中国企业LED封装技术与国外的差异

1、中国企业LED封装技术与国外的差异一、概述LED产业链总体分为上、中、下游，分别是LED外延芯片、LED封装及LED应用。作为LED产业链中承上启下的 LED封装,在整个产业链中起着无可比拟的重要作用。基于LED器件的各类应用产品大量使用 LED器件,如大型LED显示屏、液晶显示器的 LED背 光源、LED照明灯具、LED交通灯和汽车灯等丄ED器件在应用产品总成本上占了 40%至 70%, 且LED应用产品的各项性能往往 70%以上由LED器件的性能决定。中国是LED封装大国，据估计全世界80%数量的LED器件封装集中在中国，分布在各 类美资、台资、港资、内资封装企业。在过去的五年里，外资LE

2、D封装企业不断内迁大陆，内资封装企业不断成长发展 ，技术不断成熟和创新。在中低端LED器件封装领域，中国LED封装企业的市场占有率较高，在高端LED器件封装领域，部分中国企业有较大突破。 随着工艺 技术的不断成熟和品牌信誉的积累，中国LED封装企业必将在中国这个LED应用大国里扮演重要和主导的角色。下面从LED封装产业链的各个环节来阐述这些差异。二、封装生产及测试设备差异LED主要封装生产设备包括固晶机、焊线机、封胶机、分光分色机、点胶机、智能烤箱等。五年前 丄ED自动封装设备基本是国外品牌的天下，主要来自欧洲和台湾，中国只有少量半自动固晶、焊线设备的供应。在过去的五年里，中国的LED生产设备

3、制造业有了长足的发展，如今自动固晶机、自动封胶机、分光分色机、自动点胶机、智能烤箱等均有厂家供 应，具有不错的性价比。LED主要测试设备包括IS标准仪、光电综合测试仪、 TG点测试仪、积分球流明测 试仪、荧光粉测试仪等及冷热冲击、高温高湿等可靠性试验设备。除标准仪主要来自德国和 美国外，其它设备目前均有国产厂家生产供应。目前中国LED封装企业中，处于规模前列的 LED封装企业均拥有世界最先进的封装 设备，这是后发优势所决定的。 就硬件水平来说，中国规模以上的LED封装企业是世界上最先 进的。当然，一些更高层次的测试分析设备还有待进一步配备。因此，中国在封装设备硬件上已具备世界领先水平，具备先进

4、封装技术和工艺发展的基础。三、LED芯片差异目前中国大陆的LED芯片企业约有十家左右，起步较晚，规模不够大，最大的LED芯 片企业年产值约 3个亿人民币，每家平均年产值在1至2个亿。这两年中国大陆的 LED芯片企业发展速度较快，技术水平提升也很快，中小尺寸芯片（指15mil以下）已能基本满足国内封装企业的需求,大尺寸芯片（指功率型W级芯片）还需进口，主要来自美国和台湾企业，不过大尺寸芯片只有在LED进入通用照明后才能大批量应用。LED封装器件的性能在 50%§度上取决于LED芯片丄ED芯片的核心指标包括亮度、 波长、失效率、抗静电能力、衰减等。目前国内LED封装企业的中小尺寸芯片多数

5、选用国产 品牌,这些国产品牌的芯片性能与国外品牌差距较小，具有良好的性价比，亦能满足绝大部分LED应用企业的需求。尤其是部分芯片品牌的性能已与国外品牌相当，通过封装工艺技术的配合，已能满足很多高端应用领域的需求。四、封装辅助材料差异封装辅助材料包括支架、金线、环氧树脂、硅胶、模条等。辅助材料是LED器件综合性能表现的一个重要基础 ，辅助材料的好坏可以决定 LED器件的失效率、衰减率、光学性 能、能耗等。目前中国大陆的封装辅助材料供应链已较完善，大部分材料已能在大陆生产供应。但高性能的环氧树脂和硅胶以进口居多，这两类材料主要要求耐高温、耐UV优异折射率及良好膨胀系数等。随着全球一体化的进程，中国

6、LED封装企业已能应用到世界上最新和最好的封装辅助材料。五、封装设计差异LED的主要封装形式有支架式 LED表贴式LED及功率型LED三大主类。LED的封 装设计包括外形结构设计、散热设计、光学设计、材料匹配设计、参数设计等。支架式LED的设计已相对成熟，目前主要在衰减寿命、光学匹配、失效率等方面可 进一步上台阶。贴片式LED的设计尤其是顶部发光 TOP型 SMD处在不断发展之中，封装支架尺寸、 封装结构设计、材料选择、光学设计、散热设计等不断创新，具有广阔的技术潜力。功率型LED的设计则是一片新天地。由于功率型大尺寸芯片制造还处于发展之中，使得功率型LED的结构、光学、材料、参数设计也处于发

7、展之中，不断有新型的设计出现。，更需依据先进的设计思中国的LED圭寸装设计是建立在国外及台湾已有设计基础上的改进和创新。设计需依赖良好的电脑设计工具、良好的测试设备及良好的可靠性试验设备路和产品领悟力。目前中国的LED封装设计水平还与国外行业巨头有一定差距，这也与中国LED行业缺乏规模龙头企业有关，缺乏有组织、有计划的规模性的研发设计投入。六、封装工艺差异LED封装工艺同样是非常重要的环节。例如固晶机的胶量控制，焊线机的焊线温度和压力，烤箱的温度、时间及温度曲线 ，封胶机的气泡和卡位管控等等 ，均是重点工艺控制点。 即使是芯片质量好、辅材匹配好、设计优异、设备精度高，如果是工艺不正确或管控不严

8、，就会最终影响LED的可靠性、衰减、光学特性等。随着中国LED封装企业这几年的快速发展丄ED封装工艺已经上升到一个较好的水平，尤其是一些高端需求如大型LED显示屏、广色域液晶背光源等，中国的LED优秀封装企业已能满足其需求，先进封装工艺生产出来的LED已接近国际同类产品水平。七、LED器件性能差异LED器件的性能指标主要表现在如下六方面：亮度或流明值；光衰；失效率；光效；一致性；光学分布特性2、光衰一般研究认为，光衰与芯片关联度不大，与封装材料与工艺关联度最大。影响光衰的封装材料主要有固晶底胶、荧光胶、外封胶等，影响光衰的封装工艺主要有各工序的烘烤温度和时间及材料匹配等。目前，中国LED封装工

9、艺经过多年的发展和积累，已有较好的基础，在光衰的控制上已与国外一些产品匹敌。3、失效率失效率与芯片质量、封装辅助材料、生产工艺、设计水平和管理水平相关。LED失效主要表现为死灯、光衰过大、波长或色温漂移过大等。根据LED器件的不同用途要求，其失效率也有不同的要求。例如指示灯用途 LED可以为1000PPM（3000小时）；照明用途 LED为 500PPM（3000小时）；彩色显示屏用途 LED为50PPM（3000小时）。中国封装企业的LED失效率整体水平有待提高。可喜的是，少量中国优秀封装企业的 失效率已达到世界水平。4、光效LED光效90%取决于芯片的发光效率。中国LED封装企业对封装环节

10、的光效提高技术也有大量研究。 如果中国在大尺寸瓦级芯片的研发生产上取得突破及量产，将会极大促进功率型封装器件光效的提高。5、一致性LED的一致性包括波长一致性、亮度一致性、色温一致性、衰减一致性等。前三项一 致性是可以通过投料工艺控制和分光分色机筛选达到的。前三项水平来说，中国LED封装技术与国外一致。角度一致性往往难以分选出来 ， 需通过优化设计、物料机械精度控制、生产制程严格 控制来达到。例如 丄ED全彩显示屏用途的红、绿、蓝三种椭圆形LED的角度一致性控制非常重要,决定性地影响LED全彩显示屏的色彩品质,成为LED器件的一项高端技术。衰减一致性也与物料控制和工艺控制有关，包括不同颜色LE

11、D的衰减一致性和同一颜色LED的衰减一致性。一致性的研究是LED封装技术的一个重要课题。 中国部分LED封装企 业在LED一致性方面的技术已与国际接轨。6、光学分布特性LED是一个发光器件。对于很多LED应用用途来说丄ED的光形分布是一个重要指标 ，决定了应用产品二次光学的设计基础，也直接影响了 LED应用产品的视觉效果。例如丄ED户外显示屏使用的 LED椭圆形透镜设计能够使显示屏在角度变化时亮度变 化平稳并有较大视角，符合人的视觉习惯。又如 丄ED路灯的光学要求，使得LED的一次光学 设计和路灯的二次光学设计必须匹配 ， 达到最佳路面光斑和最佳发光效率。通过计算机光学模拟软件来进行设计开发是常用的手段。中国LED封装企业在积极迎头赶上 ， 与国外技术的