征服LED之不得不看的重要概念

　　接合温度为：热阻×输入电力+环境温度，因此如果提高接合温度的最大额定值，即使环境温度非常高，LED也能正常工作。例如，在白色LED中，有的LED芯片品种的可容许接合温度最高达到+185℃。接合温度可因LED的点亮方式而大为不同。例如，脉冲驱动（向LED输入断续电流驱动，间歇点亮）LED时，接合温度就不容易上升，而连续驱动（向LED输入稳定电流驱动，连续点亮）LED，接合温度就容易上升。

芯片蓄热的话光强就会降低

　　白色LED配备的LED芯片的发光层在点灯过程中温度会上升。一般情况下，如果被称为接合温度的发光层部分的温度上升，发光效率就会降低，即使输入电力也不亮。通过降低LED芯片封装和封装底板的热阻，散发芯片上产生的热量，设法使接合温度不上升，能够使发光更亮

　　如果使用提高了接合温度最大额定值的LED芯片，在安装使用时能够获得很多优点。例如，由于增加了输入电力，可提高输出功率。还可以缩小底板的散热片等。

基片（substrate）

　　LED和半导体激光器等的发光部分的半导体层，是在基片上生长结晶而成。采用的基片根据LED的发光波长不同而区分使用。如果是蓝色LED和白色LED等GaN类半导体材料的LED芯片，则使用蓝宝石、SiC和Si等作为基片，如果是红色LED等采用AlInGaP类材料的LED芯片，则使用GaAs等作为基片。

　　因LED发光波长而使用不同基片的原因是为了选择与LED发光部分——半导体结晶的晶格常数尽量接近的晶格常数的廉价基片材料。这样做晶格常数的差距（晶格失配）就会缩小，在半导体层中阻碍发光的结晶缺陷的可能性就会减少。而且能降低LED芯片的单价。另外，蓝紫色半导体激光器等电流密度和光输出密度较大的元件，则采用昂贵的GaN基片。GaN基片还用于部分蓝色LED。

底板剥离方法示例

　　欧司朗的做法是在蓝宝石底板上形成GaN类结晶层，粘帖金属反射膜，然后再粘帖作为支持底板的Ge晶圆。之后，利用激光照射溶解掉GaN类结晶层与蓝宝石底板的界面部分，剥离蓝宝石底板。

　　近年来，为了增加从LED芯片中提取光线，在基片上形成半导体结晶层后，将基片张贴到其他基片上的技术已经实用化。在粘贴到其他基片上时，与半导体结晶层之间的界面上设置了光的反射层。反射层具有反射发光层朝向基片侧的光线，将其提取到LED表面侧的效果。除了已用于红色LED外，最近蓝色LED等GaN类半导体LED芯片也扩大了采用。采用GaN类半导体材料的LED还有不张贴基片，使之保持剥离状态的方法。

　　这些方法在外形尺寸较大的LED芯片上较为有效。大尺寸芯片存在着芯片内发生的光射出芯片外时的光径变长，导致光在这一过程中发生衰减的问题。该问题可通过张贴基片解决。

外延生长（epitaxial growth）

　　在基片上生长结晶轴相互一致的结晶层的技术。用于制作没有杂质和缺陷的结晶层。包括在基片上与气体发生反应以积累结晶层的VPE（气相生长）法、以及与溶液相互接触以生长结晶相的LPE（液相生长）法等。

　　蓝色LED、白色LED以及蓝紫色半导体激光器等GaN类发光元件一般采用VPE法之一的MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法进行生产。MOCVD采用有机金属气体等作为原料。蓝色LED在蓝宝石基片和SiC基片上，蓝紫色半导体激光器在GaN基片上使用MOCVD装置使得GaN类半导体层形成外延生长。

“404专利”的内容

中村修二提出专利权归属问题而进行诉讼的“404专利”，是将原料气体封入蓝宝石底板表面附近的方式之一。在生长GaN类半导体膜的底板（蓝宝石底板等）表面沿水平方向通入原料气体，同时为了将原料气体固定在底板表面，沿垂直方向向底板表面通入非活性气体。

　　中村修二就其在日亚化学工业工作时所发明专利的“正当价格”与日亚化学工业展开的诉讼中所涉及的GaN类发光元件专利（专利第2628404号，以下称404专利）就是外延生长GaN类半导体层技术的相关专利。404专利是与在蓝宝石基片表面附近封入原料气体的技术。其特点是，在生长GaN类半导体膜的基片（蓝宝石基片等）表面沿水平方向通入原料气体，同时为了将原料气体固定在基片表面，还沿垂直方向向基片表面通入非活性气体。