,以圖形化電極和全部的p型限制層作為第二電極,使得電流幾乎全部垂直流過LED外延層,極少橫向流動的電流。垂直結構LED可以按材料分為GaP基LED、GaN基LED和ZnO基LED。LED的（分別用紅色和黑色表示）分別與熱沉或PCB或電路板上的正、負極（分別用紅色和黑色表示）電聯接。外界電源與電路板上的“十”和“一”極相聯接。 ^[2] 

由SemiLedS研發的以藍寶石為襯底的垂直結構GaN基LED芯片從2005年11月開始進入市場。製造垂直結構LED芯片有兩種基本方法：剝離生長襯底和不剝離生長襯底。相比橫向結構的LED芯片,垂直結構的LED芯片具有以下明顯的優勢：

1、所有的製造工藝都是在晶片水平進行的。

2、抗靜電能力高。

3、無需打金線,一方面封裝厚度薄,可用於製造超薄型的器件,如背光源,大屏幕顯示等；另一方面,良品率和可靠性均得以提高。

4、在封裝前進行老化,降低生產成本。

5、可以採用較大直徑的通孔/金屬填充塞和多個的通孔/金屬填充塞進一步提高襯底的散熱效率。這一特點對大功率LED尤其重要。 ^[2] 

1、正向工作電流If

它是指發光二極體正常發光時的正向電流值。在實際使用中應根據需要選擇IF在0.6·IFm以下。

2、正向工作電壓VF

參數表中給出的工作電壓是在給定的正向電流下得到的。一般是在IF=20mA時測得的。發光二極體正向工作電壓VF在1.4～3V。在外界温度升高時，VF將下降。

3、V-I特性

發光二極體的電壓與電流的關係，在正向電壓正小於某一值（叫閾值）時，電流極小，不發光。當電壓超過某一值後，正向電流隨電壓迅速增加，發光。

4、發光強度IV

發光二極體的發光強度通常是指法線（對圓柱形發光管是指其軸線）方向上的發光強度。若在該方向上輻射強度為（1/683）W/sr時，則發光1坎德拉（符號為cd）。由於一般LED的發光二極管強度小，所以發光強度常用燭光（坎德拉, mcd）作單位。

5、LED的發光角度

-90°- +90°

6、光譜半寬度Δλ

它表示發光管的光譜純度。

7、半值角θ1/2和視角

θ1/2是指發光強度值為軸向強度值一半的方向與發光軸向（法向）的夾角。

8、全形

根據LED發光立體角換算出的角度，也叫平面角。

9、視角

指LED發光的最大角度，根據視角不同，應用也不同，也叫光強角。

10、半形

法向0°與最大發光強度值/2之間的夾角。嚴格上來説，是最大發光強度值與最大發光強度值/2所對應的夾角。LED的封裝技術導致最大發光角度並不是法向0°的光強值，引入偏差角，指得是最大發光強度對應的角度與法向0°之間的夾角。

11、最大正向直流電流IFm

允許加的最大的正向直流電流。超過此值可損壞二極體。

12、最大反向電壓VRm

所允許加的最大反向電壓即擊穿電壓。超過此值，發光二極體可能被擊穿損壞。

13、工作環境topm

發光二極體可正常工作的環境温度範圍。低於或高於此温度範圍，發光二極體將不能正常工作，效率大大降低。

14、允許功耗Pm

允許加於LED兩端正向直流電壓與流過它的電流之積的最大值。超過此值，LED發熱、損壞。

大功率LED芯片有尺寸為38*38mil，40*40mil，45*45mil等三種當然芯片尺寸是可以訂製的，這只是一般常見的規格。mil是尺寸單位，一個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規格。理論上來説，芯片越大，能承受的電流及功率就越大。不過芯片材質及製程也是影響芯片功率大小的主要因素。例如CREE 40mil的芯片能承受1W到3W的功率，其他廠牌同樣大小的芯片，最多能承受到2W。

一般亮度：R（紅色GaAsP 655nm）、H （ 高紅GaP 697nm ）、G （ 綠色GaP 565nm ）、Y （ 黃色GaAsP/GaP 585nm ）、E（桔色GaAsP/ GaP 635nm ）等；

高亮度：VG （較亮綠色GaP 565nm ）、VY（較亮黃色 GaAsP/ GaP 585nm ）、SR（ 較亮紅色GaAlAS 660nm ）；

超高亮度：UG﹑UY﹑UR﹑UYS﹑URF﹑UE等。

二元晶片（磷﹑鎵）：H﹑G等；

三元晶片（磷﹑鎵 ﹑砷）：SR（較亮紅色GaAlAS 660nm）、 HR （超亮紅色GaAlAs 660nm）、UR（最亮紅色GaAlAs 660nm）等；

四元晶片（磷﹑鋁﹑鎵﹑銦）：SRF（ 較亮紅色 AlGalnP ）、HRF（超亮紅色 AlGalnP）、URF（最亮紅色 AlGalnP 630nm）、VY（較亮黃色GaAsP/GaP 585nm）、HY（超亮黃色 AlGalnP 595nm）、UY（最亮黃色 AlGalnP 595nm）、UYS（最亮黃色 AlGalnP 587nm）、UE（最亮桔色 AlGalnP 620nm）、HE（超亮桔色 AlGalnP 620nm）、UG （最亮綠色 AIGalnP 574nm） LED等。

對於製作LED芯片來説，襯底材料的選用是首要考慮的問題。應該採用哪種合適的襯底，需要根據設備和LED器件的要求進行選擇。三種襯底材料：藍寶石（Al2O3）、硅（Si）、碳化硅（SiC）。

藍寶石的優點：1、生產技術成熟、器件質量較好 ；2、穩定性很好，能夠運用在高温生長過程中； 3、機械強度高，易於處理和清洗。

藍寶石的不足：1、晶格失配和熱應力失配，會在外延層中產生大量缺陷；2、藍寶石是一種絕緣體，在上表面製作兩個電極，造成了有效發光面積減少；3、增加了光刻、蝕刻工藝過程，製作成本高。

硅是熱的良導體，所以器件的導熱性能可以明顯改善，從而延長了器件的壽命。

碳化硅襯底（CREE公司專門採用SiC材料作為襯底）的LED芯片，電極是L型電極，電流是縱向流動的。採用這種襯底製作的器件的導電和導熱性能都非常好，有利於做成面積較大的大功率器件。優點： 碳化硅的導熱係數為490W/m·K，要比藍寶石襯底高出10倍以上。不足：碳化硅製造成本較高，實現其商業化還需要降低相應的成本。

（1）四元芯片，採用MOVPE工藝製備，亮度相對於常規芯片要亮。

（2）信賴性優良。

（3）應用廣泛。

（4）安全性高。

（5）壽命長。

led芯片的價格：一般情況系下方片的價格要高於圓片的價格，大功率led芯片肯定要高於小功率led芯片，進口的要高於國產的，進口的來源價格從日本、美國、台灣依次減低。

led芯片的質量：評價led芯片的質量主要從裸晶亮度、衰減度兩個主要標準來衡量，在封裝過程中主要從led芯片封裝的成品率來計算。

紅燈：9mil正規方片，（純紅）波長：620-625nm，上下60°、左右120°，亮度高達1000-1200mcd；

綠燈：12mil正規方片，（純綠）波長：520-525nm，上下60°、左右120°，亮度高達2000-3000mcd；

性能：具有亮度高、抗靜電能力強、抗衰減能力強、一致性好等特點，是製作led招牌、led發光字的最佳選擇。

首先在襯底上製作氮化鎵（GaN）基的外延片，這個過程主要是在金屬有機化學氣相沉積外延片爐（MOCVD）中完成的。準備好製作GaN基外延片所需的材料源和各種高純的氣體之後，按照工藝的要求就可以逐步把外延片做好。常用的襯底主要有藍寶石、碳化硅和硅襯底，還有GaAs、AlN、ZnO等材料。

MOCVD是利用氣相反應物（前驅物）及Ⅲ族的有機金屬和Ⅴ族的NH3在襯底表面進行反應，將所需的產物沉積在襯底表面。通過控制温度、壓力、反應物濃度和種類比例，從而控制鍍膜成分、晶相等品質。MOCVD外延爐是製作LED外延片最常用的設備。

然後是對LED PN結的兩個電極進行加工，電極加工也是製作LED芯片的關鍵工序，包括清洗、蒸鍍、黃光、化學蝕刻、熔合、研磨；然後對LED毛片進行劃片、測試和分選，就可以得到所需的LED芯片。如果芯片清洗不夠乾淨，蒸鍍系統不正常，會導致蒸鍍出來的金屬層（指蝕刻後的電極）會有脱落，金屬層外觀變色，金泡等異常。

蒸鍍過程中有時需用彈簧夾固定芯片，因此會產生夾痕（在目檢必須挑除）。黃光作業內容包括烘烤、上光阻、照相曝光、顯影等，若顯影不完全及光罩有破洞會有發光區殘多出金屬。

芯片在前段工藝中，各項工藝如清洗、蒸鍍、黃光、化學蝕刻、熔合、研磨等作業都必須使用鑷子及花籃、載具等，因此會有芯片電極刮傷情形發生。

鏡檢：材料表面是否有機械損傷及麻點麻坑lockhill芯片尺寸及電極大小是否符合工藝要求電極圖案是否完整。

由於LED芯片在劃片後依然排列緊密間距很小（約0.1mm），不利於後工序的操作。採用擴片機對黏結芯片的膜進行擴張，使LED芯片的間距拉伸到約0.6mm。也可以採用手工擴張，但很容易造成芯片掉落浪費等不良問題。

在LED支架的相應位置點上銀膠或絕緣膠。對於GaAs、SiC導電襯底，具有背面電極的紅光、黃光、黃綠芯片，採用銀膠。對於藍寶石絕緣襯底的藍光、綠光LED芯片，採用絕緣膠來固定芯片。

工藝難點在於點膠量的控制，在膠體高度、點膠位置均有詳細的工藝要求。由於銀膠和絕緣膠在貯存和使用均有嚴格的要求，銀膠的醒料、攪拌、使用時間都是工藝上必須注意的事項。

和點膠相反，備膠是用備膠機先把銀膠塗在LED背面電極上，然後把背部帶銀膠的LED安裝在LED支架上。備膠的效率遠高於點膠，但不是所有產品均適用備膠工藝。

將擴張後LED芯片（備膠或未備膠）安置在刺片台的夾具上，LED支架放在夾具底下，在顯微鏡下用針將LED芯片一個一個刺到相應的位置上。手工刺片和自動裝架相比有一個好處，便於隨時更換不同的芯片，適用於需要安裝多種芯片的產品。

自動裝架其實是結合了沾膠（點膠）和安裝芯片兩大步驟，先在LED支架上點上銀膠（絕緣膠），然後用真空吸嘴將LED芯片吸起移動位置，再安置在相應的支架位置上。自動裝架在工藝上主要要熟悉設備操作編程，同時對設備的沾膠及安裝精度進行調整。在吸嘴的選用上儘量選用膠木吸嘴，防止對LED芯片表面的損傷，特別是藍、綠色芯片必須用膠木的。因為鋼嘴會劃傷芯片表面的電流擴散層。

燒結的目的是使銀膠固化，燒結要求對温度進行監控，防止批次性不良。銀膠燒結的温度一般控制在150℃，燒結時間2小時。根據實際情況可以調整到170℃，1小時。絕緣膠一般150℃，1小時。

銀膠燒結烘箱的必須按工藝要求隔2小時（或1小時）打開更換燒結的產品，中間不得隨意打開。燒結烘箱不得再其他用途，防止污染。

壓焊的目的是將電極引到LED芯片上，完成產品內外引線的連接工作。

LED的壓焊工藝有金絲球焊和鋁絲壓焊兩種。鋁絲壓焊的過程為先在LED芯片電極上壓上第一點，再將鋁絲拉到相應的支架上方，壓上第二點後扯斷鋁絲。金絲球焊過程則在壓第一點前先燒個球，其餘過程類似。

壓焊是LED封裝技術中的關鍵環節，工藝上主要需要監控的是壓焊金絲（鋁絲）拱絲形狀，焊點形狀，拉力。

LED的封裝主要有點膠、灌封、模壓三種。基本上工藝控制的難點是氣泡、多缺料、黑點。設計上主要是對材料的選型，選用結合良好的環氧和支架。（一般的LED無法通過氣密性試驗）

LED點膠TOP-LED和Side-LED適用點膠封裝。手動點膠封裝對操作水平要求很高（特別是白光LED），主要難點是對點膠量的控制，因為環氧在使用過程中會變稠。白光LED的點膠還存在熒光粉沉澱導致出光色差的問題。

LED灌膠封裝 Lamp-LED的封裝採用灌封的形式。灌封的過程是先在LED成型模腔內注入液態環氧，然後插入壓焊好的LED支架，放入烘箱讓環氧固化後，將LED從模腔中脱出即成型。

LED模壓封裝 將壓焊好的LED支架放入模具中，將上下兩副模具用液壓機合模並抽真空，將固態環氧放入注膠道的入口加熱用液壓頂杆壓入模具膠道中，環氧順着膠道進入各個LED成型槽中並固化。

10、LED固化與後固化

固化是指封裝環氧的固化，一般環氧固化條件在135℃，1小時。模壓封裝一般在150℃，4分鐘。後固化是為了讓環氧充分固化，同時對LED進行熱老化。後固化對於提高環氧與支架（PCB）的粘接強度非常重要。一般條件為120℃，4小時。

由於LED在生產中是連在一起的（不是單個），Lamp封裝LED採用切筋切斷LED支架的連筋。SMD-LED則是在一片PCB板上，需要劃片機來完成分離工作。

測試LED的光電參數、檢驗外形尺寸，同時根據客户要求對LED產品進行分選。

LED芯片因為大小一般都在大小：小功率的芯片一般分為8mil、9mil、12mil、14mil等，跟頭髮一樣細，以前人工計數時候非常辛苦，而且準確率極底，2012年廈門好景科技有開發一套專門針對LED芯片計數的軟件，儀器整合了高清晰度數字技術來鑑別最困難的計數問題，LED芯片專用計數儀設備是由百萬象素工業專用的CCD和百萬象素鏡頭的硬件，整合了高清晰度圖像數字技術的軟件組成的，主要用來計算出LED芯片的數量。該LED芯片專用計數儀通過高速的圖像獲取及視覺識別處理，準確、快速地計數LED芯片，操作簡單，使用方便。

該設備裝有新型的照明配置，因照明上的均勻一致性及應用百萬象素的CCD及鏡頭，確保了LED芯片成像的清晰度，配合高技術的計數軟件，從而保證了計數的準確度。同時軟件會將每次計數的結果儲存在數據庫中，方便打印與追溯對比分析。

技術參數：

1、成像特性

鏡頭：12mm、F1.8高保真光學鏡頭

CCD規格：300萬像素/500萬像素，真彩

圖像拍攝：手動對焦，可專業級地精細成像LED芯片

圖像調整：手動調整亮度；自動調整對比度、飽和度

2、計數特性：

快速的計算出LED芯片總數，可根據需要折扣數量，並顯示和輸出計數結果

可計數≥5mil （或0.127mm） 不透明LED芯片

可計數雙電極透明的LED芯片

計數速度：2000～8000個LED芯片/s的統計速度，無需掃描即成像即計數

簡便易用：真正一鍵式操作，鼠標一點，結果即現。軟件界面美觀，操作簡便。

發光二極體的發光強度通常是指法線（對圓柱形發光管是指其軸線）方向上的發光強度。若在該方向上輻射強度為（1/683）W/sr時，則發光1坎德拉（符號為cd）。由於一般LED的發光二極管強度小，所以發光強度常用燭光（坎德拉, mcd）作單位。

-90°- +90°

它表示發光管的光譜純度。

θ1/2是指發光強度值為軸向強度值一半的方向與發光軸向（法向）的夾角。

根據LED發光立體角換算出的角度，也叫平面角。

指LED發光的最大角度，根據視角不同，應用也不同，也叫光強角。

法向0°與最大發光強度值/2之間的夾角。嚴格上來説，是最大發光強度值與最大發光強度值/2所對應的夾角。LED的封裝技術導致最大發光角度並不是法向0°的光強值，引入偏差角，指得是最大發光強度對應的角度與法向0°之間的夾角。

允許加的最大的正向直流電流。超過此值可損壞二極體。

允許加於LED兩端正向直流電壓與流過它的電流之積的最大值。超過此值，LED發熱、損壞LED芯片及器件的分選測試

LED的分選有兩種方法：一是以芯片為基礎的測試分選，二是對封裝好的LED進行測試分選。

（1）芯片的測試分選

LED芯片分選難度很大，主要原因是LED芯片尺寸一般都很小，從9mil到14mil（0.22-0.35毫米）。這樣小的芯片需要微探針才能夠完成測試，分選過程需要精確的機械和圖像識別系統，這使得設備的造價變得很高，而且測試速度受到限制。如果按照每月25天計算，每一台分選機的產能為每月5KK。

從根本上解決芯片測試分選瓶頸問題的關鍵是改善外延片均勻性。如果一片外延片波長分佈在2nm之內，亮度的變化在+15%之內，則可以將這個片子上的所有芯片歸為一檔（Bin），只要通過測試把不合格的芯片去除即可，將大大增加芯片的產能和降低芯片的成本。在均勻性不是很好的情況下，也可以用測試並把"不合格產品較多"的芯片區域用噴墨塗抹的方式處理掉，從而快速地得到想要的"合格"芯片，但這樣做的成本太高，會把很多符合其他客房要求的芯片都做為不合格證的廢品處理，最後核算出的芯片成本可能是市場無法接受的水平。

（2）LED的測試分選

封裝後的LED可以按照波長、發光強度、發光角度以及工作電壓等進行測試分選。其結果是把LED分成很多檔（Bin）和類別，然後測試分選機會自動地根據設定的測試標準把LED分裝在不同的Bin盒內。由於人們對於LED的要求越來越高，早期的分選機是32Bin，後來增加到64Bin，分Bin的LED技術指標仍然無法滿足生產和市場的需求。

LED測試分選機是在一個特定的工作台電流下（如20mA），對LED進行測試，一般還會做一個反向電壓值的測試。如果按照每月25天，每天20小時的工作時間計算，每一台分選機的產能為每月9KK。

大型顯示屏或其他高檔應用客户，對LED的質量要求較高。特別是在波長與亮度一致性的要求上很嚴格。假如LED封裝廠在芯片採購時沒有提出嚴格的要求，則這些封裝廠在大量的封裝後會發現，封裝好的LED中只有很少數量的產品能滿足某一客户的要求，其餘大部分將變成倉庫裏的存貨。這種情形迫使LED封裝廠在採購LED芯片時提出嚴格的要求，特別是波長、亮度和工作台電壓的指標；比如，過去對波長要求

是+2nm，已提出+0.5nm的要求。這樣對於芯片廠就產生了巨大的壓力，在芯片銷售前必須進行嚴格的分選。

從以上關於LED與LED芯片分選取的分析中可以看出，比較經濟的做法是對LED進行測試分選。但是由於LED的種類繁多，有不同的形式，不現的形狀，不同的尺寸，不同的發光角度，不同的客户要求，不同的應用要求，這使用權得完全通過LED測試分選取進行產品的分選變得很難操作。所以問題的關鍵又回到MOCVD的外延工藝過程，如何生長出所需波長及亮度的LED外延片是降低成本的關鍵點，這個問題不解決，LED的產能及成本仍將得不到完全解決。但在外延片的均勻度得到控制以前，比較行之有效的方法是解決快速低成本的芯片分選問題。

LED芯片使用常遇到的問題分析：別的封裝進程中也能夠形成正向壓下降，首要緣由有銀膠固化不充分，支架或芯片電極沾污等形成觸摸電阻大或觸摸電阻不穩定。

1、正向電壓下降 暗光

A：一種是電極與發光資料為歐姆觸摸，但觸摸電阻大，首要由資料襯底低濃度或電極殘缺所形成的。

B：一種是電極與資料為非歐姆觸摸，首要發生在芯片電極製備進程中蒸騰第一層電極時的擠壓印或夾印，散佈方位。

正向壓下降的芯片在固定電壓測驗時，經過芯片的電流小，然後體現暗點，還有一種暗光表象是芯片自身發光功率低，正向壓降正常。

2、難壓焊：（首要有打不粘，電極掉落，打穿電極）

A：打不粘：首要因為電極外表氧化或有膠

B：有與發光資料觸摸不牢和加厚焊線層不牢，其間以加厚層掉落為主。

C：打穿電極：通常與芯片資料有關，資料脆且強度不高的資料易打穿電極，通常GAALAS資料（如高紅，紅外芯片）較GAP資料易打穿電極，

D：壓焊調試應從焊接温度，超聲波功率，超聲時刻，壓力，金球鉅細，支架定位等進行調整。

3、發光色彩區別：

A：同一張芯片發光色彩有顯着區別首要是因為外延片資料疑問，ALGAINP四元素資料選用量子佈局很薄，成長是很難確保各區域組分共同。（組分決議禁帶寬度，禁帶寬度決議波長）。

B：GAP黃綠芯片，發光波長不會有很大誤差，可是因為人眼對這個波段色彩靈敏，很簡單查出偏黃，偏綠。因為波長是外延片資料決議的，區域越小，呈現色彩誤差概念越小，故在M/T作業中有附近選取法。

C：GAP赤色芯片有的發光色彩是偏橙黃色，這是因為其發光機理為直接躍進。受雜質濃度影響，電流密度加大時，易發生雜質能級偏移和發光飽滿，發光是開端變為橙黃色。

4、閘流體效應：

A：是發光二極管在正常電壓下無法導通，當電壓加高到必定程度，電流發生驟變。

B：發生閘流體表象緣由是發光資料外延片成長時呈現了反向夾層，有此表象的LED在IF=20MA時測驗的正向壓降有躲藏性，在運用進程是出於南北極電壓不行大，體現為不亮，可用測驗信息儀器從晶體管圖示儀測驗曲線，也能夠經過小電流IF=10UA下的正向壓降來發現，小電流下的正向壓降顯着偏大，則能夠是該疑問所形成的。

5、反向漏電：

A：緣由：外延資料，芯片製造，器材封裝，測驗通常5V下反向漏電流為10UA，也能夠固定反向電流下測驗反向電壓。

B：不一樣類型的LED反向特性相差大：普綠，普黃芯片反向擊穿可到達一百多伏，而普芯片則在十幾二十伏之間。

C：外延形成的反向漏電首要由PN結內部佈局缺點所形成的，芯片製造進程中旁邊面腐蝕不行或有銀膠絲沾附在測面，嚴禁用有機溶液分配銀膠。以避免銀膠經過毛細表象爬到結區。

近年來 LED 上游領域產業得到迅速的發展，市場的激烈競爭使得芯片成本降低，然而較之於傳統照明，成本仍然較高，LED 要取代傳統的照明，成本因素成為一個重要方面，而封裝作為決定 LED 光源價格的重要環節，未來超低成本 LED 照明需要使用更少的 LED 燈珠，勢必需要尺寸更大的芯片，因此大電流驅動下的高性能的大功率 LED 芯片成為 LED 上游的必爭領域。國內外的半導體照明領域的機構和科研院所都在致力於此類高端芯片產業化的研究和探索，雖然由於生產工藝複雜、產品良率低、以及成本過高因素的制約，仍有許多優異的高端產品和先進的製造技術被開發出來，極大地推動了功率型 LED 芯片的產業化進程。 ^[3] 

業界認為 LED 照明技術公認的發展路線為：發光效率從 2002 年的25lm/w 提高到 2007 年 75lm/w、2012 年其發光效率將達到 150lm/w，而在 LED芯片商業化的 2020 年，其發光效率將突破 200lm/w；發光成本從 2002 年的 200美元/千流明下降到 2007 年的 20 美元/千流明、2012 年下降到 5 美元/千流明，到 2020 年將降低到 2 美元/千流明；從 2007 年 LED 照明開始進入白熾燈照明領域，到 2012 年進入熒光燈市場，在 2020 年普及取代白熾燈和熒光燈。 ^[3] 

全球 LED 市場的規模年均增長率超過 20%；高亮度 LED 市場的成長更加迅速，1995-2005 年的年均增長率達到 46%，2008 年的市場規模達到 51 億美元，佔 LED 市場的比例由 2001 年的40%增長到 2008 年的 80%以上，保守預估 2012 年的市場規模可望到達 114 億美元。市場需求拉動了生產環節的發展，也有其他行業的大型企業轉戰這一市場。世界不少 500強的巨頭公司都已進軍 LED 藍海市場。LED 半導體照明作為新型的綠色能源，無論是節能效益還是經濟效益都是非常顯著的，因此各國政府都在大力地推進 LED 照明普及。 ^[2] 

作為新興的產業，LED 半導體照明仍處在不斷進步的過程中。 業界認為 LED 芯片發光效率的發展路線為：從 2002 年的 25lm/w 提高到 2007 年75lm/w、2012 年發光效率將普遍達到 150lm/w，而在 2020 年商業化的 LED 芯片的發光效率將突破 200lm/w。從 2007 年 LED 照明開始發展進入白熾燈照明領域，直到 2012年進入熒光燈照明市場，而將在 2020 年普及取代如今的白熾燈和熒光燈。 ^[2] 

LED 芯片，尤其是大功率 LED 芯片，面臨的主要技術難點主要是以下幾個方面：

1、發光效率低

雖然各廠家量產的封裝後的白光 LED 出光效率都達到 100lm/w 以上，但是相比較於小尺寸的 LED 芯片，其出光效率依然很低。大尺寸的 LED 芯片由於尺寸較大，當光線在器件內部傳播時，光線通過的路程要比小尺寸的芯片經過的路程長，導致器件材料對光線的吸收概率較大，大量的光線被限制在器件內部無法出射，導致出光效率較低。 ^[1] 

2、電流擴散不均勻

對於大功率 LED 芯片而言，需要大的電流驅動（一般為 350mA），為了得到均勻的電流擴散，需設計合理的電極結構以使得電流在 P 型層面得到均勻分佈，大功率 LED 芯片由於芯片尺寸較大，同時 P 型層的電流很難在 P 型層面得到均勻擴散導致電流積聚在電極下方，造成電流擁擠效應。由於電流積聚效應，即電流主要集中在電極正下方區域，橫向擴展比較小，電流分佈很不均勻，導致局部電流密度過大。 ^[1] 

3、光電特性不穩定

由於大功率 LED 芯片器件出光效率底下，大量光線被器件內部吸收，這些被吸收的光線在器件內部轉換成熱能，造成 LED 芯片結温的升高，結温的升高不但會造成光衰嚴，嚴重影響了 LED 芯片的壽命，同時温度的升高會導致芯片的藍光波峯向長波長方向偏移（即紅移），造成芯片的發光波長和熒光粉的激發波長不匹配，也會造成顯色性的降低。 ^[1] 

4、產業化研究光效遠低於實驗室研發水平

國際上主流的 LED 芯片廠商，雖然實驗室研發已到達較高的水平，但是產業化的研究水平依然底下，造成其主要的原因是產業化不但要考慮到成本的需求同時還要兼顧生產工藝的複雜程度以及芯片良率的問題。 ^[1]