一、概述
LED 產業鏈總體分為上、中、下游,分別是LED外延芯片、LED封裝及LED應用。作為LED產業鏈中承上啟下的LED封裝,在整個產業鏈中起著無可比擬的重要作用。基于LED器件的各類應用產品大量使用LED器件,如大型LED顯示屏 、液晶顯示器的LED背光源 、LED照明 燈具、LED交通燈和汽車燈等,LED器件在應用產品總成本上占了40%至70%,且LED應用產品的各項性能往往70%以上由LED器件的性能決定。
中國是LED封裝大國,據估計全世界80%數量的LED器件封裝集中在中國,分布在各類美資、臺資、港資、內資封裝企業。
在過去的五年里,外資LED封裝企業不斷內遷大陸,內資封裝企業不斷成長發展,技術不斷成熟和創新。在中低端LED器件封裝領域,中國LED封裝企業的市場占有率較高,在高端LED器件封裝領域,部分中國企業有較大突破。隨著工藝技術的不斷成熟和品牌信譽的積累,中國LED封裝企業必將在中國這個LED應用大國里扮演重要和主導的角色。
下面從LED封裝產業鏈的各個環節來闡述這些差異。
二、封裝生產及測試設備差異
LED主要封裝生產設備包括固晶機、焊線機、封膠機、分光分色機、點膠機、智能烤箱等。五年前,LED自動封裝設備基本是國外品牌的天下,主要來自歐洲和臺灣,中國只有少量半自動固晶、焊線設備的供應。在過去的五年里,中國的LED生產設備 制造業有了長足的發展,如今自動固晶機、自動封膠機、分光分色機、自動點膠機、智能烤箱等均有廠家供應,具有不錯的性價比。
LED主要測試設備包括IS標準儀、光電綜合測試儀、TG點測試儀、積分球流明測試儀、熒光粉 測試儀等及冷熱沖擊、高溫高濕等可靠性試驗設備。除標準儀主要來自德國和美國外,其它設備目前均有國產廠家生產供應。
目前中國LED封裝企業中,處于規模前列的LED封裝企業均擁有世界最先進的封裝設備,這是后發優勢所決定的。就硬件水平來說,中國規模以上的LED封裝企業是世界上最先進的。當然,一些更高層次的測試分析設備還有待進一步配備。
因此,中國在封裝設備硬件上已具備世界領先水平,具備先進封裝技術和工藝發展的基礎。
三、LED芯片 差異
目前中國大陸的LED芯片企業約有十家左右,起步較晚,規模不夠大,最大的LED芯片企業年產值約3個億人民幣,每家平均年產值在1至2個億。
這兩年中國大陸的LED芯片企業發展速度較快,技術水平提升也很快,中小尺寸芯片(指15mil以下)已能基本滿足國內封裝企業的需求,大尺寸芯片(指功率型W級芯片)還需進口,主要來自美國和臺灣企業,不過大尺寸芯片只有在LED進入通用照明 后才能大批量應用。
LED封裝器件的性能在50%程度上取決于LED芯片,LED芯片的核心指標包括亮度、波長、失效率、抗靜電能力、衰減等。目前國內LED封裝企業的中小尺寸芯片多數選用國產品牌,這些國產品牌的芯片性能與國外品牌差距較小,具有良好的性價比,亦能滿足絕大部分LED應用企業的需求。尤其是部分芯片品牌的性能已與國外品牌相當,通過封裝工藝技術的配合,已能滿足很多高端應用領域的需求。
四、封裝輔助材料差異
封裝輔助材料包括支架 、金線、環氧樹脂、硅膠、模條等。輔助材料是LED器件綜合性能表現的一個重要基礎,輔助材料的好壞可以決定LED器件的失效率、衰減率、光學性能、能耗等。
目前中國大陸的封裝輔助材料供應鏈已較完善,大部分材料已能在大陸生產供應。但高性能的環氧樹脂和硅膠以進口居多,這兩類材料主要要求耐高溫、耐UV、優異折射率及良好膨脹系數等。
隨著全球一體化的進程,中國LED封裝企業已能應用到世界上最新和最好的封裝輔助材料。
五、封裝設計差異
LED的封裝形式主要有支架式LED、表貼式LED及功率型LED三大主類。
LED的封裝設計包括外形結構設計、散熱設計、光學設計、材料匹配設計、參數設計等。
支架式LED的設計已相對成熟,目前主要在衰減壽命、光學匹配、失效率等方面可進一步上臺階。
貼片式LED的設計尤其是頂部發光TOP型SMD處在不斷發展之中,封裝支架尺寸、封裝結構設計、材料選擇、光學設計、散熱設計等不斷創新,具有廣闊的技術潛力。
功率型LED的設計則是一片新天地。由于功率型大尺寸芯片制造還處于發展之中,使得功率型LED的結構、光學、材料、參數設計也處于發展之中,不斷有新型的設計出現。
中國的LED封裝設計是建立在國外及臺灣已有設計基礎上的改進和創新。設計需依賴良好的電腦設計工具、良好的測試設備及良好的可靠性試驗設備,更需依據先進的設計思路和產品領悟力。目前中國的LED封裝設計水平還與國外行業巨頭有一定差距,這也與中國LED行業缺乏規模龍頭企業有關,缺乏有組織、有計劃的規模性的研發設計投入。
六、封裝工藝差異
LED封裝工藝同樣是非常重要的環節。例如固晶機的膠量控制,焊線機的焊線溫度和壓力,烤箱的溫度、時間及溫度曲線,封膠機的氣泡和卡位管控等等,均是重點工藝控制點。即使是芯片質量好、輔材匹配好、設計優異、設備精度高,如果是工藝不正確或管控不嚴,就會最終影響LED的可靠性、衰減、光學特性等。
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