工信部关白玉:LED封装技术是目前最大挑战

2010-07-29 00:50:57来源: 腾讯科技 关键字:工信部  白玉  led  封装

      工信部关白玉:LED封装技术是目前最大挑战

腾讯科技讯 7月28日消息,在今日举行的“2010年第二季度中国电子信息产业运行暨彩电行业研究季度发布会”上,工信部电子信息司副巡视员关白玉表示,LED封装方面给使我们需要挑战的方面,因为光和热都是在一起,在一个器件领域。我们希望把LED发光效率的特点能够做得更好,多发光少发热,这是我们的追求。

关白玉认为,发热给LED器件带来最大的影响,如果总在高温的情况下实现照明,它会极大的影响照明器件或者灯具的一个寿命。所以在这个方面,在封装的结构方面,LED的照明提出了严峻的挑战。

关白玉透露,我们在封装方面需要满足散热和形状的要求,另外在材料方面也要知道有所为,有所不为,关键是要增强一些材料和短期自主开发的一些项目。

以下是关白玉在大会的发言实录。

关白玉:快速发展给我们整机的一些应用带来核心发展的机遇,在今天在信息化的产品方面实际上尤其在平板电视的发展方式,出现了一些新的机会,首先我们在LED发展的一些情况和应用方面做一个发展现状的这样一个报告。

第一部分,是发展LED应用产业及应用的重要意义,大家都知道,我们比较快的做一个描述。

发展LED产业是促进绿色制造的具体实践。能源紧缺与经济发展的矛盾是世界各国共同面对的课题,走节能、环保、可持续发展道路是必然的选择。LED及其应用产品在节约能源方面具有明显优势,发展LED应用产业是完全符合当前经济和社会发展的要求,是实现节能环保、可持续发展的具体实践。

近年来光电子技术快速进步和新光源革命带来的巨大市场需求,使得发光二极管(简称LED)以前所未有的速度发展,成为产业发展的热点倍受关注。LED自1962年问世以来,技术水平迅速提高、产业规模持续发展、应用领域不断拓宽。

我们国家在LED这样一个发展上来讲,我们那时候主要集中在研究所研究,产业的这样一个发展还是在改革开放以后。我们回顾一下发光二极管它的技术和产业发展的历程。

从1962年第一只红光LED诞生起,相继开发出橙、黄、绿色的各种单色LED,并用于信号指示、显示,逐步发展到小型LED显示屏等,这个可以显示字符。

1991年有一个技术的突破,就是采用MOCVD外延方式,开发高亮度红色发光二极管,在之前我们有二元系、三元系的材料都做过,后来我们采用过,后来开发四元系。1994年,在GaN基片上研发出第一只发光蓝色的发光二极管。这个使整个的LED的显示成为全色显示,在户外高亮度这一个器件上,在屏上面作出一个贡献。

蓝光激发荧光粉,发白光,也是照明领域一个历程,这个是在1997年发明。

我们用LED发白光有三个技术线,一个是用红绿蓝三个色发白光,在一个芯片上红绿蓝的芯片上发白光,我们创造的这样一个技术水平,就是利用蓝色光激发荧光粉发白光,现在大量LED用这种方法做得比较多,用三种芯片混合发白光也是相对比较成熟。我们现在最多的是大的LED显示屏,它由一些小像素做好芯片以后,装备好LED显示屏,无论是户内还是户外都是做得很成熟的,屏的技术应该是做得很好了,这个器件还需要进口的一些器件进行配套。但是目前三种颜色的发光二极管进步已经很快了。

去年在我们周年庆的时候,天安门有四个屏,靠近纪念碑有两个长条屏幕,这个就是用这个芯片做成的,后来又摆在纪念碑的南边。也制成了白光的LED,这个也属于激发荧光粉,发白光的这样一个线的方式。真正能够使发光二极管提高性能,首先是提高亮度,这个作为进入光源的亮度最主要的,最基本的条件。现在这个发光二极管能够进入到多个应用领域里面,主要就是在荧光照明的显示屏方面形成了一定的产业规模。像刚才那个图片,实际上在装饰上有更好的这样一个应用,这个产业规模也相对比较大一点。

在显示屏方面也做得越来越大,因为色彩绚丽、图象清晰,在物理尺寸方面各式各样的,有平的,有圆形的,有不规则的。在市里面也做了各式各样的工程,比如2008年奥运会,大家强调视觉冲击,这个也是做了很好的一个工程,也应用方面的一个里程碑的一个工作。现在在城市量化方面也做了很多屏幕的显示,尤其是图象的显示,在整个的城市的装饰方面也做得比较好了。

技术上不断突破,发光效应不断的提高,能够进入照明领域技术的挑战不断的开发和生产,现在我们做到的发光效率也可以达到100多瓦,室内照明和室外路灯照明有比较大的差距,希望进入室内照明的领域里面,这样一个发光效率,应该达到120-150瓦,现在有一些大公司实际上做到了发光效率走在最前端的美国的科瑞公司,它现在做到的是160瓦的效果。这个看起来每年都在提高,这里面所有关键技术的开发,这里面还有很多技术工作要做。除了芯片的工作要做很多核心技术的开发之外,在封装方面有一个挑战,因为光和热都是在一起,在一个器件领域。我们希望把LED发光效率的特点能够做得更好,多发光少发热,这是我们的追求。发热给这个器件带来最大的影响,如果总在高温的情况下实现照明,它会极大的影响照明器件或者灯具的一个寿命。所以在这个方面,在封装的结构方面,LED的照明提出了严峻的挑战。

LED的应用,在多个领域里面都可以有这样的实践。现在这个下面几张图大家看到的,都是比较熟悉的背光源,有车灯。后面还有一些像灯,手电筒,台灯,这些都不是特别大的应用,但是真正进入到照明里面,进入到我们通用照明这个方面,一个LED的路灯,另外还有一个室内照明。

回到刚才的路灯,路灯和普通照明这个领域包括室内的这个领域,在照明领域最高层次的产品,所以LED作为照明一个光源。

照明灯具有各式各样的造型,满足不同的功能和要求。大家可以看到,路灯照明是由上百只LED照明的器件组成一个灯,它里面有一些相关的控制电路,包括里面的驱动电路,包括里面的一些电源开关电路,还有相关的一些整个灯具的配光设计。在灯具方面不是和传统的照明荧光灯、日光灯、节能灯,是简单的一个器件,这个形成了一个小的系统。

下面还有一些是做一个太阳能电池和风力发电。LED灯做电源的因素,这个更复杂,比如说太阳能电池和风力发电受到一些限制,晚上就没有太阳了,没有风了,这个就有一个储能的问题,有一个储能电池,晚上LED灯能够提供电力。在这个里面同样存在节能环保的这样一个因素里面,电池要什么样的电池,我们以往用的一些对于环境造成严重污染的电池不可能再用,一定要用新的节能电池来用,这些都在开发之中。

这些对于灯具要求比较高的一些类型,整个隧道24小时在进行照明的,这个质量的稳定性和可靠性都要求比较高,在室内照明方面,我们可以串在一块,用日光灯的方式来进行使用。另外一个做一个白炽灯的情况,220V就可以,在灯具里面都做好了。

在整个的应用领域方面,做得比较多的,在显示方面做得比较成熟了。在一些小的矿灯、手电筒方面开始有产品在供应市场了。但是一些手电筒大家做了这么多,因为技术要求不是特别高。

在背光源这几年发展也是比较快,从液晶显示屏从小到大依次进行LED背光源的这样一个开发和使用。在公共照明方面还是刚刚起步。

第二部分,LED应用产业的发展现状与规划设想。它优良的性能和产业发展的良好前景,方方面面都是加大力度推动产业发展。当前大陆成为LED发展最快,潜力最大的地区。

2008年下半年到2009年全年全球经历了金融危机带来的负面影响,许多产业在应对金融危机方面采取了很大的措施,但是受到了产能下降,经济效益下降的影响。但是整个LED发展状况里面保持了高速发展的态势,大概是20%-30%的增长幅度,这样展现了电子产业发展的潜力,保持这样一个良好态势。

第一部分就是产业环境不断优化,政府高度重视LED产业发展,把它作为产业发展动力,作为动力性新兴产业,出台了一系列的政策措施,一些行业标准相对出台。为了能够尽快促进产业规范来发展,在LED的产品的研发和生产应用方面提供重要的依据。市场经济的特点一个是竞争,另外一个随着这个方面,我们在国家的工业标准方面仍然出现了一个良好的环境,围绕这个做相关的工作,我们都在国家标准化。

各地出台了一些政策,技术创新能力不断提升,我们是七八年的光景,我们一步一步走过来,我们当时预计还没有这么好,只要大家看到他们良好前景多方面资源的投入能够在技术创新方面能够有很快的步伐,我们有更开放的方式来做这个,采取大公司的一些芯片,在风光技术方面走得快一些,另外我们在国内的芯片水平达到一定的程度上面,我们需要一步一步达到我们的产业目标,我们产业规模保持了30%的增长,30%还高一点。我们生产的这样一个厂商的迅速扩大的态势。现在我们芯片的厂商大概有几家,包括一些研究所的一些研究机构是比较大的,封装企业超过一千家,下游应用企业一千家,我们所说的封装企业不是这个类型的器件。原来我们做LED只在单色显示方面,我们做了封装的技术都是大中型的,这样技术含量不是特别高,所以这样的企业就很多。下游的应用产品,包括做各种应用产品的企业,这个数据只是一个参考的数据,我们也要做一些调研和统计。

在产业链方面,初步形成了。在整个国内形成了LED芯片的封装,以及应用产品,在支撑我们产业发展也有一些企业在做,但是总体上来讲,企业的数量和技术水平还有待于提高。另外产业这样一个布局,主要是在长江三角洲、珠江三角洲,环渤海湾以及江苏地区主要作为我们四大基地。

这个是上游、中游、下游产业的示意图。

这个在市场产业分布的大概的一个构成。

芯片占50.2%,封装占33%,应用占65%。

这个应用的方面也有一些新的发展。大家也都知道南韩地区采用LED背光源走到最前面。我们一般用生产多少台LED来计算,以前这个LED的模子的规模比较小,最多的到61片。但是现在看到这样一个情况还把它作为一个增长,但是确切的是用外延片生产多少,这个没有确切的数字。还是大家看好的这样一个发展的镜头,像汽车的前照灯,在电子里面这个是比较难做的。另外一个奥运会的开幕式,也都作为一个应用很好的一个例子。

背光源的应用。像背光源的应用前景,我们知道应该有这样几个方面:有一个更好的色域覆盖,原来是红色的因素,利用LED红色有一个比较好的亮度的补充,所以在图象的质量方面有一个很大的提高。另外功耗更小,采取区域背光控制,可以在图象控制当中有一些控制。另外提高动态图象的分辨率,提高它的立体度。实际上一种技术在做,在热的管理上要做有基于机电本身的一个技术指标,在节能环保和提高画面质量方面具有高性能的显示,这是一些指标和现状。

这是我国内做LED企业布局的情况(见PPT)。

产业规划,推动产业结构健康有序,在当前仍要做好的产业规划政策,应对产业发展营造良好的发展环境。说到我们国家出台的一些政策 ,《国家中长期科学和技术发展规划纲要》,将“高效节能、长寿命的半导体照明产品”列入第一重点领域(能源)的第一优先主题(工业节 能)中 。

在应对金融危机这样一个大的举措方面,国务院批准国家发改委和工信部共同编辑的《电子信息产业调整和振兴规划》去年四月份出台了 。明确“支持大陆LED节能照明产品推广”,并“研究出台半导体照明推广应用的鼓励政策”,对半导体照明产业给予了重点支持。

2009年8月份国务院六部委出台了《半导体照明节能产业发展意见》在分析产业的现状和发展趋势的基础上,提出了产业发展的指导思想、 发展思路、重点领域以及相关政策措施。

我们正在策划“十二五”发展规划,这个是发改委和我们部里共同编制的规划,第一个要做好LED和应用产业发展战略和发展规划。

第二做好产业发展部署,引导产业科学有序健康发展。做好产业发展的部署包括产业链的部署,包括应用方面的部署。

第三加大力度提高自主创新能力,作为最主要的一个内容。在LED能够向照明领域发展,我国一些大公司在知识产权方面占有绝对的优势。 我们作为发展中国家,我们具有一种优势的话,我们在知识产权方面在国际上提高作为我们一项重要工作。

第四做好标准的制修定工作,提高标准复合型检测能力和服务能力。

第五做好知识产权分析、服务工作,逐步建立起知识产权工作体系。作为一项单独的工作提出来,这是我们在目前最薄弱的一个环节。我 们加大力度提高自主创新能力,做一个相关的基本的工作,我们在自主创新的时候,我们要知道哪些专有技术已经在我们国家和大公司里面进 行了部署。

另外我们也可以找到自主创新的方向,不能盲目做创新。

在国内提高自主创新能力方面,首先加大对LED产业自主创新的投入,支持企业研发具有自主知识产权的核心技术和大生产技术,缩小与世 界先进水平的差距。

国家工信部、发改委都有支持企业研发具有知识产权的核心技术和大生产技术,缩小与世界先进水平的差距。优先考虑基础性、共性技 术和亟待解决的核心技术,重点突破外延生长、芯片制造的关键技术。

第三点增强LED器件封装能力,在封装方面也是我们特别关注的一个环节。因为在封装方面满足散热和形状的要求,另外在材料方面也要知 道有所为,有所不为,关键是一些材料和短期自主开发的一些项目。

另外一个就是对液晶屏的背光源、汽车照明、室内商用照明、景观照明等典型应用为重点,推进LED产品开发及产业化,带动LED控制、驱 动电路及电源管理芯片等相关产品的开发与产业化,并逐步推向道路照明,最终实现通用照明。

现在大家知道道路照明都在做,但是这个我们还要说明一点,道路照明涉及的因素更多,如果它在照明的效率方面,功耗方面,寿命、可 靠性方面目前没有一个特别全面的研究,因为这个涉及到器件的方方面面的研究。我们把这个目标提出来,希望大家能够关注,希望对这个方 面能够有一些研究的工作。

LED产业的特点,刚才我们也说到了,把它的规律性特点重复一下。在分析产业的现状和发展趋势的基础上,提出了产业发展的指导思想、 发展思路、重点领域以及相关政策措施。它是多技术融合的特点。

产业链长,涉及半导体材料、光电子器件、集成电路、新型光源、照明电器等环节,推动产业发展需要全盘考虑,要按照市场经济的规律 、按照高新技术产业的规律、按照应用开发与产业水平相适应的原则,进行战略部署。

我做一个路灯要由很多LED构成的,用大功率还是小功率?还是大小功率结合的?我们用统一的布置的显示方面还是分区的控制?在控制方 面我们怎么能够做到更好?在解决方案上面有一个大的空间,有一个系统的考虑,对于照明电器,做灯具的这个方面,推动产业发展有一个全 盘的考虑。我们希望大家按照市场的规律,按照技术开发与产业的原则进行下一步的战略部署。

在这个里面积极制定国家标准和行业标准,是我们重要的一项工作。在我们产业发展当中,能够有技术方面的立法,对我们使用进行技术 规范。对一些企业影响大的,像供应性的技术,像在外延和芯片制造,在提高效应方面,做好芯片结构方面的创新,在器件的安全和灯具的安 全和系统安全方面,在方法和可靠性方面这些标准都要考虑到公共的这样一个范畴,这个要做好这样的工作。

在市场需求比较迫切的产品,尽快出台产品标准,更多集中在行业标准和企业标准。

产品标准企业要做更多的工作。注重标准符合性检测工作,加强独立的第三方检测机构的建设,积极提高业务能力,做好LED应用产品的测 试、评价等工作,为企业提供相关服务,为政府提供决策支撑。

这里说一点,因为LED作为一种光源,在性能上有很大的区别,这里面还有一些没有认识到的特性。我们怎么使用这种新光源做更多的工作 ,它涉及到光、电和色。另外和传统光源有一些不一样的地方,它有自己的一些特性,这个需要在检测方法上面进行一些研究,检测仪器上面 进行一些研究,不光是检测的问题,希望大家多方来关注这个问题,因为做一个新产品,大家在各个方面都做相关的工作,把这些意见汇集起 来,对LED的性能指标能够有一个更好的、比较全面的链条。

我们还做的一项工作,新光源很好,但是我们这里还要关注,它对人体的影响,尤其对于眼睛的影响,像一些灯,这个LED是频闪的灯,但 是实际上有没有做过测试,我不能说你这个灯是一个很安全、很优良的一个光源,打这个旗号一定要慎重一些。

像现在国际上研究的协会、标准化组织,对我们是有影响的,但是影响有多大我们要做一些研究工作。这个做的比较完善的工作,我们还 要跟相关的项目做一些研究。在这个方面我们还有一些工作需要做。

下面介绍一下LED及其应用产品的标准。

我们在2004年成立了照明的应用产品标准规划纲要,我们把半导体照明作为发展应用领域,我们安排一些工作,目前已经制定出了9项行业 标准,在今年1月1号正式实施。为了贯彻这个行业标准,我们在2010年1月份和7月份组织了两次这些标准的宣传的工作,大家根据这个要求, 在新能源器件方面做得更好。

另外和台湾在联合上有一个合作小组。在英语的时候是一样,翻译成汉语就不太一样,叫什么名字没有什么关系。

在一个技术规范里面有一些通用的标准已经颁布实行。

平板显示技术领域制定了三项标准,跟LED背光源相关的。另外和LED显示屏背光源方面颁布了一些标准。

在半导体照明方面11项标准正在制定过程当中,今年年底还有十项标准要公布,到年初实施。在可靠性方面有了更多的颁布。

在知识产权方面我们和国家知识产权局有更多的联络,也根据国家知识产权局的要求,我们在做半导体照明的方面的分析工作,也包括LED 背光源的方面,另外我们也相应建立了这样一个服务机构。

实际上它不能用一个通用的器件,满足大家各方面的需求,一定根据大家的需求来研制一些定制的LED产品。在这个方面我们也愿意和整机 和系统厂家LED的企业能够有更好的对接,尤其在背光源方面技术上的一些联络,能够做好LED背光源做好各项工作。

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编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/LED/2010/0729/article_669.html
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现任华润矽威科技(上海)有限公司市场部经理/高工,上海市传感技术学会理事、副秘书长。

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