我国LED封装行业简述.docx

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我国LED封装行业简述

我国LED封装行业简述

LED光电产业是一个新兴的朝阳产业，具有节能、环保的特点，尤其是2009年12月哥本哈根全球气候会议的低碳减排效应，将使LED光电产业更加符合我们国家的能源、减碳战略，而获得更多的产业支持和市场需求，成为一道亮丽的产业发展风景。

LED产业链总体分为上、中、下游，分别是LED外延芯片、LED封装及LED应用。

作为LED产业链中承上启下的LED封装产业，在整个产业链中起着无可比拟的重要作用。

基于LED器件的各类应用产品大量使用LED器件，如大型LED显示屏、液晶显示器的LED背光源、LED照明灯具、LED交通灯和LED汽车灯等，LED器件在应用产品总成本上占了40%至70%，且LED应用产品的各项性能往往70%以上由LED器件的性能决定。

   中国是LED封装大国，据估计全世界80%数量的LED器件封装集中在中国，分布在各类美资、台资、港资、内资封装企业。

   在过去的五年里，外资LED封装企业不断内迁大陆，内资封装企业不断成长发展，技术不断成熟和创新。

在中低端LED器件封装领域，中国LED封装企业的市场占有率较高，在高端LED器件封装领域，部分中国企业有较大突破。

随着工艺技术的不断成熟和品牌信誉的积累，中国LED封装企业必将在中国这个LED应用大国里扮演重要和主导的角色。

二、我国LED封装业的现状与未来

下面从十个方面来论述我国LED封装业的现状与未来：

（一）LED封装产品

LED封装产品大致分为直插式（LAMP）、贴片式（SMD）、大功率（HI-POWER）三大类，三大类产品中有不同尺寸、不同形状、不同颜色等各类产品。

我国的LED封装产品经过十多年的发展，已形成门类齐全的各类封装型号，与国外的封装产品型号基本同步，在国内基本能找到各类进口产品的替代产品。

在今后的几年里，我国的LED封装产品种类将更加齐全，与国外产品保持同步。

（二）LED封装产能

中国已逐渐成为世界LED封装器件的制造中心，其中包括台资、港资、美资等企业在中国的制造基地。

据估算，中国的封装产能（含外资在大陆的工厂）占全世界封装产能的60%，并且随着LED产业的聚集度在中国的增加，此比例还在上升。

大陆LED封装企业的封装产能扩充较快，随着更多资本进入大陆封装产业，LED封装产能将会快速扩张。

（三）LED封装生产及测试设备

LED封装主要生产设备有自动固晶机、自动焊线机、自动封胶机、自动分光分色机、自动点胶机、自动贴带机等；LED主要测试设备有IS标准仪、光电综合测试仪、TG点测试仪、积分球流明测试仪、荧光粉测试仪、冷热冲击箱、高温高湿箱等。

五年前，LED主要封装设备是欧洲、台湾厂商的天下，国产设备多为半自动设备，现在，除自动焊线机外，国产全自动设备已能批量供应，不过精度和速度有待进一步提高。

LED的主要测试设备，除IS标准仪外，其它设备已基本实现国产化。

就硬件水平来说，中国规模以上的LED封装企业是世界上最先进的。

当然，一些更高层次的测试分析设备还有待进一步配备。

中国在封装设备硬件上，由于购买了最新型和最先进的封装设备，拥有后发优势，具备先进封装技术和工艺发展的基础。

（四）LED芯片

LED封装器件的性能在50%程度上取决于芯片，50%取决于封装工艺和辅助材料。

目前中国大陆的LED芯片企业约有十家左右，起步较晚，规模不够大，最大的LED芯片企业年产值约3个亿人民币，每家平均产能在1至2个亿。

国内中小尺寸芯片（指15mil以下）已能基本满足国内封装企业的需求，大尺寸（指功率型瓦级芯片）还需进口，主要来自美国、台湾企业。

国产品牌的中小尺寸芯片性能与国外品牌差距较小，具有良好的性价比，能满足绝大部分LED应用企业的需求。

国产大尺寸瓦级芯片还需努力，以满足未来照明市场的巨大需求。

随着资本市场对上游芯片企业的介入，预计未来三年我国LED芯片企业将有较大的发展，将有力地促进LED封装产业总体水平的提高。

（五）LED封装辅助材料

LED封装辅助材料主要有支架、胶水、模条、金线、透镜等。

目前中国大陆的封装辅助材料供应链已较完善，大部分材料已能在大陆生产供应。

高性能的环氧树脂和硅胶以进口居多，这两类材料主要要求耐高温、耐紫外线、优异折射率及良好的膨胀系数等。

随着全球一体化的进程，中国LED封装企业已能应用到世界上最新和最好的封装辅助材料。

（六）LED封装设计

直插式LED的设计已相对成熟，目前主要在衰减寿命、光学匹配、失效率等方面可进一步上台阶。

贴片式LED的设计尤其是顶部发光TOP型SMD处在不断发展之中，封装支架尺寸、封装结构设计、材料选择、光学设计、散热设计等不断创新，具有广阔的技术潜力。

   功率型LED的设计则是一片新天地。

由于功率型大尺寸芯片制造还处于发展之中，使得功率型LED的结构、光学、材料、参数设计也处于发展之中，不断有新型的设计出现。

   中国的LED封装设计是建立在国外及台湾已有设计基础上的改进和创新。

设计需依赖良好的电脑设计工具、良好的测试设备及良好的可靠性试验设备，更需依据先进的设计思路和产品领悟力。

目前中国的LED封装设计水平还与国外行业巨头有一定差距，这也与中国LED行业缺乏规模龙头企业有关，缺乏有组织、有计划的规模性的研发设计投入。

  （七）LED封装工艺

LED封装工艺包括固晶参数工艺、焊线参数工艺、封胶参数工艺、烘烤参数工艺、分光分色工艺等。

随着中国LED封装企业这几年的快速发展，LED封装工艺已经上升到一个较好的水平，尤其是一些高端需求如大型LED显示屏、广色域液晶背光源等，中国的LED优秀封装企业已能满足其需求，先进封装工艺生产出来的LED已接近国际同类产品水平。

不过，大功率LED器件的封装工艺要求更高，我国大功率封装工艺水平还有待进一步完善。

（八）LED封装器件的性能

LED器件性能指标主要包括亮度/光通量、光衰、失效率、光效、一致性、光学分布等。

① 亮度或光通量；

由于小芯片（15mil以下）已可在国内芯片企业大规模量产（尽管有部分外延片来自进口），小芯片亮度已与国外最高亮度产品接近，其亮度要求已能满足95%的LED应用需求，而封装器件的亮度90%程度上取决于芯片亮度。

中大尺寸芯片（24mil以上）目前绝大部分依赖进口，每瓦流明值取决于所采购芯片的流明值，封装环节对流明值的影响只有10%。

② 光衰；

一般研究认为，光衰与芯片关联度不大，与封装材料与工艺关联度最大。

影响光衰的封装材料主要有固晶底胶、荧光胶、外封胶等，影响光衰的封装工艺主要有各工序的烘烤温度和时间及材料匹配等。

目前，中国LED封装工艺经过多年的发展和积累，已有较好的基础，在光衰的控制上已与国外一些产品匹敌。

③ 失效率；

失效率与芯片质量、封装辅助材料、生产工艺、设计水平和管理水平相关。

LED失效主要表现为死灯、光衰过大、波长或色温漂移过大等。

根据LED器件的不同用途要求，其失效率也有不同的要求。

例如指示灯用途LED可以为1000PPM（3000小时）；照明用途LED为500PPM（3000小时）；彩色显示屏用途LED为50PPM（3000小时）。

中国封装企业的LED失效率整体水平有待提高。

可喜的是，少量中国优秀封装企业的失效率已达到世界水平。

④ 光效；

LED光效90%取决于芯片的发光效率。

中国LED封装企业对封装环节的光效提高技术也有大量研究。

如果中国在大尺寸瓦级芯片的研发生产上取得突破及量产，将会极大促进功率型封装器件光效的提高。

⑤ 一致性；

LED的一致性包括波长一致性、亮度一致性、色温一致性、衰减一致性等

前三项一致性是可以通过投料工艺控制和分光分色机筛选达到的。

前三项水平来说，中国LED封装技术与国外一致。

角度一致性往往难以分选出来，需通过优化设计、物料机械精度控制、生产制程严格控制来达到。

例如，LED全彩显示屏用途的红、绿、蓝三种椭圆形LED的角度一致性控制非常重要，决定性地影响LED全彩显示屏的色彩品质，成为LED器件的一项高端技术。

衰减一致性也与物料控制和工艺控制有关，包括不同颜色LED的衰减一致性和同一颜色LED的衰减一致性。

一致性的研究是LED封装技术的一个重要课题。

中国部分LED封装企业在LED一致性方面的技术已与国际接轨。

⑥光学分布；

LED是一个发光器件，对于很多LED应用用途来说，LED的光形分布是一个重要指标，决定了应用产品二次光学的设计基础，也直接影响了LED应用产品的视觉效果。

例如，LED户外显示屏使用的LED椭圆形透镜设计能够使显示屏在角度变化时亮度变化平稳并有较大视角，符合人的视觉习惯。

又如，LED路灯的光学要求，使得LED的一次光学设计和路灯的二次光学设计必须匹配，达到最佳路面光斑和最佳发光效率。

通过计算机光学模拟软件来进行设计开发是常用的手段。

中国LED封装企业在积极迎头赶上，与国外技术的差距在缩小。

  （九）LED封装应用方向

目前，我国的LED封装产品已广泛地应用在指示、背光、显示、照明等应用方向，应用领域涵盖消费类电子业、汽车业、广告业、交通业、体育业、娱乐业、建筑业等全方位领域。

我国LED封装器件应用领域的广度将会更加拓展，我国在LED的应用上已走在世界的前列。

（十）LED封装业人才状况

我国LED封装业的人才是建立在消化吸收台、港、美资LED企业的技术和管理人才基础上再培养和成长起来的。

行业的中、高层技术及管理人才满足不了现有LED行业快速发展的需要，行业内经验型人才偏多，技术型、学术型人才偏少。

可喜的是，随着产业的发展，部分高校已设置相关光电专业进行培养人才，产学研的合作深入也为我国LED封装企业输送和培养了一批人才。

　　与国外封装差距缩小需加强上游高端产品研发

　　我国，已经超越日本、台湾成为全球最大的封装地区，并具备市场与技术核心竞争能力。

中国是LED封装大国，据估计全世界80%数量的LED器件封装集中在中国，分布在各类美资、台资、港资、内资封装企业。

在中低端LED器件封装领域，中国LED封装企业的市场占有率较高，在高端LED器件封装领域，部分中国企业有较大突破。

中游封装领域雷同多竞争大横向整合需求迫切

　　我国中游封装领域的整体特点是进入门槛低，企业规模小、数量多，市场竞争日益激烈，多数厂商采取低价竞争策略，产品品质缺乏基本保证。

中国LED封装企业若想取得快速高效发展，单靠企业自身积累和力量难以有效率的实现，需要借助资本市场的力量收购兼并，进行横向和向下的垂直整合。

有些先知先觉的和远大理想的中国的LED封装企业，已经开始尝试利用中国现有资本市场快速发展的良机，进行横向和向下的垂直整合，兼并收购行业内的竞争对手，扩大规模和渠道，借此追赶国外实力强大的企业。

比较典型的如深圳雷曼光电等LED封装企业，已经开始聘请了证券机构，进行上市运作。

这些LED封装企业如果上市成功，将会给中国LED行业带来快速发展的动力，并促进上、下游行业的发展。

　　下游应用领域企业多未来将出现两极分化

　　据专家预测，LED应用产品将两极分化发展，通用型LED应用产品如室外景观照明、室内装饰照明将呈现与LED封装企业合并发展趋势，专业化的LED产品如军用照明灯、医用无热辐射照明灯、治疗灯、杀菌灯、农作物及花卉专用照明灯、生物专用灯、与太阳能光伏电池结合的专用LED灯等将根据各自特征独立发展，在产品开发、设计和生产工艺上呈现专业化、分工精细化等特点。

　　封装技术向模块化发展

　　随着“十城万盏”的推广，LED路灯的普遍应用，也基于LED灯具本身的特点，要在改变色温的同时保持具有高的显色指数，满足不同的应用需要，那么对其封装技术也提出了新的要求――模块化。

模块化是将光源、散热部件、驱动电源合成模块，批量生产，通过模具制造出标准化的LED照明产品。

尽管外延、芯片不能绕过国外企业的专利壁垒，但模块如果批量生产的话，具有价格优势，而一次性、个性化生产，成本要高很多。

因此，对下游LED照明应用企业来说，模块化是一个最佳选择。

　　模块有着显着的特点：

一是工艺性好，模块化的路灯好修理，现在国内的路灯大部分用的是小功率的芯片，坏掉几颗维修起来很不方便，而模块化基本上采用的是大功率芯片，不容易坏，即使坏了也方便修理。

二是开发费用降低，用较少的投入即可制造出优质的LED照明产品。

LED路灯在效率上高于节能灯5倍，如果模块能够实现规模化生产，成本可以降低2~3倍。

尽管LED灯比节能灯价格贵，但其节约的能源比节能灯高出很多，许多企业都会选择LED灯具，因为多花一点钱就可以解决能源问题，而且从长期来看，更省钱。

　　技术、芯片供应、知识产权制约我国封装业发展

　　制约我国LED封装产业发展的原因，从技术上来说：

一是关键的封装原材料：

如基板材料、有机胶（硅胶、环氧树脂）、荧光粉等其性能有待提高。

二是大功率LED封装技术的散热问题尚未完全解决。

三是封装结构针对不同应用场合应有所创新。

这些技术问题有待于技术工艺的不断提高，加以克服。

从企业发展的层面来看有两个关键问题：

一是封装所需的高性能LED芯片和功率芯片无法购进（除个别外商可提供），全面制约中高档及功率LED产品的封装生产。

其次，关键封装技术往往与国外的封装专利相悖，如白光封装技术、功率LED封装散热技术等。

如要规模化封装生产并大量出口，必将遇到专利的纠纷。

还有一个就是规模问题：

分散，小而缺少竞争实力，不仅制约着市场的健康推进和新市场的有效开拓，而且在市场占有能力上严重受挫。

由于规模的局限，在技术投入的能力上又极差，严重影响封装技术进步。

　　中国封装要赶超需加大技术研究投入

　　LED行业界普遍认为，我国LED封装业技术水平与国际水平相比差距不算太大，赶超世界水平应是完全可能的。

而就当前形势而论，国内应用市场的迅猛发展，引动了更多的国际资本介入中国市场，如何促进民族工业的发展，并在新一轮竞争中立于不败之地且取得优势？

我个人认为，当前尤其要突出强化壮大LED封装业这一直接面对应用市场的重要环节，培植龙头企业、规模企业，抢占先机、抢占市场是至关要紧的。

就这一点而言，也应引起政府和业界的极大重视。

当然外延芯片，新的技术路线的推进速度也必须加快发展，否则中国的LED产业也只能是无源之水，无根之木。

　　目前政府扶持资金80%的钱花在了上游外延和芯片上，对中游封装和下游应用扶持不够，并简单认为只有上游才有技术含量，导致产业发展失衡，最需扶持的中下游企业得不到雪中送炭。

其实中游封装和下游应用同样具有一定的技术含量，而且政府扶持资金投入的杠杆效应更加明显。

我们需要加大在LED封装技术研究领域方面的研发投入，企业和政府均应引起重视。

其实我们中国LED封装技术与国外的差距主要在研发投入的差距。

随着中国国力的增长，我们相信中国会成为LED封装强国。

　　结语

　　LED封装是一个涉及到多学科（如光学、热学、机械、电学、力学、材料、半导体等）的研究课题。

从某种角度而言，LED封装不仅是一门制造技术（Technology），而且也是一门基础科学（Science），良好的封装需要对热学、光学、材料和工艺力学等物理本质的理解和应用。

LED封装设计应与芯片设计同时进行，并且需要对光、热、电、结构等性能统一考虑。

在封装过程中，虽然材料（散热基板、荧光粉、灌封胶）选择很重要，但封装结构（如热学界面、光学界面）对LED光效和可靠性影响也很大，大功率白光LED封装必须采用新材料，新工艺，新思路。

对于LED灯具而言，更是需要将光源、散热、供电和灯具等集成考虑。

去年以来LED背光和照明的需求倍增，使得LED芯片短缺，而且短时间内这种现象不可能有明显的改变。

为了能跟上照明市场的迅速发展，保证自己芯片的供应，很多LED应用大厂都向芯片扩张，以保证后续的增长需求。

另外，由于LED销售中价格高是一个主要障碍，垂直集成可以在降低成本上有很大优势，这也是形成这种趋势的原因之一。

　　对于封装企业来说，由于LED照明的市场很大，而且能够做垂直集成的厂家并不多，封装厂商总是能够找到自己的应用途径，关键是要将封装产品做好，做出品牌，就不愁没有销路。

　　封装技术的未来发展一定是和LED的应用紧密结合的，最终的封装产品一定是以光源封装一体化为发展方向。

这次LED照明革命的关键点应该就在LED的封装技术。

可能会有和现在完全不同的封装技术。

　　封装企业不仅数量众多而且非常分散产业集中度并不高。

并且目前LED相关上市公司中还没有一家以封装为主营业务的上市公司。

高工LEDCEO张小飞指出目前境外特别是台湾LED企业正在大规模进入并且在大陆从北到南都在布局。

对于国内相应企业的压力非常大。

此外国内企业尽管具有地缘优势但对相互间的合作却比较排斥。

他表示曾有意推动过两家封装企业的合作但最终还是流产。

如此一来短时间内大陆还很难产生能与国际巨头抗衡的大型企业。