2013年中國LED產業(yè)十大技術前沿熱點

時間:2013-11-26

來源:網絡轉載

導語:照明是人類基本需求,照明也代表經濟活動的高低。而一款LED照明燈具,從設計,選料,測試,認證到最后投放市場,耗費大,周期長。往往到一個專案走完流程市場上已經有更有競爭力的產品出現(xiàn),很多代價不菲的新產品新設計還沒有來得及收回成本就要退市了。

走過了2013年,在短短一年的時間看到了LED市場內跌宕起伏、熱點不斷。也看到了技術市場不甘落后,頻出新技術新熱點關鍵詞。先是COB、HV-LED、共晶技術、COB炒熱技術市場,再者又來覆晶、倒裝、免封裝掀起技術市場高潮,最后LED產業(yè)需要mocvd設備國產化、智能照明未來化、封裝模組化成就未來整個LED產業(yè)的趨勢。種種跡象表明,整個LED照明產業(yè)技術經歷著變幻莫測的市場檢測與前所未有的考驗。年終歲末,讓我們共同回顧那些值得被歷史記憶十大技術熱點關鍵詞。

關鍵詞一、COB

隨著LED市場價格的下降,普通照明應用這個巨大市場與商業(yè)照明、特種照明、背光等領域的強勁需求,推動LED光源單位亮度的提高。COB封裝在有限的體積下水平散熱和垂直散熱都有較好的性能,適合在小面積做到更大的功率。本身具有以下優(yōu)點:

1、性能更優(yōu)越:采用cob技術,將芯片裸die直接綁定在pcb板上,消除了對引線鍵合連接的要求,使產品性能更加可靠和穩(wěn)定。

2、集成度更高:采用cob技術,消除了芯片與應用電路板之間的鏈接管腳,提高了產品的集成度。

3、體積更?。翰捎胏ob技術,由于可以在pcb雙面進行綁定貼裝,相應減小了cob應用模塊的體積,擴大了cob模塊的應用空間。

4、更強的易用性、更簡化的產品工藝流程:采用了獨創(chuàng)的集束總線技術,cob板和應用板之間采用插針方便互連,免除了使用芯片必須經過的焊接等工藝流程,降低了產品使用難度,簡化了產品流程,同時使得產品更易更換,增強了產品易用性。

5、更低的成本:cob技術是直接在pcb板上進行綁定封裝,免除了芯片需要植球、焊接等加工過程的成本,且用戶板的設計更加簡單,有效降低了嵌入式產品的成本。

關鍵字二:HV-LED

HVLED顧名思義就是高壓LED,與傳統(tǒng)DCLED相比,具有封裝成本低、暖白光效高、驅動電源效率高,線路損耗低等優(yōu)勢。具體來說:

1、HVLED直接在芯片級就實現(xiàn)了微晶粒的串并聯(lián),使其在低電流高電壓下工作,將簡化芯片固晶、鍵合數(shù)量,封裝成本降低。

2、HV芯片在單位面積內形成多顆微晶粒集成,避免了芯片間BIN內如波長、電壓、亮度跨度帶來的一致性問題;

3、HVLED芯片是在小電流下驅動的功率型芯片,可以與紅光LED芯片集成+黃色螢光粉形成暖白光,比傳統(tǒng)DCLED+紅色螢光粉+黃色螢光粉形成的暖白光出光效率高,并縮短了LED暖白與冷白封裝光效的差距,且更易實現(xiàn)光源的高顯指;

4、HVLED由于自身工作電壓高,容易實現(xiàn)封裝成品工作電壓接近市電,提高了驅動電源的轉換效率;由于工作電流低,其在成品應用中的線路損耗也將明顯低于傳統(tǒng)DC功率LED芯片。

關鍵字三:共晶技術

另一項在2013年炙手可熱的封裝技術就是共晶。

共晶是指在相對較低的溫度下共晶焊料發(fā)生共晶物熔合的現(xiàn)象,共晶合金直接從固態(tài)變到液態(tài),而不經過塑性階段,是一個液態(tài)同時生成兩個固態(tài)的平衡反應。其熔化溫度稱共晶溫度。

共晶焊接技術最關鍵是共晶材料的選擇及焊接溫度的控制。如采用共晶焊接,晶粒底部可以采用純錫(Sn)或金錫(Au-Sn)等合金作接觸面鍍層,晶??珊附佑阱冇薪鸹蜚y的基板上。當基板被加熱至適合的共晶溫度時,金或銀元素滲透到金錫合金層,合金層成份的改變提高溶點,令共晶層固化并將LED緊固的焊于熱沉或基板上。共晶層和熱沉或基板完全的鍵合為一體,打破從芯片到基板的散熱系統(tǒng)中的熱瓶頸,提升LED壽命。

雖然此前這項技術就被大廠所采用,不過通常的芯片結構因為是藍寶石襯底而不能適用共晶技術。但是到2013年伴隨非藍寶石襯底的芯片方案增多,另外加上采用藍寶石襯底的大功率芯片廠商推出了更多倒裝結構的芯片,使得共晶技術成為中國封裝廠商提升技術競爭力的選項。因而瑞豐,天電等不少廠商不惜重金購置昂貴的共晶固晶設備。

關鍵詞四、覆晶技術

覆晶技術指的是由晶片、襯底、凸塊形成了一個空間,而電路結構封裝在這個空間里面。這樣封裝出來的芯片具有體積小、性能高、連線短等優(yōu)點。

盡管覆晶技術具備高達19%的年復合成長率,但并非新技術,早在三十年前就由IBM首次引進市場;也因為如此,覆晶封裝很容易被視為是一種舊的、較不吸引人的成熟技術。

事實上,無論使用哪種封裝技術,最終都還是需要凸塊(bumping)這個制程階段。2012年,凸塊技術在中段制程領域占據81%的安裝產能,約當1,400萬片12寸晶圓;晶圓廠裝載率同樣為高水準,特別是銅柱凸塊平臺(Cupillarplatform,88%)。

在覆晶封裝市場規(guī)模方面,估計其2012年金額達200億美元(為中段制程領域的最大市場),YoleDeveloppement預期該市場將持續(xù)以每年9%速度成長,在2018年可達到350億美元規(guī)模。

新一代的覆晶封裝IC預期將徹底改變市場面貌,并驅動市場對晶圓凸塊技術的新需求;YoleDeveloppement先進封裝技術分析師LionelCadix表示:“在3D整合及超越摩爾定律的途徑方面,覆晶封裝是關鍵技術之一,并將讓晶圓整合實現(xiàn)前所未見的精密系統(tǒng)。”而覆晶封裝正隨著產業(yè)對新式銅柱凸塊及微凸塊技術的需求而重新塑形,正逐漸成為晶片互連的新主流凸塊冶金技術。

關鍵詞五、OLED

OLED稱為有機發(fā)光二極管,是基于有機半導體材料的發(fā)光二極管。OLED由于具有全固態(tài)、主動發(fā)光、高對比、超薄、低功耗、無視角限制、響應速度快、工作溫度范圍寬、易于實現(xiàn)柔性和大面積、功耗低等諸多優(yōu)點。目前OLED已在手機終端等小尺寸顯示領域得到應用,在大尺寸電視和照明領域的發(fā)展?jié)摿σ驳玫綐I(yè)界的認可。OLED已經被視為21世紀最具前途的顯示和照明產品之一。

而OLED,正是從2012年正式登上了照明的舞臺,雖然目前只是一個小角色,但是對LED有不小的替代威脅。

在今年4月的法蘭克福展上,Philips首次展示出最新OLED技術的LumibladeOLEDGL350面板,每片GL350OLED面板尺寸約155平方公分,亮度可達115LM。

而在2012年5月8日-11日的美國拉斯維加斯照明展上,Philips再次展出了一個OLED鏡子的產品,它會自動感應人體的接近與否,自動把周圍的OLED光源模組做調整,中間變暗變成具備鏡子的效果。成功的將智慧燈具和OLED的概念整合在一起。

作為全球照明市場領導品牌的Philips,押寶OLED的意味非常明顯。

關鍵詞六、倒裝技術

倒裝晶片之所以被稱為“倒裝”是相對于傳統(tǒng)的金屬線鍵合連接方式(WireBonding)與植球后的工藝而言的。傳統(tǒng)的通過金屬線鍵合與基板連接的晶片電氣面朝上,而倒裝晶片的電氣面朝下,相當于將前者翻轉過來,故稱其為“倒裝晶片”。

倒裝芯片的實質是在傳統(tǒng)工藝的基礎上,將芯片的發(fā)光區(qū)與電極區(qū)不設計在同一個平面這時則由電極區(qū)面朝向燈杯底部進行貼裝,可以省掉焊線這一工序,但是對固晶這段工藝的精度要求較高,一般很難達到較高的良率。

優(yōu)勢:通過MOCVD技術在蘭寶石襯底上生長GaN基LED結構層,由P/N結髮光區(qū)發(fā)出的光透過上面的P型區(qū)射出。由于P型GaN傳導性能不佳,為獲得良好的電流擴展,需要通過蒸鍍技術在P區(qū)表面形成一層Ni-Au組成的金屬電極層。P區(qū)引線通過該層金屬薄膜引出。為獲得好的電流擴展,Ni-Au金屬電極層就不能太薄。為此,器件的發(fā)光效率就會受到很大影響,通常要同時兼顧電流擴展與出光效率二個因素。但無論在什麼情況下,金屬薄膜的存在,總會使透光性能變差。此外,引線焊點的存在也使器件的出光效率受到影響。采用GaNLED倒裝芯片的結構可以從根本上消除上面的問題。

由于大功率商業(yè)照明逐漸向大電流、高亮度、多集成方向發(fā)展的需要,帶金線的正裝芯片、垂直芯片封裝技術存在著一些不可避免的劣勢,如金線虛焊、浪涌沖擊、耐大流能力不足、封裝硅膠熱脹冷縮造成金線斷裂、制程中金線影響良率等問題。

關鍵詞七、免封裝技術

新世紀研發(fā)中心的陳正言博士表示,免封裝技術只是技術的整合,而不是讓封裝消失,基本上還是封裝。就他個人而言,只要是藍光+熒光粉實現(xiàn)白光的過程就是封裝。至于為什么市場上的免封裝技術炒熱的原因,陳博士表示因為免封裝省去了一些環(huán)節(jié),是可以讓成本做到成品最低的技術。

PFC免封裝產品中,運用flipchip基礎的晶片設計不需要打線,PFC免封裝晶片產品的優(yōu)勢在于光效提升至200lm/W,發(fā)光角度大于300度的超廣角全周光設計,加上可以不用使用二次光學透鏡,將減少光效的耗損與成本。

PFC新產品將主打LED照明市場。特別是應用在蠟燭燈上,不僅可以模擬鎢絲燈的造型,同時可以突破散熱體積的限制,并且取代傳統(tǒng)40W鎢絲蠟燭燈,達到3.5W有350lm輸出的光效。

關鍵詞八、MOCVD國產化

而就在2013年最后一個月,天龍光電投資的中晟半導體,正泰集團旗下的理想能源紛紛下線國產MOCVD設備。此前受到低落市場環(huán)境沖擊偃旗息鼓的國產MOCVD又掀起一股熱潮。

而對市場信心不足,中晟光電更強調在發(fā)布之前已經調試300爐次以上。而每爐可以承載2寸外延片60——80片。一時間,匿聲很久的國產MOCVD再次點燃市場的熱情。

而據不完全統(tǒng)計,中國已經開發(fā)出和宣稱在研發(fā)MOCVD的公司和研究所多達20多家,熱鬧程度不低于外延芯片廠。

對中國發(fā)展半導體照明產業(yè)的長期布局來說,擁有本土的MOCVD設備制造商或許是需要的,如果一個產業(yè)迅速發(fā)展,上游關鍵設備卻完全依賴境外企業(yè)的話,免不了會落入大部分利潤被拿走的不利境地。

在工信部發(fā)布的《高端裝備制造業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》提出,到2015年,高端裝備制造業(yè)銷售收入超過6萬億元人民幣,在裝備制造業(yè)中的占比提高到15%;到2020年,高端裝備制造產業(yè)銷售收入在裝備制造業(yè)中的占比提高到25%??萍疾堪l(fā)布的《半導體照明產業(yè)“十二五”規(guī)劃》中也提出,到2015年,大型MOCVD裝備、關鍵原材料將實現(xiàn)國產化。

這意味著現(xiàn)在做MOCVD可能得到來自政府的大量補貼,所以也不難理解這么多企業(yè)以國產化為訴求進入這個行業(yè)。不過,前兩年外延廠商的瘋狂擴產,已經過度的透支了市場對MOCVD設備的需求,國產設備的前景究竟如何,還需要來自市場的檢驗。

關鍵字九:模組化

照明是人類基本需求,照明也代表經濟活動的高低。而一款LED照明燈具,從設計,選料,測試,認證到最后投放市場,耗費大,周期長。往往到一個專案走完流程市場上已經有更有競爭力的產品出現(xiàn),很多代價不菲的新產品新設計還沒有來得及收回成本就要退市了。在目前競爭更加激烈,生存更艱難的狀況下,小型企業(yè)在面對競爭對手的新產品的時候往往有心無力再去追趕,只能選擇固守舊產品或者抄襲。

而有遠見的業(yè)者就想到了LED模組化,這其中最有影響力的應屬于Zhaga聯(lián)盟。該聯(lián)盟是目前最受國際矚目的LED光引擎互換性(Interchangeability)接口標準,目的在推動全球LED照明燈具系統(tǒng)接口的標準化,進而實現(xiàn)不同制造商產品間的相容與互換性,以保障消費者的選購利益。實際上,Zhaga雖然是由九大的領導廠家發(fā)起,但現(xiàn)在全球已經擁有190家會員,其所受業(yè)界歡迎程度可見一斑。

而對照明業(yè)者來說,對于燈具的設計變得簡單。照明廠商只需要關注在最后的整燈或者燈具的制造上,只要讓燈具與Zhaga的接口相容,燈具的設計就從一個復雜的光機熱電的系統(tǒng)工程壓縮到一個簡單的組裝流程。廠商可以花更多的精力和資源在生產管理和市場推廣上。這樣至少在核心組件的設計上,小型廠商有機會和大廠站在相同的平臺上。

2013年,我們看到的就是GE,艾迪生,齊瀚光電,Bridgelux眾多大小廠商紛紛投靠zhaga陣營,模組化,模組標準化的趨勢已經不可逆轉。

關鍵字十:智能照明

智能照明是指利用計算機、無線通訊數(shù)據傳輸、擴頻電力載波通訊技術、計算機智能化信息處理及節(jié)能型電器控制等技術組成的分布式無線遙測、遙控、遙訊控制系統(tǒng),來實現(xiàn)對照明設備的智能化控制。具有燈光亮度的強弱調節(jié)、燈光軟啟動、定時控制、場景設置等功能;并達到安全、節(jié)能、舒適、高效的特點。

傳統(tǒng)的照明供電控制一般采用主電源經配電箱分成多路配電輸出線,提供照明燈回路用電,由串接在照明燈回路中的開關面板直接通斷供電線來實現(xiàn)對燈的控制,燈只有開、關,無邏輯時序及亮、暗調光控制,因而無法形成各種燈光亮度組合的場景及系統(tǒng)控制。

而智慧照明系統(tǒng)采用主電源經可程式設計控制模組后輸出供照明燈用電,燈的開、關和調亮、調暗由可程式設計多功能按鍵面板控制,控制模組與按鍵面板之間通過一條低壓控制總線相互連接起來。控制模組和按鍵面板內部有微處理器,存貯器和控制總線的接口電路,它們完全處在低壓情況下工作,所有控制器和面板都可通過程式設計實現(xiàn)對各燈路的亮度控制,于是就可產生不同的燈光場景和系統(tǒng)控制的效果。

在中國還是傳統(tǒng)的照明供電系統(tǒng)占據主流的位置,人們普遍對智慧照明的概念接受不高。但是2013年,不僅在各大小展會上智慧照明成為新秀,伴隨全國范圍內大面積的照明節(jié)能改造項目的推進,更多的案例開始采用智慧照明控制系統(tǒng)。而未來的照明市場中,基于智慧化照明的技術將占市場主導地位。

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