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2016年我国LED封装产业情况及趋势分析
[发布时间]:2016年8月1日 [来源]:中国报告大厅 [点击率]:5250
【导读】: LED封装行业定义如何?LED(发光二极管)封装是指发光芯片的封装,相比集成电路封装有较大不同。LED的封装不仅要求能够保护灯芯,而且还要能够透光。所以LED的封装对封装材料有特殊的要求。LED封...

  国家一级照明设计师江海阳在交流会上也表示,户外照明灯具的未来趋势一定是小体积、大功率,彻底地走上灯具和建筑一体化的道路。虽然,国内外均处在探索阶段,中科芯源也是国内第一家实现千万级COB技术封装的企业,但LED大功率照明市场前景非常广阔。

  对于中科芯源未来的发展,叶尚辉表示,中科芯源将通过加强与传统灯具厂商、LED下游灯具厂商的合作,改造传统灯具生产线,实现LED对传统大功率灯具的替。,同时,为LED企业输出技术和科技服务,推动LED大功率光源封装技术的发展;贯通产业链上下游,用新技术改造提升企业,做大做强我国LED产业;通过广泛的合作和技术扩散颠覆现有照明产业格局,推动LED照明进入一系列全新的领域。


  LED封装原理

  LED封装主要是提供LED芯片一个平台,让LED芯片有更好的光、电、热的表现,好的封装可让LED有更好的发光效率与好的散热环境,好的散热环境进而提升LED的使用寿命。LED封装技术主要建构在五个主要考虑因素上,分别为光学取出效率、热阻、功率耗散、可靠性及性价比(Lm/$)。

 


  以上每一个因素在封装中都是相当重要的环节,举例来说,光取出效率关系到性价比;热阻关系到可靠性及产品寿命;功率耗散关系到客户应用。整体而言,较佳的封装技术就是必须要兼顾每一点,但最重要的是要站在客户立场思考,能满足并超出客户需求,就是好的封装。

  针对LED的封装材料组成,林治民详细解说道,LED封装主要是由基板、芯片、固晶胶、荧光粉、封装胶等组成,我们先将芯片利用固晶胶黏贴于基板上,使用金线将芯片与基板作电性连接,然后将荧光粉与封装胶混合,搭配不同荧光粉比例,以及适当的芯片波长可得到不同的颜色,最后将荧光粉与封装胶的混合体灌入基板中,加热烘烤使胶材固化后,即完成最基本的LED封装。

  他并指出,LED封装技术主要是往高发光效率、高可靠性、高散热能力与薄型化发展。从芯片来看,目前最普遍的是水平式芯片, 比较高端的厂商则研发垂直式芯片与覆晶型芯片,原先水平式LED使用蓝宝石基板,散热能力较差,且在高电流驱动下,光取出效率下降幅度也较大。因此,为了降低LED成本,高电流密度的芯片设计便以获取更多的光输出为主要研究方向,在这样的考虑下,使用垂直式封装的芯片便成为下一课题,此类芯片使用硅等高散热基板,在高电流操作下有更好的散热效率,所以也有更高的光输出,但由于制作流程复杂,工艺良率过低,以致于无法达到理想的高性价比,由此可知,在高瓦数封装上,工艺良率所导致的价格因素也是一大考虑。

  台积电子公司采钰科技便是专攻晶圆级高功率LED硅基封装技术的业者。该公司在2010年已打入中国路灯市场,2011年更将重心放在室内照明球泡灯产品上。采钰科技LED技术研发处长李豫华表示,以8吋磊晶计算,目前采钰封装产能为单月2千片、相当于400万颗,去年产品成功打入中国路灯产品,量大的时候甚至单月出货量高达70-80万颗。

  与一般台湾LED封装厂商采用的氧化铝(蓝宝石)基板技术不同,采钰采用的是晶圆级LED硅基封装技术,采钰李豫华表示,硅基封装LED在散热方面优于蓝宝石基板,但目前售价也高于蓝宝石基板的产品,不过,李豫华认为在今年内,采钰硅基封装与蓝宝石基板产品的价格将趋于一致,采钰更订下目标,希望每年成本下降幅度可达到30%。

  硅基板的良率尚低

  LED封装行业市场调查分析报告显示,硅基板的最大诉求为导热更佳,李豫华进一步指出,次世代照明的LED封装需求最重要的就是散热问题,估计热的问题5年内难解,其次则是需要强而有力的结构体和稳定可靠的材料。另外光的表现也很重要,像均匀性、光源强度、出光效率是否更优异以及光的型式表现,最后就是量产和成本方面的管理。

  LED封装在这30年的演进,最大的特色就是尺寸愈来愈小,因此热效应问题在输入驱动电流较高时便凸显出来。也就是说,现在高功率LED需求愈来愈大,当放进小颗LED并将电源灌入后,热量便会产生,为了要降低热,光的亮度就会减小,这时为了要增加亮度,又得导入更高的电流,高电流又会产生更多的热,如此成为一个循环,热量就不断增加。接合温度过高,结果便是每升高20℃,LED效能就要降低5%(或每增加1℃,效能降0.25%)。

  LED产生的90%热量都是向下走,因此封装技术中,散热十分重要。整体而言,可供选择的高功率LED次安装基台(sub-mount)材料有陶瓷(氧化铝、氮化铝)和硅。其中,铝基板有翘曲问题,且以导热系数和热扩散来看,硅是最佳选择。

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