摘要:本文通過分析大功率 LED的應用市場環境及封裝產業的現狀,回顧大功率 LED封裝技術的發展進程,指出大功率 LED封裝產業化亟待解決的問題,探討大功率 LED封裝產業化的評價標準和封裝產業化問題的解決思路。
一、功率LED應用市場環境
1、大功率LED作為新一代的替代光源被廣泛看好,應用市場前景廣闊, 潛力巨大。(特殊照明、輔助照明、通用照明) 2、現有市場規模不如想象的那么大,國內實際用量不超出5KK/月,市場需求的增長也不如想象的那么快。 3、成熟的應用產品不多,工程應用居多,品種繁雜,市場需求不穩定。 4、應用端技術參差不齊,散熱、驅動、配光及系統可靠性技術有待改善成熟,應用技術亟待規范。 5、半導體照明應用的專業技術人才缺乏,多以對傳統光源的理解來設計應用產品和使用大功率LED。 6、早期不規范應用造成的不良影響有待消除。
二、大功率LED封裝產業現狀
1、發展時間短。從研發到生產,大多廠家只有一至兩年時間,最長的不超過五年。 2、廠家多、規模小,自動化程度低,技術水平低。大多數廠家停留于50K以下的產量,以手工化/半自動操作為主;自動化程度高、技術相對成熟、實際產量達500K/月以上的內資廠屈指可數。 3、產品品種百花齊放,沒有形成標準化的、公認的主流產品。 4、專業技術人才缺乏,研發進展慢,產品設計和技術多流于模仿抄襲,缺乏自主研發和核心專利技術。 5、產品品質參差不齊,性價比偏低,沒有統一的檢驗標準。 6、市場競爭異常慘烈。除了內資廠之間相互拼殺之外,還屢屢被實力雄厚國外大品牌和外資廠打壓。
三、大功率LED封裝技術的回顧
1、產品形式:

傳統直插式 |
 仿食人魚式 |
 鋁基板式(MCPCB) |
 TO封裝 |
 貼片式(SMD) |
 Emitter式 |
 特殊應用封裝 |
2、輸入功率:0.5W→1W→3W→5W→10W→20W→30W→100W→200W……

3、芯片組合:單芯片→多芯片組合集成
4、透鏡封裝:
 環氧樹脂封裝 |
 光學硅膠直接灌封 |
 光學透鏡+柔性光學硅膠灌封 |
 軟性光學硅膠模壓成型 |
|
|
5、固晶工藝:銀膠烘烤→金屬共晶
6、生產及檢測設備:
手工操作→半自動操作→全自動操作
目前全自動固晶、焊線的設備相對成熟,熒光粉涂布、柔性光學硅膠灌封、軟性光學硅膠模壓成型、檢測分檔和包裝等工序的自動化設備有待開發成熟。
四.大功率LED封裝產業化亟待解決的問題
1、建立產品技術和檢測標準; 2、完善產品設計,形成主流產品; 3、加強技術研發,形成核心專利; 4、改良工藝制程,穩定產品質量; 5、開發大功率LED封裝的專用自動化設備,提高效率、穩定品質; 6、可靠性及光衰壽命的快速評估; 7、應用技術支持。
五.大功率LED封裝產業化的評判
1、產品標準化 2、技術專利化 3、設備自動化 4、生產規; 5、工藝簡單化 6、管理規范化 7、效率最高化 8、品質穩定化 9、性能最優化 10、成本最低化
品質穩定化、性能最優化和成本最低化是大功率LED封裝產業化生產的最終目的;產品標準化和設備自動化是實現這一目的的基礎;生產規;凸に嚭唵位菍崿F目的的手段;技術專利化、管理規范化和效率最高化是實現目的的根本保障。
六.大功率LED封裝產業化問題的解決思路
1、群策群力,共同建立統一的、完善的產品技術和檢測標準。
1、標準的依據:應用需求、技術水平、國際標準 2、標準的制定:政府推動、機構主導、產業參與 3、標準的執行:政府宣導、機構監督、產業落實 4、標準的完善:產業反饋、機構評估、及時更新
2、做好產品設計,規避專利,打造主流產品。
1、設計的依據:應用需求、技術標準、技術水平 2、設計的評估:標準化、專利化、可靠化、主流化、實用化、簡單化 3、設計的完善:滿足應用需求、方便批量生產、性價比最優
3、認真做好物料選型,為產業化生產提供最好的物質保障。
1、選型的依據:設計要求 2、選型的評估:性能品質、可靠性、適用性、性價比、專利規避、采購難度 3、選型的確定:滿足設計要求、適用批量生產
4、購置合適的儀器設備,為優質、高效、順暢的產業化生產配備必要 的硬件條件。
1、需求的確定:工藝制程的要求、產品性能的要求 2、選型與開發:先選型通用,再開發專用 3、儀器設備的評估:適用性、準確性、穩定性、通用性、產能效率、性價比
5、不斷完善工藝技術,簡化制程,嚴格掌控工藝條件。
1、工藝技術:成熟化、簡單化 2、簡化制程:最短化、防呆化 3、工藝效果:穩定化,可重復再現
6、加強產品關鍵參數的在線調控,提高產品生產的良品率。
大功率LED的價值較高,產品關鍵參數(如色溫、色坐標等)分布范圍的大小直接影響產品的批次良品率和成本。在產品設計、制程安排和儀器設備選購的時候,必須考慮好如何實現產品關鍵參數的在線調控。
7、嚴謹、系統地做好產品的可靠性工程。
1、認真策劃好產品的可靠性工程,從產品設計到產品應用,當中的每一個階段、每一個環節,都要依照產品可靠性的要求考慮周詳; 2、嚴格落實產品可靠性工程的每一要點,并根據試驗結果和應用反饋,進行不斷的改良與完善; 3、產品可靠性工程的主要考量點:抗衰減、抗輻射、抗沖擊、防老化、防腐蝕、防靜電、耐溫性、耐應力、牢固度、密封性 (產品設計、物料選型、制造過程、產品應用) ……
8、做好產品的檢測篩選工作,確保產品的性能和品質滿足客戶的要求。
1、制定產品檢測篩選的標準:產品技術標準、客戶要求; 2、管控好儀器設備的校正、使用和保養; 3、連續監控,加強溝通,重視反饋,不斷完善。
9、做好品質工程的策劃和實施工作,使產品由始至終都處于有效的品質管理狀態。
10、提高生產效率,強化成本管理。
七.結束語
在中國,大功率LED封裝的產業化還處于剛剛起步階段,有很多問題有待我們去研究,有很多困難等待我們去克服。在我看來,標準的建立、主流產品的形成、核心知識產權的擁有、專用自動化設備的開發和工藝技術的成熟,是擺在我們面前亟待解決的問題。作為產業人,我今天提出這些問題來探討,旨在拋磚引玉,引起相關方面的重視,以求共同克服困難,為真正實現大功率LED封裝的產業化生產,為半導體照明的美好明天去努力、去共贏!
作者簡介:
裴小明,1987年畢業于武漢大學物理系半導體專業,曾任珠海市國華電子廠有限公司總經理、珠海市力豐光電實業有限公司總經理、深圳市量子光電子有限公司技術總監,F任廣州市鴻利光電子有限公司技術總監,國家863計劃半導體照明工程專家庫專家。從事LED封裝的研發和技術管理工作近二十年,理論基礎扎實、實際工作經驗豐富,近年來發表了多篇有關LED封裝的技術論文。 |