2011高功率的LED集成模块化技术现状与发展趋势.doc

本文由lg123456lgabcd贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 LED照明论坛 HLOPTO? 大功率的LED微集成模块化技术趋势 深圳市深华龙科技实业公司 报告人:Sam Cen 深圳市深华龙科技实业公司 2009年02月20日 HLOPTO? 一、 LED国内外技术现状基础及发展趋势 已经成熟低功率LED(蓝光和白光): 1.核心的技术和专利几乎垄断在日本和美国的公司手 中,中国台湾的公司是通过授权使用. 2.国内的行业来讲,无论是国内企业还是中国台湾的内 地投资企业,基本是来料或进料加工. 3.国内在外延片,芯片和封装基板(支架)原创稀少. 2009年02月20日 深圳市深华龙科技实业公司 HLOPTO?成熟蓝光白光LED的专利,授权和争议 LED照明论坛 JP Dispute USA Dispute GE Dispute TW Dispute License CL Rohm 藍光LED專利 JP3012412侵權訴訟 藍光LED專利 US6084899 US6115399 侵權訴訟 授權白光 LED專利 相互授權 合作開發GaN發光元件 Cree 藍光LED專利 US6051849 侵權訴訟 LumiLeds 藍光LED專利 JP2623466 JP2666228 JP2737053 侵權訴訟 Citizen 撤銷告訴 授權白光 LED專利 和解 藍光LED專利 相互授權 JP2918139 JP2778405 侵權訴訟 和解 Nichia 敗訴 需支付中村 200億日幣 要求Nichia JP2628404專利所有權 及20億日幣的分紅 代理Cree產品 在日本銷售 和解 Toyota Gosei 藍光LED專利 JP2560963 JP3027676 JP2735057 JP2566207 JP2748818 JP2778405 JP2803742 JP2751963 JP2770720 侵權訴訟 藍光LED專利 TW0400658 TW0451536 侵權訴訟 和解 授權藍光 LED Nichia Sumitomo Opto Tech 和解 相互授權 白光LED專利 白光LED專利 US6066861 JP2927279 US6245259 侵權訴訟 侵權訴訟 中村修二 是Cree公司 兼任研究員 洩漏Nichia 公司機密 不起訴 藍光LED 160722號專利 假處分 授權白光 LED專利 Osram 授權白光 LED專利 中村修二 Dominate Epistar Everlight LITEON HLOPTO? LED照明论坛 一、 LED国内外技术现状基础及发展趋势 大功率LED基板新格局: Nichia公司的第三代LED采用CuW做衬底 美国Lamina Ceramics公司研制的低温共烧陶瓷金属基板 德国Curmilk公司研制的高导热性覆铜陶瓷基板 日本Kyocera的AlN封装基板 其它的硅封装基板 2009年02月20日 深圳市深华龙科技实业公司 HLOPTO? 一、 厂家 Nichia Lamina Ceramics Curmilk Kyocera LED国内外技术现状基础及发展趋势 方案材质 Cuw 优势 封装热阻低,发光功率和 效率高 劣势 成本高不利于规模化 生产 小体积和精细结构加 工受限制 小体积和精细结构加 工受限制 中间需有绝缘夹层,散 热受影响, 需要底部需 要两块组合,成本高. 低温共烧陶 导热性能好,强度高,绝缘 瓷金属板 性强 高导热性覆 导热性能好,强度高,绝缘 铜陶瓷板 性强 AlN 导热好,强度高,加工容易 N/A Si封装基 板 较陶瓷基板有更好的热传 受机械强度不能够做 导性,热应力更小,稳定性 超薄的基板 更高, 体积小更适宜于制 作功能性组件和电路,适 合大规模低成本生产。 深圳市深华龙科技实业公司 2009年02月20日 HLOPTO? 厂家 示意图 材质 导热系数 制程 外形尺寸 厚度 底层构成 贴片式 覆晶式LED封装 出货方式 价格 2009年02月20日 AlN和Si材料特性比較分析表 Kyocera(京瓷) N/A AlN 约 150W/mK 压铸(?) 长*宽(2.0mm*1.6mm ) 800um 2 pcs 是 需要另外的硅基板 排列卷装 High(5X) Si 约 150-120W/mK 半导体与微机电 长*宽(2.0mm*1.6mm ) 750um 1 pc 是 直接放置 排列卷装或晶圆盘装 Low(12X) 深圳市深华龙科技实业公司 HLOPTO? 一、 LED国内外技术现状基础及发展趋势 大功率LED封装基板(或支架)目前还是刚刚起步阶段 还没有有形成标准,各家的技术专利也都没有成熟形成垄 断. 如上封装基板在国内外,皆属于国际先例，作为大功 率LED的封装材料和半导体集成是非常的理想的，具有 十分好的市场前景。 2009年02月20日 深圳市深华龙科技实业公司 HLOPTO? 二、大功率的LED微集成模块化技术趋势 2009年02月20日 深圳市深华龙科技实业公司 HLOPTO? 前期 LED新型封装关键材料（Package submount） 相关设计、制程开发及生产制造，以封装基板搭配 Chip设计，来开发更新一代高功率LED制程技术 及完成产品的样品制作，达到基本样品成型。 2009年02月20日 深圳市深华龙科技实业公司 HLOPTO? 中期 继续开发 Chip(Wafer) Scale Package (CSP) for LED 制程技术及应用技术，简化后段模块封 装的不便，提升LED出光效能并发挥成本效益。 期在封装基板的基础上发展晶圆级产品封装及测 试方法，进一步配合及协助高功率LED光源模块 及系统应用，解决散热及光学设计问题，完成产 品的样品制作和试制品，达到中后期试产阶段。 2009年02月20日 深圳市深华龙科技实业公司 HLOPTO? 后期 提供微型化光机电整合组件与系统之整体解决 方案（System On Chip；SOC）， 以半导体与 微机电(MEMS)制程技术，将一些 sensors 或驱 动 IC 整合在封装基板上，达到创新产品价值、缩 小体积、均一质量、降低成本并完成产品的样品 制作，达到规模化生产阶段。 2009年02月20日 深圳市深华龙科技实业公司 HLOPTO? LED微集成模块化 主要是以半导体制程和微机电精密构装技术为 基础，并完成微组件及电路制作于一体的金属封 装基板，为高效能光电整合组件和高密度集成电 路产品提供体积更小、重量更轻、效能更高、具 有快速散热效能的微型光电整合组件。 2009年02月20日 深圳市深华龙科技实业公司 HLOPTO? 技术关键、技术难点 1）取代金属或PC做为原材料微结构及独 特的微机电制作工艺； 2）基板微组件与电路制作一体化； 3）高功率多晶粒一体封装； 4）晶圆等级的封装； 5）与MCPCB结合的模块化; 2009年02月20日 深圳市深华龙科技实业公司 HLOPTO? 四、 LED微集成模块化技术 应用及产业化前景 2009年02月20日 深圳市深华龙科技实业公司 HLOPTO? 意义:革命性的前沿技术 1.可以解决照明用大功率LED 的瓶颈问题，加速LED在 人类生活照明中的应用和普及，促进国内整个行业的 发展. 2.为节能环保贡献一份力量，而且能满足国内甚至国 际市场上消费者对同类产品的高需求. 3.为高效能光电整合组件和高密度集成电路产品提供体 积更小、重量更轻、效能更高、具有快速散热效能的微型 光电整合组件。 2009年02月20日 深圳市深华龙科技实业公司 HLOPTO? 突出的社会效益 1. 突破国外垄断,争取更多话语权 2. 填补我国在此领域的空白，为我国LED微集成 模块化领域开拓国际地位 3.促进国内行业的发展，对地方和国内经济起 到推动。 4. 将在一定程度上强化深圳“高科技产业化”特 色的形象。 5.加速高亮LED在照明领域的普及和应用，加 速国内外照明能源的节约和照明产品的环保。 6.同时可以增加就业和出口创汇。 2009年02月20日 深圳市深华龙科技实业公司 HLOPTO? 基板封裝的SWOT分析 Strength: -以半导体制程制作，尺寸控制 精准度高，可大量生产. -对不同类型的LED，封装、测 试方法都一致. -可以将一些sensors或驱动IC 整合在基板上. Weakness: -成本比Lead frame封装方 式高，较不利于低功率LED 封装. -与现有封装线不完全相容初 步拓展封装客户较不容易. 2009年02月20日 深圳市深华龙科技实业公司 HLOPTO? 基板封裝的SWOT分析 Opportunity - 高功率LED应用逐渐成 熟，市场正处于快速成 长期。原有的低功率封装 基板材料无法满足热传导 的要求。 - 目前并无真正主流的封装 方式，各种封装方式都面 临一些挑战 Threat - 新材料如氮化铝或铜 基板的开发 - 金属基板的开发 2009年02月20日 深圳市深华龙科技实业公司 HLOPTO? 五、未来的发展机会与挑战 A.高功率白光（ R，G，B ）LED照明已由实验性质跨入生 活圈中: 白光LED可以分类成荧光粉LED和RGB LED二大类，以蓝色LED Chip的发 光来激发 YAG荧光粉以及R、G、B三原色光的混光，都可以达成白色光的效 果。因为白光LED的使 用进而创造出新造型与新效果的光源，进而照明的方式 也得到改变，对于想提早使用白光 LED做为照明用的使用者而言，是相当具有 吸引力的。 以封装基板结合晶圆级封装LED为高功率SMD LED产品的开发，这对于白 光LED的应用来说，除一般照明用及特殊照明用灯外，其使用领域可以扩展到照 相机的闪光灯、LCD-TV背光、汽车用的头灯，覛疗用灯等等。所以随着应用范 围的 日益广泛，开发出适合不同领域的白光LED技术，就变得相当重要，也是 大家所关心的发 展趋势。 2009年02月20日 深圳市深华龙科技实业公司 HLOPTO? B.提高光输出功率是重要课题之一 这些年来，白光LED的发光效率确实有所提升。以目前的制程与材料技术来看，白光 LED 的基板材料已经朝向采用GaN材料，来代替蓝宝石或SiC来做为芯片，期望藉此能够 大幅 度的提升内部量子效率；因为在材料特性的关系下，注入电子数相对应放出光子数的 外部 量子效率，是由内部量子效率和光的输出功率的韧积所决定，因此业界对于GaN基板 都抱 有很大的期待。 为了达到更高的光输出效率，有多家业者竞相投入包括芯片(Chip)表面的构造研究例 如 晶 片 基 板 的 蓝 宝 石 凹 凸 结 构 、 光 子 晶 体 构 造 的 设 计 ， 例 如 OSRAM OPTO Semiconductors所开发的ThinGaNLED，是在InGaN层上形成金属膜和导电载子 （Carrier）的蓝宝石基板，利用金属膜所产生的镜面作用，激发出更多的光得以输出，因 此根据OSRAM的推估，利用这样的方式下，LED芯片的输出功率被提高到75%。 根据LED照明推进协会（JLEDS）所规划的发展里程(Road Map)，相当多的芯片 (Chip)业者依照这样的期望，加速开发出高于蓝图规格的新一代白光LED芯片出来。 2009年02月20日 深圳市深华龙科技实业公司 HLOPTO? C. LED微集成模块化实际应用的开发课题 对于白光LED的开发课题来说，不仅是亮度的提高，包括均 一性、演色性、长寿命化等多个方面的光质，也都是需要强 化与努力的。在过去，模拟白光的LED由于无法解决颜色的 问题，所以产业界不断地开发出各式各样的技术和材料；然 而，在白光的这个领域中成为研发焦点的，并非只是提升 LED芯片(Chip)本身的发光效能而已，而是包括模块技术、 封装技术，以及荧光粉和封装材料等等，才是真正要解决的 重点问题。 2009年02月20日 深圳市深华龙科技实业公司 HLOPTO? 附件： 2009年02月20日 深圳市深华龙科技实业公司