LED产品封装技术研发能力提升建设项目可行性研究报告.docx
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LED产品封装技术研发能力提升建设项目可行性研究报告
LED产品封装技术研发能力提升建设项目
可行性研究报告
第一章项目概况
1.1项目承办单位
1.2项目概况
1.3研究结论
第二章企业基本概况
第三章产品现状分析和改造必要性
3.1产品现状分析
3.2改造的必要性
3.3改造实施的有利条件
第四章改造主要内容和目标
4.1改造主要内容
4.2改造后达到的主要目标
4.3研发技术路线
4.4新产品测试路线
4.5项目建设需要购置的主要实验设备
4.6配套工程
第五章项目总投资、资金来源和资金构成
5.1项目总投资
5.2资金来源及构成
5.3项目已经投入资金
第六章人员培训及技术来源
6.1人员培训
6.2技术来源
第七章项目实施进度计划
7.1项目建设期
7.2实施进度计划
第八章项目经济效益和社会效益分析
8.1经济效益分析
8.2社会效益分析
第一章概况
1.1项目承办单位
项目名称：
LED产品封装技术研发能力提升建设项目
项目建设地点：
xx县xx工业小区
承办单位：
xx科技有限公司
单位类型：
企业
法人代表：
联系人：
单位概况：
xx科技有限公司是由xx科技全资兴办的一家高新技术企业，xx科技的前身为xx科技光电事业部，2009年8月，为了将LED照明事业做大、做强及做得更专业，xx科技投资1.5亿元在xx市xx县兴建xx科技园，并在光电事业部的基础上成立xx科技有限公司，全面致力于LED光源及照明产品的研发和应用。
xx科技园占地面积5万多平方米，目前一期工程已经竣工，建有标准化的厂房4万多平方米，有全自动固晶机、金丝球焊线机、高速分光分色机、SMT贴片机、回流焊、波峰焊、全自动综合老化线等一流的自动化制造设备，拥有员工176人，公司研发技术力量雄厚，有现代化的研发试验室990平方米，拥有行业一流的光学综合分析系统、快速光谱分析系统、数据采集系统、IP防水试验系统等现代化的测试实验设备。
1.2项目概况
1.2.1项目建设内容
项目主要建设内容是在xx科技有限公司LED产品的生产过程中，针对其中所涉及的封装技术，进一步完善基于COB封装技术的研发平台，提升企业研发能力，具体建设内容包括：
（1）购置相关实验设备、检测仪器，进一步完善COB封装技术研发模块，提高COB封装技术测试平台指标测试水平。
整合企业现有实验设备，与新购置的COB研发设备、测试设备形成新的COB技术研发硬件平台；
（2）按照“6S”原则，完善企业技术研发中心各项基础环境建设，对研发中心各区域墙面、屋面、楼道、地面进行修缮，完善各楼层、用房的标识系统，改造重要设备用房的通风、空调系统，对配电系统进行改造，补充监控点；重点完成COB技术实验室的高标准研发环境改造，安装门禁系统，实施无尘实验室净化工程，使COB技术实验室达到洁净室无尘化要求。
（3）调配技术骨干，加大技术培训、技能培养，整合研发力量，明确组织架构，进一步提升COB技术团队研发能力。
1.2.2劳动定员
xx科技有限公司LED产品封装技术研发能力提升项目实施完成后，新增劳动定员10人，届时COB技术专项研发团队将拥有核心骨干技术成员33人，占现有企业员工数量176人的18.75%。
1.2.3环境保护
本项目为企业研发能力提升项目，对环境基本无影响，研发过程中产生的试制产品或废料将整体回收，不会对环境产生影响。
对少量的实验室改造施工过程按工程建设“三同时原则”进行，通过选用先进设备和工艺以减少“三废”的产生。
1.2.4职业安全卫生
通过对xx科技有限公司COB技术专项研发团队员工定期职业安全培训指导，提升员工素质，采取以人为本，体现人文关怀原则，严格按照国家有关规范、标准，树立员工职业安全意识。
1.2.5项目建设期
xx科技有限公司LED产品封装技术研发能力提升项目建设为期10个月，从2013年3月至2013年12月。
1.3研究结论
（1）项目总投资估算2000万元，全部用于固定资产投资；资金筹集方式为：
自筹2000万元，并申请国家中小企业发展专项资金无偿补助193万元；
（2）本项目符合《财政部、工业和信息化部关于印发〈关于做好2012年中小企业发展专项资金有关工作〉的通知》的支持重点中的固定资产建设类项目第1款“促进中小企业结构调整和优化”的技术进步项目：
“重点支持中小企业购置研发设备、仪器、软件，改造相关场地及设施，提升研发能力（简称提升研发能力项目）”的有关内容；
（3）本项目符合《国务院关于进一步促进中小企业发展的若干意见》（国发[2009]36号）的第四条：
加快中小企业技术进步和结构调整的第13款：
“支持中小企业提高技术创新能力和产品质量。
支持中小企业加大研发投入，开发先进适用的技术、工艺和设备，研制适销对路的新产品，提高产品质量。
”和第14款：
“支持中小企业加快技术改造，按照重点产业调整和振兴规划要求，支持中小企业采用新技术、新工艺、新设备、新材料进行技术改造”的相关内容；
（4）项目符合xx市委、市政府制定的“xx市工业主导产业发展规划”的产业政策，是呼应xx市委、市政府关于通过科技进步推动中小企业集群，做大、做强、做优小企业的具体体现；
（5）项目符合国家有关小企业建筑与施工、环境保护、节能减排、职业卫生安全等法律法规。
综上所述，本项目建设是适宜的、符合促进中小企业结构调整和优化的相关要求，通过本项目的组织实施，能进一步提升企业的技术创新能力和产品质量，能更好地参与市场竞争，实现产业升级和规模聚集，可为地方工业经济转型升级作出贡献，其经济效益和社会效益十分可观，所以本项目的建设是可行的。
第二章企业基本概况
xx科技有限公司是由xx科技全资兴办的一家高新技术企业，xx科技是业内最早进入大功率照明行业的厂家之一，成立于2003年3月，位于xx市石岩同富裕工业区，主要从事LED照明产品、精密连接器、精密塑胶、合同能源管理等多个方面的开发和运用，现有员工1000多人，目前在xx、xx等地建有专业制造工厂，公司通过了ISO9001、ISO14001、GMC、TUV、USB协会等国际认证，是xx市重点扶持的高新技术企业，xx市LED产业联合会副会长单位，国家骨干高职院校实习基地。
xx科技的前身为xx科技光电事业部，2009年8月，为了将LED照明事业做大、做强及做得更专业，xx科技投资1.5亿元在xx市xx县兴建xx科技园，并在光电事业部的基础上成立xx科技有限公司，全面致力于LED光源及照明产品的研发和应用。
xx科技园占地面积5万多平方米，目前一期工程已经竣工，建有标准化的厂房4万多平方米，有全自动固晶机、金丝球焊线机、高速分光分色机、SMT贴片机、回流焊、波峰焊、全自动综合老化线等一流的自动化制造设备，拥有员工176人，公司研发技术力量雄厚，有现代化的研发试验室990平方米，拥有行业一流的光学综合分析系统、快速光谱分析系统、数据采集系统、IP防水试验系统等现代化的测试实验设备。
公司截止2012年12月31日的账面实收资本为3500万元，资产总额4887.26万元，负债1098.39万元，净资产总额3788.86万元。
2011年销售收入1628.11万元，上缴税收67.02万元；2012年销售收入2682.72万元，上缴税收130.19万元。
经过近十年的发展，xx科技LED照明产品已经从光源封装发展到涵盖办公照明、商务照明、工业照明、景观照明、LED道路照明、风光互补储能照明等多个领域。
近年来，公司始终坚持“创新与效益并重”，“质量与成本共行”，高度重视科技创新,切实把提高研发能力作为企业发展的重中之重,努力攻克一批拥有自主知识产权的关键技术,开展了一系列项目研发活动（见表2-1），并获得国内外专利百余项，尤其是在半导体照明科技领域，公司的核心专利COB封装方式，是业内公认的最佳模式，已列为国家高新技术研究发展计划（863计划）新材料技术重大项目“半导体照明工程”的重点课题，并先后获得了“国家重大科技成就最佳展示奖”、“绿色技术创新优秀企业”、“xx省自主创新产品”、“守信用、重合同企业AA单位”、“xx省高新技术企业”等多项殊荣。
通过自主研发能力的培育和提升，进一步打造了企业核心竞争力，为企业抢占未来行业发展制高点提供了强大动力。
公司将以节约能源、提升生活品质，实现可持续发展为经营理念，竭力促进LED产品应用推广，决心“领跑中国LED照明，推动全球绿色革命”，为人类新能源的光明事业作出更大的贡献。
表2-1xx科技有限公司主要研发项目情况表
序号
项目名称
技术创新点
成果
1
LED路灯
1、透明基座与透明保护框均采用透明陶瓷材料制成，散热效果及出光效率高。
2、LED结点温度＜70℃，出光效率达到95%以上，使用寿命达到50000小时以上，该技术的突破，极大的促进了半导体照明技术在路灯方面得应用。
1、获得实用新型专利
2、xx省自主创新产品”
2
带有LED点光源的灯
1、采用xx科技自主研发生产的5050型半导体发光二极管作光源，具有高光效、高亮度、节能省电的优点；
2、设计采用塑胶注射夹物成型的工艺，将光源及电子元件全密封，实现高防护等级。
1、获得实用新型专利
2、获得外观设计专利
3
LED日光灯管
1、采用新xx5050半导体发光二极管作光源，具有高光效、节能省电、无频闪等的特点，比普通荧光灯节能80%以上，同时解决传统荧光灯存在的安全及环保问题；
2、灯罩塑胶模具设计采用高速铣加工，灯罩有凹凸感，LED光通过灯罩表面发生多次光折射，使点光源变成面光源，达到光扩散作用，有效防止眩光，保护人的视力。
1、获得实用新型专利
2、成功竞标国内连锁零售业巨头—物美商业集团股份有限公司节能改造工程
4
LED灯泡
1、采用新xx5050半导体发光二极管作光源，光通量可达到22-24LM,光效达到110LM/W，比同类产品省电5%-10%;
2、灯罩塑胶模具设计采用高速铣加工，灯罩有凹凸感，LED光通过灯罩表面发生多次光折射，使点光源变成面光源，达到光扩散作用，有效防止眩光，保护人的视力。
3、在行业内首次使用全塑安全防护外壳，依靠空气对流孔散热，内置实芯散热器，不易氧化、无封闭、无灌胶、完全自然通风设计，既解决了灯泡的散热问题，又解决了当前市场上灯泡的安全隐患。
1、获得实用新型专利
2、获得外观设计专利
3、通过ATC公司的ROHS检测认证；
4、通过ATC公司的的CE检测认证；
5
LED筒灯
1、采用亚克力面板罩，使得光线吸收更均匀，色度更纯，有效解决眩光缺陷；
2、采用高纯度铝制散热器，将导热系数提高1000倍以上，散热效果提高30-40%，达到散热快、低光衰的要求，光通量维持率达到96%以上；
3、首次采用复合的塑胶合金蚀纹灯壳，加工成本下降10-15%、无氧化生锈,安全可靠。
1、获得实用新型专利
2、获得外观设计专利
6
LED三防灯
1、首次将半导体发光二极管应用在三防灯上，解决了目前三防灯存在的安全隐患及环保问题，确保了食品加工环境符合食品卫生安全要求，具有节能省电、环保无汞污染、无紫外线辐射等优点，开创了半导体照明技术在食品加工领域的应用。
2、在铝基板以及LED灯泡之间覆盖高透明度的有机硅材料，使铝基板、LED灯泡形成一个具有防水、防尘、防潮并集发光、散热于一体的部件组合。
提高LED灯封装效果，有效延长使用寿命。
1、获得实用新型专利
2、获得外观设计专利
3、成功竞标国家重点龙头企业-盼盼食品集团有限公司节能改造项目
7
LED高挂灯
1、运用多颗芯片集成式单模组光源设计，将晶片组直接封装在铝基板上，减少散热障碍，实现高效热传导。
2、将大功率光源分为若干集成光源按一定间距分布在灯罩下方，增加空气对流空间，并加装铝材散热器，加快散热速度，提高了散热效果，延长了使用寿命。
1、获得实用新型专利
2、获得外观设计专利
8
LED面板灯
1、采用独特导光结构设计，在背板两侧安装LED单元，在背、面板间安装光学导光板，以面光源作侧光照明，使离散光线通过导光板的晶格调整、漫反射处理后，再从面板投射出来，达到光线均一柔和，色度一致的高品质要求，可有效缓解眼疲劳；
2、将LED灯网状排列，保证单颗灯失效后工作电流波动较小，解决单颗灯失效后对整个模组或整个灯的影响；
已经申请发明专利和实用新型专利
9
LED洗墙灯
1、光源采用COB封装技术，采用导热性良好的铝基板，加上LED芯片直接封装于基板上，通过银脚将芯片热量传到散热板上，减少导热环节及热传导屏障，解决导热胶因老化而变成热阻隔层的问题，实测LED结点温度＜70℃。
2、该产品在金属反光罩的外壁与外壳内壁上增加对等数量的散热翼片，再将两者的散热翼片对接，金属反光罩又与铝基板接触，这样实现了大面积热传导，使得芯片产生的热量迅速地传到外壳上与空气形成对流，工作时灯体温度比传统的要下降5-10度。
完成产品性能改进，投入批量生产
10
LED工矿灯
1、采用大功率集成封装技术，将多颗LED晶片集成封装在铝基板上，一次性配光设计，提高出光效率，解决了单颗透镜的光通量浪费问题，光效更高、节能省电节能60%以上。
2、独特散热结构设计，光源板通过散热管与散热片连接，在散热罩上设置散热孔，光源热量通过散热管快速传导到散热鳍片上，空气自下而上以自然对流方式将散热罩内的热量通过散热孔散逸至外界，达到良好的散热效果，实测灯具表面温度降到50度以下。
1、通过ATC公司的ROHS检测认证；
2、完成产品性能改进，投入批量生产
11
LED隧道灯
1、在透镜内填充特殊的硅胶透镜材料，形成无反射、无重影、高出光率的LED光源；
2、设计毛细管式散热结构，迅速的将灯具产生的热量散去，有效降低光衰
完成产品性能改进，投入批量生产
12
LED投光灯
1、光源采用集成封装方式，降低了光源封装成本，提高出光效率，与传统的单颗封装比较成本至少降低23%以上，出光效率提高10%以上；
2、采用红、绿、蓝三基色LED芯片，可调节三基色的配比，显色指数可以提高到90以上。
3、采用独特的光学结构设计，将集成LED光源光经反光罩配光后，使投光灯的有效照射距离在40米以上
完成产品性能改进，投入批量生产
13
LED射灯
1、光源采用特殊的封装结构，增大散热面积、提高散热效果，LED结点温度可以控制在70℃以下；
2、采用独特的轴对称光学分布方式，解决了目前射灯存在的阴影问题。
完成产品性能改进，投入批量生产
第三章产品现状分析和改造必要性
3.1产品现状分析
（1）产品需求分析
目前，资源匮乏、能源紧张已成为全球经济发展的瓶颈。
在供电日趋紧张的情况下，世界各国均不约而同地开始了新型照明光源的探索。
研究发现，LED作为光源，具有节能、环保、寿命长三大优势，理论上可实现只消耗白炽灯10%的能耗，比荧光灯节能50%；它采用固体封装，寿命是荧光灯的10倍、白炽灯的100倍；同时，LED光源无紫外光、红外光等辐射，且能避免荧光灯管破裂溢出汞的二次污染。
一位美国专家曾指出，LED半导体已在电子学方面完成了一场革命，其第二场革命将在照明领域进行；于是，一股LED照明热潮席卷全球，掀起了照明行业“第二次革命”，美国、日本、韩国、欧洲等国家和地区纷纷制订了自己的“半导体照明计划”，并由政府部门进行强制照明节能推动。
目前每1000流明的LED照明价格成本约达7-10美元，随着成本持续下降，自2011至2012年起，LED照明市场需求就会加速开展，预估到2015年，每千流明的照明成本可望降到2-3美元，届时全球光源将陆续改换成节能光源，并将省下30%以上的能源消耗。
中国面对世界照明产业的重大转型和LED的兴起，2003年底紧急启动“半导体（LED）照明产业化技术开发重大项目”，成立了由八部委组成的半导体照明工程协调领导小组，并确定xx、上海、大连、南昌、厦门五大城市为产业示范基地；LED照明产业获得前所未有的发展机遇。
在政府支持下和新应用的带动下，全球节能减排的号召下，2011年中国LED市场将从去年的47亿美元增长到58亿美元，上升23%，预计2012年中国LED产品市场将达到69亿美元，到2015年达到111亿美元，2010-2015年的复合年度增长率为17.7%。
综上所述，本项目建设符合了市场需求，发展前景非常广阔。
（2）产品技术分析
作为新兴产业的产品，LED照明产品涉及多项关键技术，如发光效率、散热技术、LED的控制和驱动技术、防雾技术、光学特性改善技术、荧光粉溶液涂抹技术、封胶胶体设计以及本项目将要着重提升研发能力的封装技术等。
经过40多年的发展，LED封装技术和结构先后经历了以下几个阶段：
①引脚式（Lamp）LED封装
引脚式封装就是常用的
3－5mm封装结构。
一般用于电流较小（20mA左右），功率较低（小于0.1W）的LED封装。
主要用于仪表显示或指示，大规模集成时也可作为低端显示屏。
其缺点在于封装热阻较大（一般高于100K/W），寿命较短。
②表面组装（贴片）式（SMT－LED）封装
表面组装技术（SMT）是一种可以直接将封装好的器件贴、焊到PCB表面指定位置上的一种封装技术。
具体而言，就是用特定的工具或设备将芯片引脚对准预先涂覆了粘接剂和焊膏的焊盘图形上，然后直接贴装到未钻安装孔的PCB表面上，经过波峰焊或再流焊后，使器件和电路之间建立可靠的机械和电气连接。
SMT技术具有可靠性高、高频特性好、易于实现自动化等优点，是电子行业最流行的一种封装技术和工艺。
③系统封装式（SiP）LED封装
SiP（SysteminPackage）是近几年来为适应整机的便携式发展和系统小型化的要求，在系统芯片SystemonChip（SOC）基础上发展起来的一种新型封装集成方式。
对SiP－LED而言，不仅可以在一个封装内组装多个发光芯片，还可以将各种不同类型的器件（如电源、控制电路、光学微结构、传感器等）集成在一起，构建成一个更为复杂的、完整的系统。
同其他封装结构相比，SiP具有工艺兼容性好（可利用已有的电子封装材料和工艺），集成度高，成本低，可提供更多新功能，易于分块测试，开发周期短等优点。
按照技术类型不同，SiP可分为四种：
芯片层叠型，模组型，MCM型和三维（3D）封装型。
④板上芯片直装式（COB）LED封装
COB是ChipOnBoard（板上芯片直装）的英文缩写，是一种通过粘胶剂或焊料将LED芯片直接粘贴到PCB板上，再通过引线键合实现芯片与PCB板间电互连的封装技术。
PCB板可以是低成本的FR－4材料（玻璃纤维增强的环氧树脂），散热不好，基本不用。
也可以是高热导的金属基或陶瓷基复合材料（如铝基板或覆铜陶瓷基板等）。
而引线键合可采用高温下的热超声键合（金丝球焊）和常温下的超声波键合（铝劈刀焊接）。
COB技术主要用于大功率多芯片阵列的LED封装，同SMT相比，不仅大大提高了封装功率密度，而且降低了封装热阻（一般6-12W/m.K）。
COB封装工艺生产的LED光源除了散热性能好，造价成本低，还能进行个性化设计，是未来封装发展的主导方向之一。
3.2改造的必要性
xx科技有限公司传统LED产品生产线上，其封装技术工艺为：
LED光源分立器件→MCPCB光源模组→LED灯具,主要是基于没有适用的核心光源组件而采取的做法,不但耗工费时,而且成本较高。
为此公司投入大量研发资源将“LED光源分立器件→MCPCB光源模组”合二为一,从玻壳封装到环氧树脂封装再到四脚食人鱼、贴片式SMD封装、芯片集成式COB封装等，随着大功率LED在半导体照明应用的不断深入，其封装形态已发生多次变化。
由于集成式COB封装的明显优势，其应用逐步成为业界热议的焦点，其成为主流封装形式的呼声渐高，将LED芯片和MCPCB一起做成COB光源模块,走“COB光源模块→LED灯具”的路线,不但可以省工省时,而且可以节省器件封装的成本。
因此公司针对该核心技术将进一步加大投入，提升公司在该技术领域的研发能力，不断巩固产品的核心竞争力。
（1）产品性能改善的需要
COB封装能把一两个大的芯片，分成十几个小芯片，可以做得比较小，水平散热效率比较高。
垂直面角度来看，COB封装在有限的体积下可以达到比较好的效率，通过基板直接散热，能减少热阻、线路设计简单、节省系统板空间等优点，所以其在水平式和垂直式的散热都有比较好的表现。
集成式LED产品COB封装在亮度与品质、显色性以及应用等方面均比较有优势。
如COB模块化封装形式在结构上可以起到减少结合层和降低整体热阻的效果；多枚芯片支持，有助于亮度提升；合理的芯片配置，可提升光学效果；而在应用方面，封装步骤包括材料准备、焊接、组装、成型四个主要步骤，从模组到装配只需要120秒等。
在性能上，通过合理地设计和模造微透镜，COB光源模块可以有效地避免传统分立光源器件组合存在的点光、眩光等弊端，还可以通过加入适当的红色芯片组合，在不降低光源效率和寿命的前提下，有效地提高光源的显色性。
COB封装的LED模块在底板上安装了多枚LED芯片，使用多枚芯片不仅能够提高亮度，还有助于实现LED芯片的合理配置，降低单个LED芯片的输入电流量以确保高效率。
（2）产品成本控制的需要
在成本上，与传统LED光源相比，COB光源模块在照明应用中可以节省器件封装成本、光引擎模组制作成本和二次配光成本。
在相同功能的照明灯具系统中，总体可以降低30%左右的成本，这对于半导体照明的应用推广有着十分重大的意义。
3.3改造实施的有利条件
（1）技术优势。
近三年来，公司十分注重科技创新的投入，累计投入研发经费116.93万元，实施成果转换25项，2012年生产属于高薪技术产品领域的有13项，占总销售收入的61.02%。
现已获得实用新型专利7项（注：
因2012年1月前公司的专利申请与维护统一由总公司法务处管理，所以专利权人为总公司名称，现有7项已按高企认定要求办理转让），外观设计专利：
6项，另已申请受理的发明专利2项，其中15MWLED照明系列产品获省发改委备案，150W路灯获“xx省自主创新产品”奖。
公司高度重视研发项目的管理工作，制定了研究开发投入核算体系及研发立项管理制度，积极参与有关LED行业协会及国内、国际灯具展会，使公司创新能力有了很大的提高。
公司还建立了研发技术中心，试验室拥有行业一流的检测设备。
同时注重专业人才的引进与培养，建立了研发人员的绩效考核制度，为留住人才用好人才，公司采用多种激励手段来调动科技人员的积极性，对有突出贡献的给予住房奖励与补贴，配备汽车和通信工具，重大科技创新利润提成等一系列措施。
（2）研发能力优势
公司拥有一批经验丰富、高素质的管理与研发队伍，公司现有员工176名，其中大专以上人员48人，占总人数的27.3%，本科及以上学历10人，占总人数的5.7%。
管理人员26人，占总人数的14.8%，管理人员包括：
高级管理人员6人，中层管理人员10人，基层管理人员10人，管理人员都为大专以上学历，并且都具有在同行业知名企业管理经验。
项目改造完成后科技研发人员共定员33人，占总人数的18.75%，研发部有总监1名，专职技术人员10名，专职技工10人，技术内勤人员2人。
下设电子组、结构组、光学组、测试组、工艺组等，负责新产品从立项、设计、打样、测试验证及量产转换的全部工作，其中研发总监从事LED应用行业数十年，曾带领团队获得了多项专利，攻克过多项技术难题，对LED应用领域的普及推广具有丰富的实战经验，还有数名工程师曾在飞利浦、雷士等国际知名企业的OEM厂从事研发设计
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