解讀LED封裝膠材料發展及市場格局
摘要: 目前我國的LED封裝硅膠企業有1500家左右,但主要集中在中低端市場。雖然隨著技術的進步,中高端封裝企業的數量在逐漸增多,但是目前封裝用的高性能硅膠仍然以進口居多。
隨著人類經濟活動的增加,地球的不可再生資源正在慢慢減少。為了保護地球環境,人們都在千方百計地減少資源的消耗。我國是電力資源比較缺乏的國家,經濟發達地區電力尤其緊張,所以一直提倡使用節能設備和節能燈,節約使用電能,提高電力資源的使用效率,而半導體照明技術是提高電力資源使用效率的有效途徑。發光二極管(Light Emitting Diode,以下簡稱LED)作為半導體照明技術的核心技術,其消耗的電能僅為傳統能源的1/10,具有工作電壓低、耗電量小、發光效率高、性能穩定等特點,廣泛應用于交通信號燈、顯示牌、手機背光源等。現在LED正逐步發展到用于照明,典型LED燈的壽命是7.5萬小時,白熾燈壽命僅1000小時,白光LED比白熾燈節電50%,有色光LED節電可達90%。
LED封裝是LED應用的關鍵技術之一,是采用填充、灌封或模壓的方式將液體膠料灌入裝有電子元件和線路的器件內,在常溫或加壓條件下固化成具有高透光率、高折光率、高耐候性、抗紫外輻射的物理性能優異的高分子絕緣材料。它能強化電子器件的整體性,提高對外來沖擊、振動的抵抗力,提高內部元件線路間的絕緣,避免元件、線路直線暴露,改善器件的防水、防潮性能。
目前普遍使用的封裝材料為環氧樹脂和有機硅材料[1],環氧樹脂價格低廉,應用最為廣泛,但不太適合大功率LED的封裝。功率型LED器件使用的封裝材料要求折射率高于1.5(25℃)、透光率不低于98%(厚度為1mm的樣品在光波長450nm處的透光率)。而基于紫外光的白光LED需要外層封裝材料具有較強的抗紫外光老化能力[2]。環氧樹脂耐熱性差、耐濕性差、柔軟性差、容易變黃、性脆、沖擊強度低、容易產生應力開裂、固化物收縮等不足,會因溫度驟變產生的內應力使金絲與引線框架斷開,從而造成報廢。而且封閉環氧的折射率與半導體相差較大,所以環氧樹脂封裝LED光效率較低。而有機硅材料可以做成高透明(透光率大于95%),高折射率(可達到1.51)的耐高溫的橡膠彈性體,用于LED的封裝材料,其不僅能克服環氧樹脂耐熱性差、耐溫性差、應力大、柔軟性差、容易變黃等致命的缺點,還能提高LED燈5%的光通量,大大地彌補了LED燈光通量不足的問題。
有機硅材料是上個世紀中葉開始逐漸出現的一種新型高分子材料,這種特殊的材料具有優良的耐高低溫性、耐氣候老化、電氣絕緣性、防水透氣性及生理惰性。早期它主要為軍事國防工業所使用,而現已變成社會和人們發展生產和改善生活環境中不可缺少的化工材料,廣泛應用于航空、電子電器、食品醫療、建筑、汽車機械及化妝品等各個領域,具有廣泛的市場空間和良好的發展前景。
LED正是由于有了有機硅材料的封裝,才能發展成為大功率的照明用途,成為節能照明燈的一次革命。有機硅材料用于LED(發光二極管)的灌封,替代目前的環氧樹脂型封裝材料,促進LED向高亮度和高功率的方向發展。這種照明燈滿足了節約型、節能型社會的需要,是今后的一個發展趨勢。
海外企業仍占優勢
據高工LED產業研究所統計,目前我國的LED封裝硅膠企業有1500家左右,但主要集中在中低端市場。雖然隨著技術的進步,中高端封裝企業的數量在逐漸增多,但是目前封裝用的高性能硅膠仍然以進口居多。
從國內外硅膠企業所占市場份額顯示,將國內所有的硅膠企業一年的營業額加在一起,還不到道康寧的三分之一,可見在硅膠市場,國外企業占有絕對優勢。
深圳市瑞豐光電子股份有限公司的研發總監張嘉顯也表示瑞豐目前所使用的封裝膠仍然是道康寧、信越等國際知名品牌。張嘉顯解釋道:“因為道康寧、信越等國際大廠在封裝膠領域的研發歷史悠久,在產品的穩定性上具有一定優勢,而國內的高端封裝企業為了將品質做穩定,一般都采用有質量保證的膠水。”
對于未來是否會選用國內的產品,張嘉顯向記者透露瑞豐目前正在對幾家國產膠水廠商進行產品的測試和評估,后續可能會有合作的計劃。“隨著照明時代的到來,降低成本是推動照明產品廣泛應用的關鍵,這對國內廠商是一個機會。”張嘉顯補充道。
目前來看,國際三大硅膠企業,道康寧(美國),邁圖(美國),信越(日本)在國內市場占有絕對優勢,占據了高端封裝市場。臺灣天寶、長興、杰果、天利等硅膠企業在國內中端封裝市場占有重要份額。
“目前國內硅膠企業才剛剛起步,主要還是集中在中低端市場,高端市場依然被國外企業占據。”北京科化新材料科技有限公司LED技術開發部的王雷告訴記者。
深圳市安品有機硅材料有限公司技術部的耿丁新也指出當前由于LED封裝企業眾多,產品雷同,所用物料都大同小異,為了降低封裝成本進而占領市場,低價格的膠水對于封裝企業具有一定的吸引力,進而造成市場的無序競爭。
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