LED行业报告

LED—21世纪的绿色照明产业震坤行高艳龙021-62531111,021-52130540(fax)2005-5-21目录一、LED市场背景二、LED应用三、LED介绍四、DOWCORNING封装产品一、LED市场背景LED具有以下优点：1工作电压低（3-24V），比高压电源安全;2、耗电量小，发光效率高，消耗能量较同光效的白炽灯减少80%，比荧光灯减少50%;3、发光响应时间极短，纳秒级；白炽灯是毫秒级;4、稳定性：10万小时，光衰为初始的50%;5、光色纯;6、结构牢固，抗冲击，耐振动;7、环保，生产、回收过程无有害金属汞.LED市场背景---现状因为全球性的能源短缺和环境污染，而作为照明光源的LED具有高效、节能、环保的特点，世界各国政府和企业不惜重金投入LED这个极具社会和经济效益的产业。美国启动了“下一代照明计划”、日本有“21世纪照明计划”、欧盟立项“彩虹计划”、我国也启动了“国家半导体照明工程”，韩国、台湾等也有类似的计划。参与的企业：NICHIA、LUMILEDS、GE、OSRAM、PHILIPS、PANSONICS、SAMSUNG、LG……LED市场背景---现状2004年全球LED产值为32亿美元，2008年将增长到56亿美元，高亮度发光二极管市场产值将由16亿美元增至26.4亿美元，而超高亮度发光二极管市场将从2006年起快速成长，并于2008年占全球市场22%份额。LED产值年增长率约35-45%。国产红、绿、橙、黄的LED产量约占世界总量的12％，全国LED封装厂超过250家，封装能力超过250亿只/年，封装的配套能力也很强。主要集中在珠三角和长三角地区，此外还有南昌、大连、厦门等地区也形成了产业链。LED市场背景---问题1、取光率:外量子效率低，折射率物理屏障难以克服;2、散热困难;3、光色均匀和光通高的封装工艺；4、封装树脂:高透过率，耐热，高热导率，耐UV和日光辐射及抗潮的封装树脂;5、涂敷荧光粉胶工艺:目前滴胶工艺落后，成品率低，一致性差，劳动强度大。LED市场背景---发展前景技术指标LED2004LED2005LED2008LED2010LED2020白炽灯荧光灯发光效率(Lm/w)25451102005001685寿命（khr)5205080200110光通量(Lm/lamp)251305001600500012003400输入功率（w)1358107540单灯成本（￥/lamp)3250332820214显色指数（CRI)75808080809575每千流明成本（￥/klm)1280111030014020407.4目标市场低光通量市场如手电筒、头灯白炽灯市场荧光灯市场所有照明市场1、所有照明市场2、HID市场二、LED应用1、交通信号灯二、LED应用2、显示牌（指示牌、广告牌、大屏幕显示等）二、LED应用3、车灯（包括前转向灯、后雾灯、倒车灯、制动尾灯、后转向灯、高位刹车灯。大众、通用、一汽丰田、奇瑞、日产、起亚、AUDI、新款别克君威、SANTANA）二、LED应用4、数码产品用闪光灯二、LED应用5、LCD背光源二、LED应用6、景观照明三、LED介绍--原理LED是英文lightemittingdiode（发光二极管）的缩写，它的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，不发光。P型半导体P-N图PN结N型半导体蓝宝石衬底…………….。。。。。。。。。。。。。。。三、LED介绍—白光LED白光LED的实现方法1、GaN蓝光芯片上涂上YAG荧光粉，芯片的蓝色光激发荧光粉发出540nm～560nm的黄绿光，黄绿光与蓝色光合成白光。该方法制备相对简单，效率高，具有实用性。缺点是布胶量一致性较差、荧光粉易沉淀导致出光面均匀性差、色调一致性不好；色温偏高；显色性不够理想。2、RGB三基色多个芯片或多个器件发光混色成白光，或者用蓝+黄绿色双芯片补色产生白光。只要散热得法，该方法产生的白光较前一种方法稳定，但驱动较复杂，另外还要考虑不同颜色芯片的不同光衰速度。3、在紫外光芯片上涂RGB荧光粉，利用紫光激发荧光粉产生三基色光混色形成白光。由于目前的紫外光芯片和RGB荧光粉效率较低，仍未达到实用阶段。三种技术均已实现产业化,但1、3是目前的主流。三、LED介绍—封装封装的目的1、防止湿气等外部侵入；2、以机械方式支持导线；3、有效地将内部产生的热排出；白光LED封装对树脂的要求1、高透光率2、耐热3、高热导率4、耐UV和日光辐射5、抗潮6、低应力7、低离子含量三、LED介绍—封装形式1、引脚式封装（LAMP）三、LED介绍—封装形式1、引脚式封装主要特点：（1）热阻高，一般为250-300℃／W；（2）输入功率0.1W（3）芯片尺寸0.35x0.35mm2（4）低发光效率：30%三、LED介绍—封装形式2、表面贴装封装应用于手机、PDA按键开关、LCD显示器背光源、汽车音响、仪器仪表的指示盘等中高端产品领域三、LED介绍—封装形式2、表面贴装封装主要特点：（1）体积约传统LED十分之一；（2）散射度大；（3）发光均匀性好（4）可靠性高等优点（5）TAB包装（卷盘式容器编带包装）三、LED介绍—封装形式3、功率型封装（倒装结构FLIP-CHIP）将芯片倒装焊接在具有焊料凸点的硅载体上，然后把完成倒装焊接的硅载体装入热沉与管壳中，键合引线进行封装。这种封装对于取光效率，散热性能，加大工作电流密度的设计都是最佳的。三、LED介绍—封装形式3、功率型封装（倒装结构FLIP-CHIP）其主要特点：（1）热阻低，一般仅为14℃／W，只有常规LED的1／10；（2）LED芯片尺寸1x1mm2（3）输入功率1W（4）高发光效率60%（5）可靠性高，封装内部填充稳定的柔性硅胶，在-40-120℃范围，不会因温度骤变产生的内应力，使金丝与引线框架断开，并防止环氧树脂透镜变黄，引线框架也不会因氧化而玷污（6）另外，其输出光功率，外量子效率等性能优异，将LED固体光源发展到一个新水平。三、LED介绍—生产工艺芯片检验扩片点胶/备胶手工刺片手工刺片手工刺片/自动装架烧结压焊固化封胶切筋/划片测试包装三、LED介绍—生产工艺1.芯片检验镜检：材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑（lockhill芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求电极图案是否完整2.扩片由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小（约0.1mm），不利于后工序的操作。我们采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张，是LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。也可以采用手工扩张，但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。3.点胶在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。（对于GaAs、SiC导电衬底，具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片，采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光LED芯片，采用绝缘胶来固定芯片。）工艺难点在于点胶量的控制，在胶体高度、点胶位置均有详细的工艺要求。由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求，银胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。手工刺片三、LED介绍—生产工艺4.备胶和点胶相反，备胶是用备胶机先把银胶涂在LED背面电极上，然后把背部带银胶的LED安装在LED支架上。备胶的效率远高于点胶，但不是所有产品均适用备胶工艺。5.手工刺片将扩张后LED芯片（备胶或未备胶）安置在刺片台的夹具上，LED支架放在夹具底下，在显微镜下用针将LED芯片一个一个刺到相应的位置上。手工刺片和自动装架相比有一个好处，便于随时更换不同的芯片，适用于需要安装多种芯片的产品。6.自动装架自动装架其实是结合了沾胶（点胶）和安装芯片两大步骤，先在LED支架上点上银胶（绝缘胶），然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置，再安置在相应的支架位置上。自动装架在工艺上主要要熟悉设备操作编程，同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴，防止对LED芯片表面的损伤，特别是蓝、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。手工刺片三、LED介绍—生产工艺7.烧结烧结的目的是使银胶固化，烧结要求对温度进行监控，防止批次性不良。银胶烧结的温度一般控制在150℃，烧结时间2小时。根据实际情况可以调整到170℃，1小时。绝缘胶一般150℃，1小时。银胶烧结烘箱的必须按工艺要求隔2小时（或1小时）打开更换烧结的产品，中间不得随意打开。烧结烘箱不得再其他用途，防止污染。8.压焊压焊的目的将电极引到LED芯片上，完成产品内外引线的连接工作。LED的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。右图是铝丝压焊的过程，先在LED芯片电极上压上第一点，再将铝丝拉到相应的支架上方，压上第二点后扯断铝丝。金丝球焊过程则在压第一点前先烧个球，其余过程类似。压焊是LED封装技术中的关键环节，工艺上主要需要监控的是压焊金丝（铝丝）拱丝形状，焊点形状，拉力。手工刺片三、LED介绍—生产工艺9.封胶LED的封装主要有点胶、灌封、模压三种。基本上工艺控制的难点是气泡、多缺料、黑点。设计上主要是对材料的选型，选用结合良好的环氧和支架。（一般的LED无法通过气密性试验）9.1点胶：TOP-LED和Side-LED适用点胶封装。手动点胶封装对操作水平要求很高（特别是白光LED），主要难点是对点胶量的控制，因为环氧在使用过程中会变稠。白光LED的点胶还存在荧光粉沉淀导致出光色差的问题。9.2灌胶封装Lamp-LED的封装采用灌封的形式。灌封的过程是先在LED成型模腔内注入液态环氧，然后插入压焊好的LED支架，放入烘箱让环氧固化后，将LED从模腔中脱出即成型。9.3模压封装将压焊好的LED支架放入模具中，将上下两副模具用液压机合模并抽真空，将固态环氧放入注胶道的入口加热用液压顶杆压入模具胶道中，环氧顺着胶道进入各个LED成型槽中并固化。手工刺片三、LED介绍—生产工艺10.固化与后固化固化是指封装环氧的固化，一般环氧固化条件在135℃，1小时。模压封装一般在150℃，4分钟。后固化是为了让环氧充分固化，同时对LED进行热老化。后固化对于提高环氧与支架（PCB）的粘接强度非常重要。一般条件为120℃，4小时。11.切筋和划片由于LED在生产中是连在一起的（不是单个），Lamp封装LED采用切筋切断LED支架的连筋。SMD-LED则是在一片PCB板上，需要划片机来完成分离工作。12.测试测试LED的光电参数、检验外形尺寸，同时根据客户要求对LED产品进行分选。13.包装将成品进行计数包装。超高亮LED需要防静电包装。手工刺片四、Dowcorning封装产品1、单组分、LAMP应用JCR6101、JCR6101UP2、双组分、High-Power应用EG6301(3800cps)3、双组分、GEL型JCR6110、JCR66464、高折射率产品JCR6175（RI=1.53、5500cps)5、低粘度（不能掺荧光粉），High-Power填缝隙用JCR6122(400cps)四、Dowcorning封装产品—其他产品SE4485LSE44501-4173SE44101partelastomerRTV1partelastomerLTV1partelastomerLTV2partelastomerLTV72h/25℃0.5h/150℃1.5h/100℃1h/150℃WhiteGrayGrayGrayW/m・K1.921.921.90.92Pa・s1206158690959287mm/10NANANANAN/cm2249367640257AdhesivePotting四、Dowcorning封装产品已经认证Dowcorning产品的企业国外公司：NICHIA、LUMILEDS、SAMSUNG…国内公司：国联（台）、惠洲华岗（香港COTCO）、厦门华联、佛山国星、深圳量