受益于下游應(yīng)用市場(chǎng)的急速擴(kuò)張，LED產(chǎn)業(yè)從今年第二季度開(kāi)始逐漸回暖，來(lái)自于照明應(yīng)用，以及手機(jī)、平板電腦、大尺寸電視等背光市場(chǎng)的強(qiáng)勁需求，推動(dòng)了LED封裝行業(yè)在生產(chǎn)規(guī)模和制造工藝上的新一輪創(chuàng)新。LEDinside的調(diào)查報(bào)告顯示，2012年全球LED封裝產(chǎn)值約為102.8億美元，預(yù)計(jì)到2013年，該數(shù)值將增至112.7億美元，年增長(zhǎng)率為9.6%，其中，LED封裝應(yīng)用于照明領(lǐng)域的比重將進(jìn)一步提升到26.4%，達(dá)到29.8億美元左右。

從市場(chǎng)應(yīng)用來(lái)看，目前用量較大的LED封裝產(chǎn)品還是以SMD貼片型為主，由于性?xún)r(jià)比因素的影響，中小功率產(chǎn)品的使用量也更多，封裝種類(lèi)沒(méi)有太大的變化，但規(guī)格型號(hào)在慢慢收縮，并往標(biāo)準(zhǔn)品的軌道上發(fā)展。尤其是針對(duì)當(dāng)前較為熱門(mén)的照明應(yīng)用開(kāi)發(fā)，江蘇穩(wěn)潤(rùn)光電有限公司執(zhí)行副總經(jīng)理周峰指出，LED光源成本約占整個(gè)燈具的30-40%，市場(chǎng)對(duì)價(jià)格因素較為敏感，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和成本考量的作用下，LED封裝正由原來(lái)的小功率逐漸往中高功率拓展，原來(lái)普遍使用的0.06W開(kāi)始向0.2W或0.5W甚至更高轉(zhuǎn)變，單顆光源光通量由原來(lái)的8流明提高到現(xiàn)在的23流明、55流明甚至更高。

在產(chǎn)品供應(yīng)上，有廠商表示，LED封裝價(jià)格在經(jīng)歷了最近兩年的迅速下調(diào)之后，除照明市場(chǎng)的降價(jià)較快以外，今后一段時(shí)期內(nèi)封裝產(chǎn)品的降價(jià)幅度將有所放緩，市場(chǎng)基本保持穩(wěn)定。擺在所有封裝企業(yè)面前的一道課題是，如何才能滿(mǎn)足高效、高性?xún)r(jià)比的需求？它要求LED封裝體積縮小、光質(zhì)量更佳、有利于散熱，且單顆LED必須能操作較高瓦數(shù)。在這一趨勢(shì)下，優(yōu)化封裝技術(shù)和制造流程，提高發(fā)光效率，并降低LED封裝的生產(chǎn)成本，無(wú)疑成為了時(shí)下行業(yè)開(kāi)發(fā)的主要方向。

COB封裝正式進(jìn)入實(shí)用階段

針對(duì)背光、照明這兩大LED市場(chǎng)推動(dòng)引擎，在對(duì)LED封裝的需求上既存在著共同點(diǎn)——光效的不斷提升，以及最佳的產(chǎn)品性?xún)r(jià)比；同時(shí)也有各自不同的要求。晶科電子(廣州)有限公司應(yīng)用開(kāi)發(fā)總監(jiān)陳海英分析道，背光市場(chǎng)對(duì)LED封裝的需求，還表現(xiàn)在對(duì)單顆器件發(fā)光強(qiáng)度的要求越來(lái)越高，這導(dǎo)致單個(gè)封裝器件的輸入功率越來(lái)越大，發(fā)出的光通量也越來(lái)越大，這是背光從整機(jī)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(mǎn)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(mǎn)足單體高光通輸出表現(xiàn)下的價(jià)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(zhì)量上的要求日益提高。光質(zhì)量表現(xiàn)為兩個(gè)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(mǎn)足燈具對(duì)眩光、光斑、照度、均勻性等要求。光譜質(zhì)量的需求推動(dòng)了封裝材料以及封裝工藝在光的顏色質(zhì)量上的進(jìn)步，而配光需求更多地推動(dòng)了COB這種產(chǎn)品形態(tài)在照明里面的滲透，特別是COB封裝進(jìn)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(chǎn)品的性?xún)r(jià)比。”晶科電子(廣州)有限公司應(yīng)用開(kāi)發(fā)總監(jiān)陳海英表示。

與此同時(shí)，LED照明終端產(chǎn)品對(duì)高瓦數(shù)的需求也是目前較為明顯的一個(gè)趨勢(shì)。億光電子工業(yè)股份有限公司產(chǎn)品研發(fā)管理事業(yè)處處長(zhǎng)金海濤指出，由于市場(chǎng)對(duì)高瓦數(shù)與光質(zhì)量的要求越來(lái)越高，使得COB封裝型式目前在整個(gè)照明市場(chǎng)的應(yīng)用上逐漸占據(jù)主流位置。特別是在天花燈、筒燈與射燈部分，COB對(duì)于指向性光源產(chǎn)品來(lái)說(shuō)具有單一光源的優(yōu)點(diǎn)，且可以實(shí)現(xiàn)高瓦數(shù)或高電壓，因此更能符合高能效、單一光源的設(shè)計(jì)需求，且在效果上也更能突顯出與傳統(tǒng)光源的類(lèi)似性。

在產(chǎn)品的實(shí)際開(kāi)發(fā)中，現(xiàn)階段億光電子在照明封裝上已由一般的中低功率組件逐漸轉(zhuǎn)為COB形式，現(xiàn)有的3~25WCOB系列不但可以直接鎖在散熱模塊上，進(jìn)而省下SMT步驟，還通過(guò)大發(fā)光面積、低電阻及低電流密度等特性提供更多的散熱空間，更便于組裝在燈具上，創(chuàng)造出更低的成本結(jié)構(gòu)。據(jù)介紹，億光電子的COB系列均已通過(guò)LM80測(cè)試，以展現(xiàn)其耐用性和高效率的性能表現(xiàn)，未來(lái)在產(chǎn)品規(guī)劃上，億光電子將進(jìn)一步著眼于強(qiáng)調(diào)高能效、高壓、高演色性與高性?xún)r(jià)比等方向。

晶科電子則以基于倒裝技術(shù)的無(wú)金線(xiàn)技術(shù)平臺(tái)為核心研發(fā)方向，今年該公司重拳推出了“芯片級(jí)LED照明整體解決方案”，即在LED芯片制成工藝中，通過(guò)新型芯片級(jí)工藝，完成一部分傳統(tǒng)封裝工藝或者節(jié)省傳統(tǒng)封裝工藝環(huán)節(jié)，使LED最終的封裝體積縮小，性能更加穩(wěn)定。其“易系列”和倒裝陶瓷基COB產(chǎn)品(FCOB)采用APT倒裝焊接專(zhuān)利技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了單芯片及多芯片模組的無(wú)金線(xiàn)、無(wú)固晶膠封裝，具有高亮度、高光效、高可靠性、低熱阻、顏色一致性好等特性。目前，晶科電子在大功率和中功率上投入的產(chǎn)能較多，大功率產(chǎn)能約為10KK/月；中功率產(chǎn)能約為80KK/月，年底目標(biāo)是擴(kuò)充到100KK/月，主要供應(yīng)大尺寸電視機(jī)背光及LED照明市場(chǎng)。

封裝材料強(qiáng)調(diào)加工性能及高透光性

總體而言，圍繞LED封裝技術(shù)的最新發(fā)展，對(duì)于封裝材料大致上提出了以下三個(gè)方面的需求：良好的加工性能，保證更高的生產(chǎn)效率；協(xié)助LED產(chǎn)品提高光效；必須十分穩(wěn)定可靠。以傳統(tǒng)的LED封裝用塑料支架材料為例，帝斯曼(DSM)工程塑料業(yè)務(wù)部照明行業(yè)亞太區(qū)應(yīng)用開(kāi)發(fā)及技術(shù)支持經(jīng)理武銳介紹道，越來(lái)越多的客戶(hù)在材料的起始反射率和保持性能上提出了日益嚴(yán)格的要求，而在提高這些性能的同時(shí)，還必須降低成本。“對(duì)于注塑產(chǎn)品的成本來(lái)說(shuō)，除了材料本身之外，生產(chǎn)成本也很重要，隨著超多模腔注塑逐漸成為當(dāng)前加工廠的主流選擇之一，這也對(duì)加工性能材料的流動(dòng)性能和易加工性能提出了更高的要求。”

針對(duì)這一應(yīng)用，帝斯曼長(zhǎng)期以來(lái)致力于開(kāi)發(fā)高導(dǎo)熱聚合物應(yīng)用于散熱器及LED燈泡外殼、高反射耐黃變材料應(yīng)用于光學(xué)部件，以及耐SMT高溫且耐黃變材料應(yīng)用于LED模組連接器等方面。例如該公司開(kāi)發(fā)的基于最新PA4T基材、具有耐高溫(滿(mǎn)足SMT工藝)、高反射、高機(jī)械強(qiáng)度的工程塑料(StanylForTiiLX)，與其他類(lèi)型材料相比，其具有高初始反射率，且經(jīng)過(guò)回流焊之后的反射率保持性能更佳，有助于提高LED光源的發(fā)光效率；具備更好的注塑加工性能，可滿(mǎn)足更高的生產(chǎn)效率和更小的產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求；有良好的抗UV能力；吸水少，與硅酮或環(huán)氧樹(shù)脂密封劑具有優(yōu)異的粘附力，可保證LED芯片的長(zhǎng)壽命等。

據(jù)介紹，目前帝斯曼在江蘇江陰設(shè)有本地化的生產(chǎn)工廠，為了增強(qiáng)在亞洲本土的研發(fā)實(shí)力，公司還于2011年在上海成立了科技中心，專(zhuān)門(mén)為中國(guó)客戶(hù)提供本土化的創(chuàng)新及量身訂制的技術(shù)應(yīng)用方案。此外，通過(guò)帝斯曼亞太區(qū)的CAE(電腦輔助工程)團(tuán)隊(duì)，可以為L(zhǎng)ED廠商提供包括前期機(jī)械/熱應(yīng)力/產(chǎn)品流動(dòng)等CAE分析、中期產(chǎn)品光學(xué)/機(jī)械/回流焊測(cè)試，以及后期產(chǎn)品潛在失效分析等全面的技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目。

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

“雖然兩者折射率僅相差0.12，但這小小的差異對(duì)LED的光輸出率卻具有重大的影響，”道康寧(DOWCORNING)照明解決方案全球工業(yè)總監(jiān)丸山和則指出，“即便采用完全相同的芯片、燈箱和輸入功率，采用苯基有機(jī)硅制造的LED灌封材料光輸出率還是比甲基有機(jī)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(fèi)巨大的投資；因此，苯基有機(jī)硅灌封材料提供了極具成本競(jìng)爭(zhēng)力的簡(jiǎn)易替代方案，可以明顯改善LED的光輸出率、發(fā)光效率和價(jià)值。”

苯基有機(jī)硅封裝材料的優(yōu)點(diǎn)還在于具有較好的熱穩(wěn)定性，使其可以廣泛應(yīng)用于5~50W的LED板上芯片封裝結(jié)構(gòu)的許多高功率通用照明產(chǎn)品。與甲基技術(shù)相比，苯基有機(jī)硅封裝材料通常具有更強(qiáng)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L(zhǎng)ED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(jìn)產(chǎn)業(yè)垂直整合

作為產(chǎn)業(yè)鏈的中游環(huán)節(jié)，LED封裝正處于技術(shù)更新的關(guān)鍵時(shí)期，從技術(shù)角度講，如果繼續(xù)沿用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)/工藝的話(huà)，則會(huì)對(duì)所選用材料的性?xún)r(jià)比要求更高，因而可以預(yù)見(jiàn)的是，包括材料、制造工藝或是兩者兼具的新型封裝技術(shù)將會(huì)陸續(xù)出現(xiàn)在市場(chǎng)上。例如，最近有臺(tái)灣廠商推出的無(wú)封裝LED產(chǎn)品，據(jù)了解，就是將芯片工藝、封裝環(huán)節(jié)，與光引擎的制造相結(jié)合所開(kāi)發(fā)出來(lái)的新技術(shù)，除了具有一般倒裝芯片散熱性較好的特點(diǎn)外，更具備低成本的優(yōu)勢(shì)。但也有廠商表示，目前該技術(shù)還處于評(píng)估階段，主要困難在于熒光材料的涂布仍無(wú)法有效控制，因此光效與光質(zhì)量難以確保穩(wěn)定性，距離大量生產(chǎn)與使用尚需一段時(shí)間。

“LED封裝將朝著高發(fā)光效率、高可靠性、高散熱能力與薄型化方向發(fā)展，”周峰表示，“芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，使得封裝產(chǎn)品的發(fā)光效率越來(lái)越高，新的封裝技術(shù)、封裝工藝將得到廣泛應(yīng)用，如共晶技術(shù)、倒裝工藝、新的熒光粉涂覆工藝等在提高產(chǎn)品工藝高可靠性、高散熱性同時(shí)，也將進(jìn)一步提高產(chǎn)品發(fā)光效率；耐高溫、抗紫外線(xiàn)以及低吸水率等環(huán)境耐受性、熱固型更好的材料EMC、熱塑性PCT、改良性PPA以及類(lèi)陶瓷塑料等材料也將會(huì)被大量使用；市場(chǎng)將更關(guān)注封裝產(chǎn)品的光品質(zhì)和低成本，并且LED產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)不斷地被完善和統(tǒng)一。”

更重要的是，伴隨著LED封裝技術(shù)和制造工藝的推陳出新，將促進(jìn)封裝環(huán)節(jié)在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中的位置向垂直方向衍變。對(duì)此，陳海英表示，所有技術(shù)進(jìn)步最終還是要滿(mǎn)足市場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用需求，在市場(chǎng)對(duì)每美元流明(lm/$)光效不斷提升的壓力下，要求單立器件的封裝體變小，以達(dá)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(shù)可以更多地借鑒IC封裝的成熟經(jīng)驗(yàn)，如EMC、SMC材料等，在這一過(guò)程中，行業(yè)分工將因?yàn)榧夹g(shù)進(jìn)步而不斷調(diào)整，單純的封裝在行業(yè)里內(nèi)會(huì)越來(lái)越難以作為獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)而存在，新的技術(shù)發(fā)展將推動(dòng)產(chǎn)業(yè)在縱向上實(shí)現(xiàn)整合。