LED防爆灯封装原材料--芯片的详解

LED防爆灯的封装工艺有其自己的特点。对LED防爆灯封装前首先要做的是控制原物料。因为许多场合需要户外使用，环境条件往往比较恶劣，不是长期在高温下工作就是 长期在低温下工作，而且长期受雨水的腐蚀，如LED防爆灯的信赖度不是很好，很容易出现瞎点现象，所以注意对原物料品质的控制显得尤其重要。

　　LED防爆灯芯片结构：

　　LED防爆灯芯片是半导体发光器件LED防爆灯的核心部件，它主要由砷（AS）、铝（AL）、镓（Ga）、铟（IN）、磷（P）、氮（N）、锶（Ｓi）这几种元素中的若干种组成。

　　芯片按发光亮度分类可分为：

　　一般亮度：R（红色GAaAsP 655nm）、H （ 高红GaP 697nm ）、G （ 绿色GaP 565nm ）、Y （ 黄色GaAsP/GaP 585nm ）、E（桔色GaAsP/ GaP 635nm ）等；

　　高亮度：VG （较亮绿色GaP 565nm ）、VY（较亮黄色 GaAsP/ GaP 585nm ）、SR（ 较亮红色GaA/AS 660nm ）；

　　超高亮度：UG﹑UY﹑UR﹑UYS﹑URF﹑UE等。

　　芯片按组成元素可分为：

　　二元晶片（磷﹑镓）：H﹑G等；

　　三元晶片（磷﹑镓 ﹑砷）：SR（较亮红色GaA/AS 660nm）、 HR （超亮红色GaAlAs 660nm）、UR（最亮红色GaAlAs 660nm）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 AlGalnP 630nm）、VY（较亮黄色GaAsP/GaP 585nm）、HY（超亮黄色 AlGalnP 595nm）、UY（最亮黄色 AlGalnP 595nm）、UYS（最亮黄色 AlGalnP 587nm）、UE（最亮桔色 AlGalnP 620nm）、HE（超亮桔色 AlGalnP 620nm）、UG （最亮绿色 AIGalnP 574nm） LED等。

　　发光二极管芯片制作方法和材料的磊晶种类：

　　1、LPE：液相磊晶法 GaP/GaP；

　　2、VPE：气相磊晶法 GaAsP/GaAs；

　　3、MOVPE：有机金属气相磊晶法） AlGaInP、GaN；

　　4、SH：单异型结构 GaAlAs/GaAs；

　　5、DH：双异型结构 GaAlAs/GaAs；

　　6、DDH：双异型结构 GaAlAs/GaAlAs。

　　不同LED防爆灯芯片，其结构大同小异，有外延用的芯片基板（ 蓝宝石基板、碳化硅基板等） 和掺杂的外延半导体材料及透明金属电极等构成。

　　LED防爆灯单电极芯片

　　LED防爆灯晶粒种类简介

　　LED衬底材料的种类

　　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）。

　　一、蓝宝石衬底

　　蓝宝石衬底有许多的优点：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。

　　蓝宝石衬底存在的问题：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。蓝宝石的硬度非常高， 在自然材料中其硬度仅次于金刚石， 但是在LED器件的制作过程中却需要对它进行减薄和切割（从400nm减到100nm左右）。添置完成减薄和切割工艺的设备又要增加一笔较大的投资。蓝宝 石衬底导热性能不是很好（在100℃约为25W/m·K） ，制作大功率LED往往采用倒装技术（把蓝宝石衬底剥离或减薄）。

　　二、硅衬底

　　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。硅衬底芯片电极采用两种接触方式： V接触（垂直接触） 、L接触（水平接触） 。

　　三、碳化硅衬底

　　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/m·K，要比蓝宝石衬底高出10倍以上。

　　缺点：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防爆灯除了以上三种常用的衬底材料之外，还有GaAS、AlN、ZnO等材料也可作为衬底，通常根据设计的需要选择使用。