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2022

LED封裝業(yè)的現(xiàn)狀與未來發(fā)展,側(cè)發(fā)光LED前錦光明

LED封裝業(yè)的現(xiàn)狀與未來發(fā)展

一、簡述

LED光電產(chǎn)業(yè)是一個新興的朝陽產(chǎn)業(yè)，具有節(jié)能、環(huán)保的特點，尤其是2009年12月哥本哈根全球氣候會議的低碳減排效應，將使LED光電產(chǎn)業(yè)更加符合我們國家的能源、減碳戰(zhàn)略，而獲得更多的產(chǎn)業(yè)支持和市場需求，成為一道亮麗的產(chǎn)業(yè)發(fā)展風景。

LED產(chǎn)業(yè)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(chǎn)業(yè)鏈中承上啟下的LED封裝產(chǎn)業(yè)，在整個產(chǎn)業(yè)鏈中起著無可比擬的重要作用?；?/font>LED器件的各類應用產(chǎn)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LED汽車燈等，LED器件在應用產(chǎn)品總成本上占了40%至70%，且LED應用產(chǎn)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(jù)估計全世界80%數(shù)量的LED器件封裝集中在中國，分布在各類美資、臺資、港資、內(nèi)資封裝企業(yè)。

在過去的五年里，外資LED封裝企業(yè)不斷內(nèi)遷大陸，內(nèi)資封裝企業(yè)不斷成長發(fā)展，技術不斷成熟和創(chuàng)新。在中低端LED器件封裝領域，中國LED封裝企業(yè)的市場占有率較高，在高端LED器件封裝領域，部分中國企業(yè)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(yè)必將在中國這個LED應用大國里扮演重要和主導的角色。

二、我國LED封裝業(yè)的現(xiàn)狀與未來

下面從十個方面來論述我國LED封裝業(yè)的現(xiàn)狀與未來：

（一）LED封裝產(chǎn)品

LED封裝產(chǎn)品大致分為直插式（LAMP）、貼片式（SMD）、大功率（HI-POWER）三大類，三大類產(chǎn)品中有不同尺寸、不同形狀、不同顏色等各類產(chǎn)品。

我國的LED封裝產(chǎn)品經(jīng)過十多年的發(fā)展，已形成門類齊全的各類封裝型號，與國外的封裝產(chǎn)品型號基本同步，在國內(nèi)基本能找到各類進口產(chǎn)品的替代產(chǎn)品。

在今后的幾年里，我國的LED封裝產(chǎn)品種類將更加齊全，與國外產(chǎn)品保持同步。

（二）LED封裝產(chǎn)能

中國已逐漸成為世界LED封裝器件的制造中心，其中包括臺資、港資、美資等企業(yè)在中國的制造基地。

據(jù)估算，中國的封裝產(chǎn)能（含外資在大陸的工廠）占全世界封裝產(chǎn)能的60%，并且隨著LED產(chǎn)業(yè)的聚集度在中國的增加，此比例還在上升。大陸LED封裝企業(yè)的封裝產(chǎn)能擴充較快，隨著更多資本進入大陸封裝產(chǎn)業(yè)，LED封裝產(chǎn)能將會快速擴張。

（三）LED封裝生產(chǎn)及測試設備

LED封裝主要生產(chǎn)設備有自動固晶機、自動焊線機、自動封膠機、自動分光分色機、自動點膠機、自動貼帶機等；LED主要測試設備有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、冷熱沖擊箱、高溫高濕箱等。

五年前，LED主要封裝設備是歐洲、臺灣廠商的天下，國產(chǎn)設備多為半自動設備，現(xiàn)在，除自動焊線機外，國產(chǎn)全自動設備已能批量供應，不過精度和速度有待進一步提高。LED的主要測試設備，除IS標準儀外，其它設備已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化。

就硬件水平來說，中國規(guī)模以上的LED封裝企業(yè)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。

中國在封裝設備硬件上，由于購買了最新型和最先進的封裝設備，擁有后發(fā)優(yōu)勢，具備先進封裝技術和工藝發(fā)展的基礎。

（四）LED芯片

LED封裝器件的性能在50%程度上取決于芯片，50%取決于封裝工藝和輔助材料。

目前中國大陸的LED芯片企業(yè)約有十家左右，起步較晚，規(guī)模不夠大，最大的LED芯片企業(yè)年產(chǎn)值約3個億人民幣，每家平均產(chǎn)能在1至2個億。

國內(nèi)中小尺寸芯片（指15mil以下）已能基本滿足國內(nèi)封裝企業(yè)的需求，大尺寸（指功率型瓦級芯片）還需進口，主要來自美國、臺灣企業(yè)。

國產(chǎn)品牌的中小尺寸芯片性能與國外品牌差距較小，具有良好的性價比，能滿足絕大部分LED應用企業(yè)的需求。

國產(chǎn)大尺寸瓦級芯片還需努力，以滿足未來照明市場的巨大需求。

隨著資本市場對上游芯片企業(yè)的介入，預計未來三年我國LED芯片企業(yè)將有較大的發(fā)展，將有力地促進LED封裝產(chǎn)業(yè)總體水平的提高。

（五）LED封裝輔助材料

LED封裝輔助材料主要有支架、膠水、模條、金線、透鏡等。

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(chǎn)供應。

高性能的環(huán)氧樹脂和硅膠以進口居多，這兩類材料主要要求耐高溫、耐紫外線、優(yōu)異折射率及良好的膨脹系數(shù)等。

隨著全球一體化的進程，中國LED封裝企業(yè)已能應用到世界上最新和最好的封裝輔助材料。

（六）LED封裝設計

直插式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(fā)光TOP型SMD處在不斷發(fā)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(chuàng)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(fā)展之中，使得功率型LED的結構、光學、材料、參數(shù)設計也處于發(fā)展之中，不斷有新型的設計出現(xiàn)。

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(chuàng)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(jù)先進的設計思路和產(chǎn)品領悟力。目前中國的LED封裝設計水平還與國外行業(yè)巨頭有一定差距，這也與中國LED行業(yè)缺乏規(guī)模龍頭企業(yè)有關，缺乏有組織、有計劃的規(guī)模性的研發(fā)設計投入。

（七）LED封裝工藝

LED封裝工藝包括固晶參數(shù)工藝、焊線參數(shù)工藝、封膠參數(shù)工藝、烘烤參數(shù)工藝、分光分色工藝等。

隨著中國LED封裝企業(yè)這幾年的快速發(fā)展，LED封裝工藝已經(jīng)上升到一個較好的水平，尤其是一些高端需求如大型LED顯示屏、廣色域液晶背光源等，中國的LED優(yōu)秀封裝企業(yè)已能滿足其需求，先進封裝工藝生產(chǎn)出來的LED已接近國際同類產(chǎn)品水平。不過，大功率LED器件的封裝工藝要求更高，我國大功率封裝工藝水平還有待進一步完善。

（八）LED封裝器件的性能

LED器件性能指標主要包括亮度/光通量、光衰、失效率、光效、一致性、光學分布等。

① 亮度或光通量；

由于小芯片（15mil以下）已可在國內(nèi)芯片企業(yè)大規(guī)模量產(chǎn)（盡管有部分外延片來自進口），小芯片亮度已與國外最高亮度產(chǎn)品接近，其亮度要求已能滿足95%的LED應用需求，而封裝器件的亮度90%程度上取決于芯片亮度。

中大尺寸芯片（24mil以上）目前絕大部分依賴進口，每瓦流明值取決于所采購芯片的流明值，封裝環(huán)節(jié)對流明值的影響只有10%。

② 光衰；

一般研究認為，光衰與芯片關聯(lián)度不大，與封裝材料與工藝關聯(lián)度最大。影響光衰的封裝材料主要有固晶底膠、熒光膠、外封膠等，影響光衰的封裝工藝主要有各工序的烘烤溫度和時間及材料匹配等。

目前，中國LED封裝工藝經(jīng)過多年的發(fā)展和積累，已有較好的基礎，在光衰的控制上已與國外一些產(chǎn)品匹敵。

③ 失效率；

失效率與芯片質(zhì)量、封裝輔助材料、生產(chǎn)工藝、設計水平和管理水平相關。

LED失效主要表現(xiàn)為死燈、光衰過大、波長或色溫漂移過大等。根據(jù)LED器件的不同用途要求，其失效率也有不同的要求。例如指示燈用途LED可以為1000PPM（3000小時）；照明用途LED為500PPM（3000小時）；彩色顯示屏用途LED為50PPM（3000小時）。

中國封裝企業(yè)的LED失效率整體水平有待提高?？上驳氖牵倭恐袊鴥?yōu)秀封裝企業(yè)的失效率已達到世界水平。

④ 光效；

LED光效90%取決于芯片的發(fā)光效率。中國LED封裝企業(yè)對封裝環(huán)節(jié)的光效提高技術也有大量研究。

如果中國在大尺寸瓦級芯片的研發(fā)生產(chǎn)上取得突破及量產(chǎn)，將會極大促進功率型封裝器件光效的提高。

⑤ 一致性；

LED的一致性包括波長一致性、亮度一致性、色溫一致性、衰減一致性等

前三項一致性是可以通過投料工藝控制和分光分色機篩選達到的。前三項水平來說，中國LED封裝技術與國外一致。

角度一致性往往難以分選出來，需通過優(yōu)化設計、物料機械精度控制、生產(chǎn)制程嚴格控制來達到。例如，LED全彩顯示屏用途的紅、綠、藍三種橢圓形LED的角度一致性控制非常重要，決定性地影響LED全彩顯示屏的色彩品質(zhì)，成為LED器件的一項高端技術。

衰減一致性也與物料控制和工藝控制有關，包括不同顏色LED的衰減一致性和同一顏色LED的衰減一致性。

一致性的研究是LED封裝技術的一個重要課題。

中國部分LED封裝企業(yè)在LED一致性方面的技術已與國際接軌。

⑥ 光學分布；

LED是一個發(fā)光器件，對于很多LED應用用途來說，LED的光形分布是一個重要指標，決定了應用產(chǎn)品二次光學的設計基礎，也直接影響了LED應用產(chǎn)品的視覺效果。

例如，LED戶外顯示屏使用的LED橢圓形透鏡設計能夠使顯示屏在角度變化時亮度變化平穩(wěn)并有較大視角，符合人的視覺習慣。又如，LED路燈的光學要求，使得LED的一次光學設計和路燈的二次光學設計必須匹配，達到最佳路面光斑和最佳發(fā)光效率。

通過計算機光學模擬軟件來進行設計開發(fā)是常用的手段。中國LED封裝企業(yè)在積極迎頭趕上，與國外技術的差距在縮小。

（九）LED封裝應用方向

目前，我國的LED封裝產(chǎn)品已廣泛地應用在指示、背光、顯示、照明等應用方向，應用領域涵蓋消費類電子業(yè)、汽車業(yè)、廣告業(yè)、交通業(yè)、體育業(yè)、娛樂業(yè)、建筑業(yè)等全方位領域。我國LED封裝器件應用領域的廣度將會更加拓展，我國在LED的應用上已走在世界的前列。

（十）LED封裝業(yè)人才狀況

我國LED封裝業(yè)的人才是建立在消化吸收臺、港、美資LED企業(yè)的技術和管理人才基礎上再培養(yǎng)和成長起來的。行業(yè)的中、高層技術及管理人才滿足不了現(xiàn)有LED行業(yè)快速發(fā)展的需要，行業(yè)內(nèi)經(jīng)驗型人才偏多，技術型、學術型人才偏少。可喜的是，隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，部分高校已設置相關光電專業(yè)進行培養(yǎng)人才，產(chǎn)學研的合作深入也為我國LED封裝企業(yè)輸送和培養(yǎng)了一批人才。

三、結束語

LED封裝產(chǎn)業(yè)是LED光電產(chǎn)業(yè)中承上啟下的重要環(huán)節(jié)，所有LED應用產(chǎn)品均需使用高品質(zhì)的LED封裝器件。LED封裝設計工藝、及技術配方具有高新技術特點，相對上游外延芯片領域，LED封裝產(chǎn)業(yè)的知識產(chǎn)權壁壘較少。LED照明和LED電視將成為LED封裝產(chǎn)業(yè)的強勁增長點。