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業界動態
LED市場回暖 新的技術發展將推動產業在縱向上實現整合
來源:廣州煌牌自動設備有限公司    日期:2013-09-04    瀏覽量:

  受益于下游應用市場的急速擴張,LED產業從今年第二季度開始逐漸回暖,來自于照明應用,以及手機、平板電腦、大尺寸電視等背光市場的強勁需求,推動了LED封裝行業在生產規模和制造工藝上的新一輪創新。

LED產業,LED封裝

  從市場應用來看,目前用量較大的LED封裝產品還是以SMD貼片型為主,由于性價比因素的影響,中小功率產品的使用量也更多,封裝種類沒有太大的變化,但規格型號在慢慢收縮,并往標準品的軌道上發展。尤其是針對當前較為熱門的照明應用開發,LED光源成本約占整個燈具的30-40%,市場對價格因素較為敏感,在市場競爭和成本考量的作用下,LED封裝正由原來的小功率逐漸往中高功率拓展,原來普遍使用的0.06W開始向0.2W或0.5W甚至更高轉變,單顆光源光通量由原來的8流明提高到現在的23流明、55流明甚至更高。

  在產品供應上,有廠商表示,LED封裝價格在經歷了最近兩年的迅速下調之后,除照明市場的降價較快以外,今后一段時期內封裝產品的降價幅度將有所放緩,市場基本保持穩定。擺在所有封裝企業面前的一道課題是,如何才能滿足高效、高性價比的需求?它要求LED封裝體積縮小、光質量更佳、有利于散熱,且單顆LED必須能操作較高瓦數。在這一趨勢下,優化封裝技術和制造流程,提高發光效率,并降低LED封裝的生產成本,無疑成為了時下行業開發的主要方向。

  COB封裝正式進入實用階段

  針對背光、照明這兩大LED市場推動引擎,在對LED封裝的需求上既存在著共同點——光效的不斷提升,以及最佳的產品性價比;同時也有各自不同的要求。晶科電子(廣州)有限公司應用開發總監陳海英分析道,背光市場對LED封裝的需求,還表現在對單顆器件發光強度的要求越來越高,這導致單個封裝器件的輸入功率越來越大,發出的光通量也越來越大,這是背光從整機方案上面降成本的需求。為此,LED器件需要提升材料的耐熱性,滿足高功率輸入下的可靠性保證,并且提升芯片耐大電流沖擊的能力,滿足單體高光通輸出表現下的價格條件。

  “而LED照明除了每美元流明(lm/$)的光效要求之外,在光質量上的要求日益提高。光質量表現為兩個方面,一是光的顏色,色彩還原性,跟日光光譜的相似程度等;另外則是燈具二次配光的需求,滿足燈具對眩光、光斑、照度、均勻性等要求。光譜質量的需求推動了封裝材料以及封裝工藝在光的顏色質量上的進步,而配光需求更多地推動了COB這種產品形態在照明里面的滲透,特別是COB封裝進一步壓縮了芯片到光引擎之間的制造流程,因而也提高了產品的性價比。”陳海英表示。

  與此同時,LED照明終端產品對高瓦數的需求也是目前較為明顯的一個趨勢。由于市場對高瓦數與光質量的要求越來越高,使得COB封裝型式目前在整個照明市場的應用上逐漸占據主流位置。特別是在天花燈、筒燈與射燈部分,COB對于指向性光源產品來說具有單一光源的優點,且可以實現高瓦數或高電壓,因此更能符合高能效、單一光源的設計需求,且在效果上也更能突顯出與傳統光源的類似性。

  封裝材料強調加工性能及高透光性

  總體而言,圍繞LED封裝技術的最新發展,對于封裝材料大致上提出了以下三個方面的需求:良好的加工性能,保證更高的生產效率;協助LED產品提高光效;必須十分穩定可靠。以傳統的LED封裝用塑料支架材料為例,越來越多的客戶在材料的起始反射率和保持性能上提出了日益嚴格的要求,而在提高這些性能的同時,還必須降低成本。“對于注塑產品的成本來說,除了材料本身之外,生產成本也很重要,隨著超多模腔注塑逐漸成為當前加工廠的主流選擇之一,這也對加工性能材料的流動性能和易加工性能提出了更高的要求。”

  另一方面,在對LED封裝的重要輔料——有機硅的開發上,隨著業界對LED亮度的更高追求,更大拆射率的有機硅材料也是目前廠商們的首選。與甲基有機硅相比(折射率為1.41),苯基有機硅具有相對較高的折射率(可達1.54),因而日漸受到市場的關注。

  雖然兩者折射率僅相差0.12,但這小小的差異對LED的光輸出率卻具有重大的影響,即便采用完全相同的芯片、燈箱和輸入功率,采用苯基有機硅制造的LED灌封材料光輸出率還是比甲基有機硅灌封材料高出7%。在這之前,要明顯改善LED芯片性能需要耗費巨大的投資;因此,苯基有機硅灌封材料提供了極具成本競爭力的簡易替代方案,可以明顯改善LED的光輸出率、發光效率和價值。

  苯基有機硅封裝材料的優點還在于具有較好的熱穩定性,使其可以廣泛應用于5~50W的LED板上芯片封裝結構的許多高功率通用照明產品。與甲基技術相比,苯基有機硅封裝材料通常具有更強的氣體阻隔性能,可防止銀電極因受潮、受腐蝕而變黑。由于這些電極還具有作為LED反光元素的雙重作用,因此改善氣體阻隔性能可以更好地維持LED的光輸出性能和可靠性。

  新制造工藝促進產業垂直整合

  作為產業鏈的中游環節,LED封裝正處于技術更新的關鍵時期,從技術角度講,如果繼續沿用傳統結構/工藝的話,則會對所選用材料的性價比要求更高,因而可以預見的是,包括材料、制造工藝或是兩者兼具的新型封裝技術將會陸續出現在市場上。例如,最近有臺灣廠商推出的無封裝LED產品,據了解,就是將芯片工藝、封裝環節,與光引擎的制造相結合所開發出來的新技術,除了具有一般倒裝芯片散熱性較好的特點外,更具備低成本的優勢。但也有廠商表示,目前該技術還處于評估階段,主要困難在于熒光材料的涂布仍無法有效控制,因此光效與光質量難以確保穩定性,距離大量生產與使用尚需一段時間。

  LED封裝將朝著高發光效率、高可靠性、高散熱能力與薄型化方向發展,芯片技術的不斷發展,使得封裝產品的發光效率越來越高,新的封裝技術、封裝工藝將得到廣泛應用,如共晶技術、倒裝工藝、新的熒光粉涂覆工藝等在提高產品工藝高可靠性、高散熱性同時,也將進一步提高產品發光效率;耐高溫、抗紫外線以及低吸水率等環境耐受性、熱固型更好的材料EMC、熱塑性PCT、改良性PPA以及類陶瓷塑料等材料也將會被大量使用;市場將更關注封裝產品的光品質和低成本,并且LED產品的質量標準也會不斷地被完善和統一。

  更重要的是,伴隨著LED封裝技術和制造工藝的推陳出新,將促進封裝環節在整個產業鏈中的位置向垂直方向衍變。所有技術進步最終還是要滿足市場的實際應用需求,在市場對每美元流明光效不斷提升的壓力下,要求單立器件的封裝體變小,以達到在最小的成本下能夠有最高的光通量輸出。這需要LED封裝技術可以更多地借鑒IC封裝的成熟經驗,如EMC、SMC材料等,在這一過程中,行業分工將因為技術進步而不斷調整,單純的封裝在行業里內會越來越難以作為獨立的產業環節而存在,新的技術發展將推動產業在縱向上實現整合。

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