一、LED芯片效率的提升與LED應(yīng)用技術(shù)的擴(kuò)展必將會(huì)改變現(xiàn)有的LED封裝技術(shù)
LED LAMP現(xiàn)有的封裝形式為:DIP、SMD、TOP、SUPERFLUX、HIGHT POWER
目前各種封裝形式的不足（熱阻高、出光利用率低、最終應(yīng)用結(jié)構(gòu)匹配難）
未來芯片技術(shù)將會(huì)以提高效率降低成本、瑩光粉技術(shù)以提高效率穩(wěn)定性與演色指數(shù)為進(jìn)步方向
LED芯片效率的提升將以階段性成長為主,從10lm/w~80lm/w、80lm/w~100lm/w、100lm/w~150lm/w、150lm/w~200lm/w…… 當(dāng)技術(shù)進(jìn)步到200lm/w時(shí)對(duì)比現(xiàn)有的芯片效率提升了4.5倍,芯片的發(fā)熱量將大幅度減少(指同體積同面積比較)
二、LED封裝形式的演變之路
我國發(fā)展半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的藍(lán)圖(2005)
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技術(shù)指標(biāo) |
LED2004 |
LED2005 |
LED2008 |
LED2010 |
LED2022 |
白熾燈 |
熒光燈 |
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發(fā)光效率(lm/W) |
25 |
45 |
110 |
200 |
500 |
16 |
85 |
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壽命(khr) |
5 |
20 |
50 |
80 |
200 |
1 |
10 |
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光通量(lm/lamp) |
25 |
130 |
500 |
1600 |
5000 |
1200 |
3400 |
|
輸入功率(W/lamp) |
1 |
3 |
5 |
8 |
10 |
75 |
40 |
|
單燈成本(￥/lamp) |
32 |
50 |
<33 |
<28 |
<20 |
2 |
14 |
|
顯色指數(shù)(CRI) |
75 |
80 |
>80 |
>80 |
>80 |
95 |
75 |
|
每千流明成本(￥/klm) |
1280 |
1110 |
<300 |
<140 |
<20 |
40 |
7.4 |
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可滲透的照明市場(chǎng) |
1、低光通量要求領(lǐng)域
2、手電筒
3、頭燈 |
白熾燈市場(chǎng) |
熒光燈市場(chǎng) |
所有照明領(lǐng)域 |
1、所有照明領(lǐng)域
2、HID領(lǐng)域 |
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三、LED芯片效率的提升將使芯片的面積不斷減小
| 可能的實(shí)現(xiàn)時(shí)間 |
芯片面積 |
類比光效(得到的光通量) |
實(shí)現(xiàn)的光效 |
裸晶亮度 |
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2005.06 |
40mil×40mil |
60lm |
48lm/w |
… |
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2007.06 |
38mil×38mil |
60lm |
55lm/w |
… |
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2007.12 |
32mil×32mil |
60lm |
65lm/w |
… |
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2008.06 |
28mil×28mil |
60lm |
75lm/w |
… |
|
2008.12 |
24mil×24mil |
60lm |
95lm/w |
… |
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2009.06 |
20mil×20mil |
60lm |
110lm/w |
… |
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2009.10 |
18mil×20mil |
60lm |
150lm/w |
… |
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2010.06 |
16mil×18mil |
60lm |
180lm/w |
… |
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2010.12 |
14mil×18mil |
60lm |
200lm/w |
… |
LED芯片效率的提升將使芯片的面積不斷減小
四、LED封裝技術(shù)將會(huì)發(fā)生的改變1
由高光效技術(shù)的發(fā)展路線可以預(yù)見,現(xiàn)有的封裝工藝與封裝材料并不能適用于未來的封裝要求.
由于芯片內(nèi)量子效率的提升所以產(chǎn)生的熱量會(huì)減少，芯片有源層的有效電流密度會(huì)大幅度上升。
芯片整體發(fā)熱量減少了,所以對(duì)于封裝形式的散熱面積要求也會(huì)減少, 目前采用的厚重散熱的封裝結(jié)構(gòu)將會(huì)發(fā)生大的變化.
LED芯片效率提高使芯片面積大幅度減小，從而改變封裝的方式，使單一器件的光輸出大大增加
五、LED封裝技術(shù)將會(huì)發(fā)生的改變2
單顆LED的效率大幅度提升使得發(fā)熱大幅度減少。出于制造成本與良率考慮，單顆高功率LED芯片面積也會(huì)大幅度減�。�14mil=60LM）。
發(fā)熱變少與應(yīng)用上對(duì)單一LED光源的高光通量需求使集成化封裝成為主流。
集成化封裝LED器件的熱聚集效應(yīng)使LED器件的整體導(dǎo)熱效率變得極為重要。
能夠大幅度減低熱阻的共晶焊接技術(shù)將成為LED芯片封裝技術(shù)的主流（高導(dǎo)熱銀膠技術(shù)由于熱阻大于共晶焊技術(shù)，本身Tg點(diǎn)溫度過低無法使用回流焊方式進(jìn)行應(yīng)用生產(chǎn)所以無法成為封裝技術(shù)的主流）
減低成本的需要使非金絲焊接技術(shù)將大規(guī)模應(yīng)用（鋁絲焊接、銅絲焊接、直接復(fù)合等技術(shù)將大量應(yīng)用）
仿PC硬度的硅膠成型技術(shù)、非球面的二次光學(xué)透鏡技術(shù)等出光技術(shù)都將成為LED封裝技術(shù)的基礎(chǔ)
定向定量點(diǎn)膠工藝、圖形化涂膠工藝、二次靜電噴瑩光粉工藝、膜層壓法三基色熒光粉涂布工藝、芯片沉積加壓法等白光工藝都將應(yīng)用在LED封裝工藝中，將會(huì)改善LED器件的出光效率與光色分布。
六、LED器件效率與封裝工藝的提升將使LED應(yīng)用成本大幅度下降
依照目前以實(shí)現(xiàn)的LED技術(shù)發(fā)展可以預(yù)計(jì)未來三到五年，每100lm的LED價(jià)格將會(huì)下降到RMB2元。（即：現(xiàn)在的高品質(zhì)2000Lm E27節(jié)能燈價(jià)格約為RMB27~47元，則同樣為2000Lm的LED節(jié)能燈的LED器件成本將為20元RMB，用LED制造的節(jié)能燈將直接威脅傳統(tǒng)熒光管節(jié)能燈的市場(chǎng)，初次購買LED節(jié)能燈的成本將為大多數(shù)人所能接受。
LED在新型照明系統(tǒng)中與傳統(tǒng)光源相比體積占明顯優(yōu)勢(shì)，保持這一優(yōu)勢(shì)有利于LED的應(yīng)用設(shè)計(jì)及大規(guī)模推廣
七、現(xiàn)有的LED封裝工藝
八、大功率LED封裝的關(guān)鍵技術(shù)
大尺寸, 高效率[外量子效率]芯片
低電阻
高導(dǎo)熱性
熱匹配好的封裝
高效熒光粉
高反射率以利于出光
智能驅(qū)動(dòng)方式
低制造成本
九、LED高度自動(dòng)化生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)
自動(dòng)分光車間
自動(dòng)成型車間
自動(dòng)裝片與焊線車間
注膠車間
十、LED封裝未來工藝及裝備的改變分析
| 工序 |
目前的工藝 |
目前的設(shè)備 |
存在的不足 |
未來可能的工藝 |
使用的設(shè)備 |
技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) |
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固晶 |
銀膠粘著 |
自動(dòng)固晶機(jī) |
熱阻高 |
共晶 |
高精度溫控共晶機(jī)臺(tái) |
熱阻降低 |
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焊線 |
金絲球焊 |
自動(dòng)焊線機(jī) |
成本高抗應(yīng)力變形差 |
銅線焊接或植球焊接 |
銅絲球焊機(jī)或覆晶球焊機(jī) |
良率高\(yùn)推力高 |
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點(diǎn)膠 |
環(huán)氧樹脂+YAG熒光粉 |
手動(dòng)及半自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī) |
無法精確控制粉量及光色 |
模造預(yù)成型粉膠層 |
高精度膠粉成型機(jī) |
精確可控的熒光粉量 |
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成型 |
環(huán)氧樹脂模條成型 |
自動(dòng)成型機(jī) |
熱阻高,UV特性及物理化學(xué)穩(wěn)定性差 |
模造注膠成型的硅膠透鏡 |
自動(dòng)注膠機(jī) |
成熟 |
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測(cè)試 |
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自動(dòng)分光分色機(jī) |
測(cè)試值與實(shí)際環(huán)境應(yīng)用差別大 |
電性能及光性能測(cè)試 |
電光測(cè)試機(jī) |
成熟 |
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分選 |
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自動(dòng)分光分色機(jī) |
主要進(jìn)行光色雜亂的大量分選 |
無需進(jìn)行光色分選 |
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LED封裝設(shè)備及工藝的改變
LED封裝技術(shù)將會(huì)發(fā)生的改變
結(jié)論
現(xiàn)有的LED封裝技術(shù)及裝備將會(huì)發(fā)生很大的改變。
未來LED封裝工藝將會(huì)變得更簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度將會(huì)變得更高，綜合成本將會(huì)大副度下降。
LED封裝企業(yè)將成為本次改變的推動(dòng)者，向上推動(dòng)LED芯片企業(yè)改變后段制造工藝，橫向互動(dòng)LED封裝裝備制造企業(yè)適應(yīng)開發(fā)新的LED封裝設(shè)備，向下推動(dòng)燈具制造企業(yè)緊跟LED技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì) 在高光效低發(fā)熱的新器件的應(yīng)用上改變現(xiàn)有的笨重LED燈具，服務(wù)于節(jié)能社會(huì)。
燈具制造商兼并收購LED封裝企業(yè)將成為新的趨勢(shì)（垂直整合，吸收技術(shù)降低成本提高競(jìng)爭(zhēng)力）
高功率LED器件的國際標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)逐步落定塵埃，誕生出國際“LED器件標(biāo)準(zhǔn)燈”，各類LED應(yīng)用將會(huì)步入有序開發(fā)。LED封裝企業(yè)即將步入“標(biāo)準(zhǔn)工序大量制造時(shí)代”。 |
