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国内外LED封装技术进展
作者:杭州士兰明芯科技有限公司 万远涛
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二极管、三极管展厅
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目前,LED光电产业还是一个新兴产业,涉及到芯片制造技术、封装技术、散热技术、二次配光技术、智能控制技术等多个技术领域。它具有耗电量少、寿命长、无污染、色彩丰富、耐震动、可控性强等特点。

随着科学技术的发展,LED的亮度有了较大的提高,LED芯片的价格也在逐渐降低。由于PC-LED(色转换型发光二级管)的发光效率逐年增加,目前Cree报道其实验室数据已超过231 lm/w。LED芯片衬底的价格在LED芯片的占有很大的比重,现阶段主要是蓝宝石衬底,其价格相对较高。

普瑞光电公司于2011年3月宣布,他们已经成功实现了最新的基于硅衬底的LED制造技术研发成果。该技术主要使用成本较低的硅来取代目前使用的更昂贵的制造材料。该公司相关负责人表示,135 lm/W的氮化镓硅衬底GaN-on-Silicon生产技术代表了行业界第一个商业级硅衬底LED技术的突破。

国外LED产业技术的发展状况

作为欧洲传统照明巨头的飞利浦和欧司朗于2000年前投入巨资开始了LED照明基础技术的研究,其中欧司朗在白光LED用荧光材料方面一直具有领先优势。而飞利浦(Philips)则携其资本的强大优势,在LED应用领域首先收购美国Lumileds公司及其他具有技术优势的方案公司,取得其多项核心技术。

美国以Cree为代表在LED方面有多项专利技术,其中最具代表的是SiC衬底技术,SiC衬底与GaN材料的晶格适配度只有3.5%,而现阶段其他厂商用的蓝宝石衬底与GaN材料的晶格适配度高达17%。不仅如此,SiC衬底具有良好的导热性和导电性,故不采用Al2O3- GaN-LED的倒装焊技术就可以解决散热问题,而是采用上下电极的结构。但是SiC 衬底的缺点就是价格比较昂贵,且难以制备。

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超高亮度的LED蓝光技术是由日本人中村修二于1980年代研发出来。日本市场对LED应用的支持力度非常大,随着近些年政府强力推出积分换购LED产品的计划,LED产品在日本市场的销售增长率一直遥遥领先于其他国家。对于韩国以及中国台湾地区由于拥有较为成熟的半导体制造和研发技术,目前全世界70%的中高端LED芯片制造都是在这个区域完成。

中国LED产业技术的发展状况

我国LED产业起步于20世纪60年代,80年代形成产业。大部分核心专利技术掌握在Nichia(日亚)、Cree、Toyoda Gosei、Lumileds及Osram等少数大公司手中,每年国内的关于LED的专利申请虽然也很多,但是缺乏核心技术,基本集中在LED封装以及LED灯具的应用方面。

至今年8月,中国半导体照明的总产值已达到900亿元。上游外延和芯片领域,去年投产的MOCVD为135台,至今年年底将有300台MOCVD安装完毕,预计到2012年会接近1000台,2015年会超过1500台,产值达到225亿。并且中游封装领域,企业开始向下游应用延伸,下游应用领域,发展至2011年,中国生产照明用功率器件厂家有上百家之多,生产大功率LED品质也各不相同。

国内目前以国星光电、九州光电、瑞丰光电、山西光宇、中宇光电等厂家生产的照明用LED代表国产器件的较高水平。国内生产LED芯片的主要厂家有三安光电、迪源光电、华灿光电、士兰明芯、上海蓝光、上海蓝宝。

LED衬底以及芯片制造占70%的利润,封装占20%的利润,封装产品的应用占10%的利润。中国的外延材料与核心器件仍然处于中低端的水平,缺乏低成本、高可靠性的核心器件,支撑产业发展的核心设备依赖进口。

一直以来,我国都是LED的封装大国,国内具有代表性的公司是国星光电,最近国星光电首创一种新型基于高导热系数的金属+PCB板的大功率LED封装结构,其采用最新的平面阵列硅胶塑封成型工艺制造的LED,具有光效高、热阻低、显色性好、寿命长和可靠性高等特点。但是做封装的企业主要集中在中低端LED器件封装领域,而高端LED器件封装领域,涉足的企业还很少。

我国的功率型LED芯片以及一些封装的辅助材料还需要进口,一定程度上受到国外的制约,大功率的LED封装工艺有待进一步完善,尚不能形成完整的LED产业链。大功率LED的发展一直以照明应用为主要目标。

国内的封装产品多采用传统的灌封工艺,即将荧光粉与高透射率的硅树脂混合调匀后,采用点胶机在反射杯中滴入适量混合胶体,通过热固化形成荧光粉层。还未见批量生产的平面涂层产品,目前该工艺还处于研发阶段。
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (5/5/2012)
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