2016年我国LED封装产业情况及趋势分析

　　LED封装行业定义如何？LED(发光二极管)封装是指发光芯片的封装，相比集成电路封装有较大不同。LED的封装不仅要求能够保护灯芯，而且还要能够透光。所以LED的封装对封装材料有特殊的要求。LED封装行业定义及分类介绍如下。

　　LED封装行业定义

　　2016-2021年中国LED封装材料扩建产业市场运行暨产业发展趋势研究报告显示，一般来说，封装的功能在于提供芯片足够的保护，防止芯片在空气中长期暴露或机械损伤而失效，以提高芯片的稳定性；对于LED封装，还需要具有良好光取出效率和良好的散热性，好的封装可以让LED具备更好的发光效率和散热环境，进而提升LED的寿命。

　　LED封装行业分类

　　根据发光颜色、芯片材料、发光亮度、尺寸大小等情况特征来分类的。单个管芯一般构成点光源，多个管芯组装一般可构成面光源和线光源，作信息、状态指示及显示用，发光显示器也是用多个管芯，通过管芯的适当连接(包括串联和并联)与合适的光学结构组合而成的，构成发光显示器的发光段和发光点。表面贴装LED可逐渐替代引脚式LED，应用设计更灵活，已在LED显示市场中占有一定的份额，有加速发展趋势。固体照明光源有部分产品上市，成为今后LED的中、长期发展方向。

　　据我国LED封装行业技术分析，目前，全球LED产业均采用荧光胶作为主要封装材料，但相关专利均为日亚化学等国外企业所有，国内LED产业想要发展壮大，很难突破专利壁垒。现对2016年我国LED封装行业技术特点分析。鉴于此，中科院福建物构所以陶瓷作为材料，开发出了YAG透明荧光陶瓷白光大功率LED封装技术，并突破了1000WCOB光源封装技术(K-COB)大关，通过福建中科芯源光电科技有限公司(以下简称中科芯源)成功实现产业化。7月14日，中照网记者在K-COB技术媒体交流会上走进福建中科芯源对这一技术进行了深入了解。

　　福建中科芯源是由中科院海西研究院(中科院物质结构所)及福建省企业与企业家联合会牵线搭桥成立，作为中科院海西研究院(中科院物质结构研究所)唯一的LED技术转移基地和产业化平台，其拥有LED陶瓷封装核心技术，使我国LED企业具备了与欧司朗、飞利浦等国际知名企业竞争的技术优势，是LED产业革命性的技术突破。

　　透明荧光陶瓷替代荧光胶

　　中科院物构所合作发展处张云峰处长告诉记者，早在2003年，LED产业刚刚起步之时，中科院物构所就意识到LED是照明产业发展方向，开始布局突破专利壁垒，提高LED光源功率的项目。因受到激光的启发，中科院物构所研究团队决定使用陶瓷作为材料，绕开荧光粉，从产品的最源头开始探究。

　　“第一块陶瓷片是在2009年烧结完成，很快便实现了全球最高光效261lm/w，在此基础上，为了将技术产业化，2013年中科院物构所与民营资本结合成立了中科芯源，专门进行荧光陶瓷的产业化研究。”张云峰介绍。

　　LED封装行业市场调查分析报告显示，陶瓷和荧光材料进行对比，陶瓷是有机材料，具有导热率高、耐高温、耐腐蚀、抗热冲击性好等特点；传统的荧光胶则导热性差，易老化，导致LED灯出现光衰，甚至是死灯。因此，陶瓷材料取代传统荧光胶，作为LED封装材料，在同等条件下，可使LED产品具有高稳定性和高可靠性。

　　而且，中科院物构所自主研发的透明荧光陶瓷，从陶瓷材料烧结设备、高度保密的配方、独特封装工艺技术，拥有从装备、配方到封装工艺的全链条技术的完全的自主知识产权，并相应进行全球专利布局实现专利保护，让中国LED产业突破国外专利的封锁，大幅降低LED生产成本，提高国际竞争力。

　　LED大功率时代来临

　　透明荧光陶瓷材料最显著的特点就是可实现大功率密度封装，“由于传统荧光胶材料的瓶颈，LED大功率照明普遍存在热管理难及封装材料失效难题，目前市场上稳定可靠使用LED点光源的最高功率只能做到200w。因此，LED近几年虽大规模进入了家用照明领域，但无法替代广场照明、工业照明等传统大功率市场，中科芯源则通过透明荧光陶瓷材料突破COB光源大功率应用瓶颈，颠覆千瓦级COB技术极限。”中科芯源常务副总兼技术总监叶尚辉向中照网记者介绍。

　　目前，中科芯源目前已成为全球首个生产1000W光源模组的企业，使LED正式跨入大功率照明时代，技术上实现LED对传统照明的全替代成为可能。而且，这一技术已经得到国家工程项目的青睐，中科芯源生产的600W光源模组已应用于北京2018年北京冬奥会训练场馆照明，替代 2000W金卤灯。

　　相关数据显示，2015年LED在工业照明市场的渗透率为16.2%，远低于其他照明市场，而300w以上的大功率LED照明替换1000w以上传统灯具市场广泛，如果用大功率LED照明产品替代传统照明市场，用电量和碳排放量会明显减少，平均节电率在70%左右，灯具日常维护保养费也会降低，将会带来巨大的经济效益和社会效益。

　　国家一级照明设计师江海阳在交流会上也表示，户外照明灯具的未来趋势一定是小体积、大功率，彻底地走上灯具和建筑一体化的道路。虽然，国内外均处在探索阶段，中科芯源也是国内第一家实现千万级COB技术封装的企业，但LED大功率照明市场前景非常广阔。

　　对于中科芯源未来的发展，叶尚辉表示，中科芯源将通过加强与传统灯具厂商、LED下游灯具厂商的合作，改造传统灯具生产线，实现LED对传统大功率灯具的替。，同时，为LED企业输出技术和科技服务，推动LED大功率光源封装技术的发展；贯通产业链上下游，用新技术改造提升企业，做大做强我国LED产业；通过广泛的合作和技术扩散颠覆现有照明产业格局，推动LED照明进入一系列全新的领域。

　　LED封装原理

　　LED封装主要是提供LED芯片一个平台，让LED芯片有更好的光、电、热的表现，好的封装可让LED有更好的发光效率与好的散热环境，好的散热环境进而提升LED的使用寿命。LED封装技术主要建构在五个主要考虑因素上，分别为光学取出效率、热阻、功率耗散、可靠性及性价比(Lm/$)。

　　以上每一个因素在封装中都是相当重要的环节，举例来说，光取出效率关系到性价比；热阻关系到可靠性及产品寿命；功率耗散关系到客户应用。整体而言，较佳的封装技术就是必须要兼顾每一点，但最重要的是要站在客户立场思考，能满足并超出客户需求，就是好的封装。

　　针对LED的封装材料组成，林治民详细解说道，LED封装主要是由基板、芯片、固晶胶、荧光粉、封装胶等组成，我们先将芯片利用固晶胶黏贴于基板上，使用金线将芯片与基板作电性连接，然后将荧光粉与封装胶混合，搭配不同荧光粉比例，以及适当的芯片波长可得到不同的颜色，最后将荧光粉与封装胶的混合体灌入基板中，加热烘烤使胶材固化后，即完成最基本的LED封装。

　　他并指出，LED封装技术主要是往高发光效率、高可靠性、高散热能力与薄型化发展。从芯片来看，目前最普遍的是水平式芯片， 比较高端的厂商则研发垂直式芯片与覆晶型芯片，原先水平式LED使用蓝宝石基板，散热能力较差，且在高电流驱动下，光取出效率下降幅度也较大。因此，为了降低LED成本，高电流密度的芯片设计便以获取更多的光输出为主要研究方向，在这样的考虑下，使用垂直式封装的芯片便成为下一课题，此类芯片使用硅等高散热基板，在高电流操作下有更好的散热效率，所以也有更高的光输出，但由于制作流程复杂，工艺良率过低，以致于无法达到理想的高性价比，由此可知，在高瓦数封装上，工艺良率所导致的价格因素也是一大考虑。

　　台积电子公司采钰科技便是专攻晶圆级高功率LED硅基封装技术的业者。该公司在2010年已打入中国路灯市场，2011年更将重心放在室内照明球泡灯产品上。采钰科技LED技术研发处长李豫华表示，以8吋磊晶计算，目前采钰封装产能为单月2千片、相当于400万颗，去年产品成功打入中国路灯产品，量大的时候甚至单月出货量高达70-80万颗。

　　与一般台湾LED封装厂商采用的氧化铝(蓝宝石)基板技术不同，采钰采用的是晶圆级LED硅基封装技术，采钰李豫华表示，硅基封装LED在散热方面优于蓝宝石基板，但目前售价也高于蓝宝石基板的产品，不过，李豫华认为在今年内，采钰硅基封装与蓝宝石基板产品的价格将趋于一致，采钰更订下目标，希望每年成本下降幅度可达到30%。

　　硅基板的良率尚低