康達科技集團(Qanta Group)， 是全球領先的有機矽解決方案供應商之一,致力於提供個性化的有機矽解決方案。其擁有從金屬矽到特種有機矽材料的全方位產品供應鏈。主要業務為特用化學品技術及特殊SILICONE與複合材料相關應用制程技術材料開發、設計、銷售。目前已有20年以上歷史，與全球500強企業有合作銷售經驗，是一家集科研，開發，生產及銷售為一體的國家級高新技術企業，擁有國際化品質，技術和管理及提供一條龍Silicone 材料應用整合。公司擁有廣泛的銷售和研發網路，可提供有利於未來可持續發展的創新技術和基於市場需求的解決方案。 

LED是發光二極體( ligh emitting diode)的簡稱,在1955年由美國無線電公司的Rubin Braunsiein發現。它的發光原理是:電子與空穴之間通過加壓,電子從一個空穴跳到另一個承受的能量較少的空穴,多餘的能量就以光的形式發射出來。這就是能量躍遷原理,電子從高能級跳到低能級,把多餘的能量以光的形式發射出來。它的優點是:體積小、耗電量低、使用壽命長、高亮度、低熱量、環保、堅固耐用、可控性強。

  LED主要應用於四個方面：顯示幕、交通訊號顯示、光源的應用和汽車工業應用作為LED背光源應用和LED照明光源。由於LED特有的優點，它在各行業顯示出強勁的應用勢頭，早在2010年就有專家對LED的半導體照明進行了市場預測，市場的總規模為1000億元，各個分項的比例見圖1。

隨著LED技術的不斷發展,各種化工材料紛紛進入LED行業，而有機矽材料已經成為高亮度LED的首選的化工材料。作為化學人需瞭解在LED產業鏈上能做些什麼?學習了LED的知識，綜合自己的化工知識，簡單介紹LED的生產工藝及其產業鏈上的部分化工材料。 

1.LED分類 

1-1.按發光顏色分類 

紅色、橙色、綠色(細分為黃綠、標準綠和純綠)、藍光等。不同的單色光使用的發光材料不同，見表1。

發光二極體中還有包含二種或三種顏色的晶片。白光LED的出現，使更多科技的導入。白光是幾種單色光混合而成，品種很多，目前在家用電器及筆記型電腦的指示燈、汽車防霧燈、室內照明等照明設備日漸蓬勃，LED的應用越來越普遍。 

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按亮度分類 

普通亮度LED、高亮度LED，通常將單顆LED光源功率≥0.35W的稱為大功率LED。 

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其它分類 

還有按發光管出光面特徵分；按發光二極體的結構分；按晶片材料分類及按功能分類。 

2LED生產工藝

LED生產工藝全過程如下： 

圖2是LED工藝結構示意圖。它是由襯底、磊晶和晶片組成。製成的LED元件(晶片)還需進行封裝，然後再安裝到應用處。如照明、顯示幕、手機、筆記本、電腦等。以下分別介紹各步驟工藝。

2-1襯底

圖3 LED的三種襯底圖片 

襯底材料常常採用Si、SiC和藍寶石(Al2O3)，主要應用的是Al2O3。 

圖3是LED三種襯底的圖片。襯底生產工藝如下：

2.2磊晶(外延片)襯底上磊晶得到LED半導體晶片。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，空穴占主導地位，另一部分是N型半導體,電子占主要地位。

磊晶工藝分以下三種方式：（1）LPE-液相磊晶：技術較低，主要用於一般的發光二極體；（2）MBE-分子束磊晶：技術層次較高，容易成長極薄的磊晶，且純度高、平整性好，但量產能力較低，磊晶成長速度慢；（3）MOCVD-有機金屬氣相磊晶-外延片：除純度高、平整性好外，量產能力及磊晶成長速度亦較MBE快，所以現在多以MOCVD技術來生產磊晶。

磊晶生長基本原理是以MOCVD有機金屬氣相磊晶技術的基本原理為代表。MOCVD外延生長的基本原理是：載氣流攜帶有機金屬的飽和蒸汽，經過加熱至適當溫度的襯底基片(就是藍寶石、碳化矽和矽三種)上時，金屬往下附於襯底基板上形成結晶體。通過控制氣體的流量、種類、溫度，可控制結晶的厚度、種類，以形成不同的顏色和亮度的LED。
磊晶工藝流程：以在襯底Al2O3上採用MOCVD磊晶生長為例，見圖4。

磊晶按箭頭方向生長圖4

MOCVD磊晶生長成外延片的示意圖

逐步生長的步驟如下：在襯底上緩衝層(低溫GaN層)生長→磊晶 N型GaN → ~4μm N型GaN層生長 →多量子阱發光層(發光層)生長 →P型GaN層生長 →退火 →檢測(螢光、X射線)→外延片採用MOCVD技術磊晶完成的片子稱為： 襯底 Al2O3 → ~400μm 外延片。

2.3晶片製造工藝 

LED晶片是對外延片進行加工，其工藝流程示意見圖5。

從圖5可見，晶片製造前段工藝中有很多光刻和刻蝕過程。光刻全過程如圖6： 

圖5的後段工序中：劃片-以前用鑽石刀(金剛鑽)手工切割，現在多用鐳射(鐳射)切割機，機械切割；裂片-將鐳射切割裂痕的間距擴大，以便於後續操作；最後檢驗分類點測，就是合格的晶片。 

2.4封裝 

是我們化工材料大顯身手的地方！

封裝的分類：主要分以下幾類，見圖7。

封裝的功能包括：（1）機械保護，提高可靠性；（2）加強散熱，降低晶片結溫，提高LED性能；（3）光學控制，提高出光率，優化光束分佈；（4）供電管理，包括交流/直流轉變，以及電源控制等；（4）大功率LED封裝主要涉及光、熱、電、結構與工藝等方面。

這些因素彼此既相互獨立，又相互影響。其中，光是LED封裝的目的，熱是關鍵，電、結構與工藝是手段，而性能是封裝水準的具體體現。

2.5應用 

封裝好的LED只是半導體器件，只有將它應用到圖1各個專案中，才能顯示LED的優點。因此LED的應用技術開發非常重要，近年來絢麗多彩的LED應用技術得到大力的發展，但在應用中需注意以下幾點：

*應用設計是很重要的科目-應用者要有一個合格的設計班子，如果自己沒有也要請專業人士設計。
*應用設計要考慮材料的散熱-熱量控制將影響LED的發光效率、強度、光譜特性、工作穩定性和使用壽命。所以必須將LED工作時產生 的熱及時地匯出。
*應用時要設計合格的驅動電路-電路要滿足各種輸入輸出電流電壓的要求，要提高其智慧性和可靠性。

*應用實例-LED的應用使世界更美麗、更節能。圖8是一組LED應用實例。