LED封裝行業(yè)定義如何?LED(發(fā)光二極管)封裝是指發(fā)光芯片的封裝，相比集成電路封裝有較大不同。LED的封裝不僅要求能夠保護(hù)燈芯，而且還要能夠透光。所以LED的封裝對(duì)封裝材料有特殊的要求。LED封裝行業(yè)定義及分類介紹如下。

　　LED封裝行業(yè)定義

　　2016-2021年中國(guó)LED封裝材料擴(kuò)建產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)運(yùn)行暨產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)研究報(bào)告顯示，一般來(lái)說(shuō)，封裝的功能在于提供芯片足夠的保護(hù)，防止芯片在空氣中長(zhǎng)期暴露或機(jī)械損傷而失效，以提高芯片的穩(wěn)定性;對(duì)于LED封裝，還需要具有良好光取出效率和良好的散熱性，好的封裝可以讓LED具備更好的發(fā)光效率和散熱環(huán)境，進(jìn)而提升LED的壽命。

　　LED封裝行業(yè)分類

　　根據(jù)發(fā)光顏色、芯片材料、發(fā)光亮度、尺寸大小等情況特征來(lái)分類的。單個(gè)管芯一般構(gòu)成點(diǎn)光源，多個(gè)管芯組裝一般可構(gòu)成面光源和線光源，作信息、狀態(tài)指示及顯示用，發(fā)光顯示器也是用多個(gè)管芯，通過(guò)管芯的適當(dāng)連接(包括串聯(lián)和并聯(lián))與合適的光學(xué)結(jié)構(gòu)組合而成的，構(gòu)成發(fā)光顯示器的發(fā)光段和發(fā)光點(diǎn)。表面貼裝LED可逐漸替代引腳式LED，應(yīng)用設(shè)計(jì)更靈活，已在LED顯示市場(chǎng)中占有一定的份額，有加速發(fā)展趨勢(shì)。固體照明光源有部分產(chǎn)品上市，成為今后LED的中、長(zhǎng)期發(fā)展方向。

　　據(jù)我國(guó)LED封裝行業(yè)技術(shù)分析，目前，全球LED產(chǎn)業(yè)均采用熒光膠作為主要封裝材料，但相關(guān)專利均為日亞化學(xué)等國(guó)外企業(yè)所有，國(guó)內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)想要發(fā)展壯大，很難突破專利壁壘?，F(xiàn)對(duì)2016年我國(guó)LED封裝行業(yè)技術(shù)特點(diǎn)分析。鑒于此，中科院福建物構(gòu)所以陶瓷作為材料，開發(fā)出了YAG透明熒光陶瓷白光大功率LED封裝技術(shù)，并突破了1000WCOB光源封裝技術(shù)(K-COB)大關(guān)，通過(guò)福建中科芯源光電科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱中科芯源)成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。7月14日，中照網(wǎng)記者在K-COB技術(shù)媒體交流會(huì)上走進(jìn)福建中科芯源對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行了深入了解。

　　福建中科芯源是由中科院海西研究院(中科院物質(zhì)結(jié)構(gòu)所)及福建省企業(yè)與企業(yè)家聯(lián)合會(huì)牽線搭橋成立，作為中科院海西研究院(中科院物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所)唯一的LED技術(shù)轉(zhuǎn)移基地和產(chǎn)業(yè)化平臺(tái)，其擁有LED陶瓷封裝核心技術(shù)，使我國(guó)LED企業(yè)具備了與歐司朗、飛利浦等國(guó)際知名企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，是LED產(chǎn)業(yè)革命性的技術(shù)突破。

　　透明熒光陶瓷替代熒光膠

　　中科院物構(gòu)所合作發(fā)展處張?jiān)品逄庨L(zhǎng)告訴記者，早在2003年，LED產(chǎn)業(yè)剛剛起步之時(shí)，中科院物構(gòu)所就意識(shí)到LED是照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，開始布局突破專利壁壘，提高LED光源功率的項(xiàng)目。因受到激光的啟發(fā)，中科院物構(gòu)所研究團(tuán)隊(duì)決定使用陶瓷作為材料，繞開熒光粉，從產(chǎn)品的最源頭開始探究。

　　“第一塊陶瓷片是在2009年燒結(jié)完成，很快便實(shí)現(xiàn)了全球最高光效261lm/w，在此基礎(chǔ)上，為了將技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，2013年中科院物構(gòu)所與民營(yíng)資本結(jié)合成立了中科芯源，專門進(jìn)行熒光陶瓷的產(chǎn)業(yè)化研究?！睆?jiān)品褰榻B。

　　LED封裝行業(yè)市場(chǎng)調(diào)查分析報(bào)告顯示，陶瓷和熒光材料進(jìn)行對(duì)比，陶瓷是有機(jī)材料，具有導(dǎo)熱率高、耐高溫、耐腐蝕、抗熱沖擊性好等特點(diǎn);傳統(tǒng)的熒光膠則導(dǎo)熱性差，易老化，導(dǎo)致LED燈出現(xiàn)光衰，甚至是死燈。因此，陶瓷材料取代傳統(tǒng)熒光膠，作為L(zhǎng)ED封裝材料，在同等條件下，可使LED產(chǎn)品具有高穩(wěn)定性和高可靠性。

　　而且，中科院物構(gòu)所自主研發(fā)的透明熒光陶瓷，從陶瓷材料燒結(jié)設(shè)備、高度保密的配方、獨(dú)特封裝工藝技術(shù)，擁有從裝備、配方到封裝工藝的全鏈條技術(shù)的完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并相應(yīng)進(jìn)行全球?qū)＠季謱?shí)現(xiàn)專利保護(hù)，讓中國(guó)LED產(chǎn)業(yè)突破國(guó)外專利的封鎖，大幅降低LED生產(chǎn)成本，提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

　　LED大功率時(shí)代來(lái)臨

　　透明熒光陶瓷材料最顯著的特點(diǎn)就是可實(shí)現(xiàn)大功率密度封裝，“由于傳統(tǒng)熒光膠材料的瓶頸，LED大功率照明普遍存在熱管理難及封裝材料失效難題，目前市場(chǎng)上穩(wěn)定可靠使用LED點(diǎn)光源的最高功率只能做到200w。因此，LED近幾年雖大規(guī)模進(jìn)入了家用照明領(lǐng)域，但無(wú)法替代廣場(chǎng)照明、工業(yè)照明等傳統(tǒng)大功率市場(chǎng)，中科芯源則通過(guò)透明熒光陶瓷材料突破COB光源大功率應(yīng)用瓶頸，顛覆千瓦級(jí)COB技術(shù)極限。”中科芯源常務(wù)副總兼技術(shù)總監(jiān)葉尚輝向記者介紹。

　　目前，中科芯源目前已成為全球首個(gè)生產(chǎn)1000W光源模組的企業(yè)，使LED正式跨入大功率照明時(shí)代，技術(shù)上實(shí)現(xiàn)LED對(duì)傳統(tǒng)照明的全替代成為可能。而且，這一技術(shù)已經(jīng)得到國(guó)家工程項(xiàng)目的青睞，中科芯源生產(chǎn)的600W光源模組已應(yīng)用于北京2018年北京冬奧會(huì)訓(xùn)練場(chǎng)館照明，替代 2000W金鹵燈。

　　相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2015年LED在工業(yè)照明市場(chǎng)的滲透率為16.2%，遠(yuǎn)低于其他照明市場(chǎng)，而300w以上的大功率LED照明替換1000w以上傳統(tǒng)燈具市場(chǎng)廣泛，如果用大功率LED照明產(chǎn)品替代傳統(tǒng)照明市場(chǎng)，用電量和碳排放量會(huì)明顯減少，平均節(jié)電率在70%左右，燈具日常維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)也會(huì)降低，將會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

　　國(guó)家一級(jí)照明設(shè)計(jì)師江海陽(yáng)在交流會(huì)上也表示，戶外照明燈具的未來(lái)趨勢(shì)一定是小體積、大功率，徹底地走上燈具和建筑一體化的道路。雖然，國(guó)內(nèi)外均處在探索階段，中科芯源也是國(guó)內(nèi)第一家實(shí)現(xiàn)千萬(wàn)級(jí)COB技術(shù)封裝的企業(yè)，但LED大功率照明市場(chǎng)前景非常廣闊。

　　對(duì)于中科芯源未來(lái)的發(fā)展，葉尚輝表示，中科芯源將通過(guò)加強(qiáng)與傳統(tǒng)燈具廠商、LED下游燈具廠商的合作，改造傳統(tǒng)燈具生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)LED對(duì)傳統(tǒng)大功率燈具的替。，同時(shí)，為L(zhǎng)ED企業(yè)輸出技術(shù)和科技服務(wù)，推動(dòng)LED大功率光源封裝技術(shù)的發(fā)展;貫通產(chǎn)業(yè)鏈上下游，用新技術(shù)改造提升企業(yè)，做大做強(qiáng)我國(guó)LED產(chǎn)業(yè);通過(guò)廣泛的合作和技術(shù)擴(kuò)散顛覆現(xiàn)有照明產(chǎn)業(yè)格局，推動(dòng)LED照明進(jìn)入一系列全新的領(lǐng)域。

　　LED封裝原理

　　LED封裝主要是提供LED芯片一個(gè)平臺(tái)，讓LED芯片有更好的光、電、熱的表現(xiàn)，好的封裝可讓LED有更好的發(fā)光效率與好的散熱環(huán)境，好的散熱環(huán)境進(jìn)而提升LED的使用壽命。LED封裝技術(shù)主要建構(gòu)在五個(gè)主要考慮因素上，分別為光學(xué)取出效率、熱阻、功率耗散、可靠性及性價(jià)比(Lm/$)。

　　以上每一個(gè)因素在封裝中都是相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)，舉例來(lái)說(shuō)，光取出效率關(guān)系到性價(jià)比;熱阻關(guān)系到可靠性及產(chǎn)品壽命;功率耗散關(guān)系到客戶應(yīng)用。整體而言，較佳的封裝技術(shù)就是必須要兼顧每一點(diǎn)，但最重要的是要站在客戶立場(chǎng)思考，能滿足并超出客戶需求，就是好的封裝。

　　針對(duì)LED的封裝材料組成，林治民詳細(xì)解說(shuō)道，LED封裝主要是由基板、芯片、固晶膠、熒光粉、封裝膠等組成，我們先將芯片利用固晶膠黏貼于基板上，使用金線將芯片與基板作電性連接，然后將熒光粉與封裝膠混合，搭配不同熒光粉比例，以及適當(dāng)?shù)男酒ㄩL(zhǎng)可得到不同的顏色，最后將熒光粉與封裝膠的混合體灌入基板中，加熱烘烤使膠材固化后，即完成最基本的LED封裝。

　　他并指出，LED封裝技術(shù)主要是往高發(fā)光效率、高可靠性、高散熱能力與薄型化發(fā)展。從芯片來(lái)看，目前最普遍的是水平式芯片， 比較高端的廠商則研發(fā)垂直式芯片與覆晶型芯片，原先水平式LED使用藍(lán)寶石基板，散熱能力較差，且在高電流驅(qū)動(dòng)下，光取出效率下降幅度也較大。因此，為了降低LED成本，高電流密度的芯片設(shè)計(jì)便以獲取更多的光輸出為主要研究方向，在這樣的考慮下，使用垂直式封裝的芯片便成為下一課題，此類芯片使用硅等高散熱基板，在高電流操作下有更好的散熱效率，所以也有更高的光輸出，但由于制作流程復(fù)雜，工藝良率過(guò)低，以致于無(wú)法達(dá)到理想的高性價(jià)比，由此可知，在高瓦數(shù)封裝上，工藝良率所導(dǎo)致的價(jià)格因素也是一大考慮。

　　臺(tái)積電子公司采鈺科技便是專攻晶圓級(jí)高功率LED硅基封裝技術(shù)的業(yè)者。該公司在2010年已打入中國(guó)路燈市場(chǎng)，2011年更將重心放在室內(nèi)照明球泡燈產(chǎn)品上。采鈺科技LED技術(shù)研發(fā)處長(zhǎng)李豫華表示，以8吋磊晶計(jì)算，目前采鈺封裝產(chǎn)能為單月2千片、相當(dāng)于400萬(wàn)顆，去年產(chǎn)品成功打入中國(guó)路燈產(chǎn)品，量大的時(shí)候甚至單月出貨量高達(dá)70-80萬(wàn)顆。

　　與一般臺(tái)灣LED封裝廠商采用的氧化鋁(藍(lán)寶石)基板技術(shù)不同，采鈺采用的是晶圓級(jí)LED硅基封裝技術(shù)，采鈺李豫華表示，硅基封裝LED在散熱方面優(yōu)于藍(lán)寶石基板，但目前售價(jià)也高于藍(lán)寶石基板的產(chǎn)品，不過(guò)，李豫華認(rèn)為在今年內(nèi)，采鈺硅基封裝與藍(lán)寶石基板產(chǎn)品的價(jià)格將趨于一致，采鈺更訂下目標(biāo)，希望每年成本下降幅度可達(dá)到30%。

　　硅基板的良率尚低

　　LED封裝行業(yè)市場(chǎng)調(diào)查分析報(bào)告顯示，硅基板的最大訴求為導(dǎo)熱更佳，李豫華進(jìn)一步指出，次世代照明的LED封裝需求最重要的就是散熱問(wèn)題，估計(jì)熱的問(wèn)題5年內(nèi)難解，其次則是需要強(qiáng)而有力的結(jié)構(gòu)體和穩(wěn)定可靠的材料。另外光的表現(xiàn)也很重要，像均勻性、光源強(qiáng)度、出光效率是否更優(yōu)異以及光的型式表現(xiàn)，最后就是量產(chǎn)和成本方面的管理。