江蘇省科技計劃項目申報書

1、計劃類別： 科技支撐計劃-工業(yè)部分 指南代碼： xxxx 申報id號： 項目類別： 江蘇省科技計劃項目申報書（參考范本）( 科技支撐計劃-工業(yè)部分 )項目名稱： 120lm/w大功率led封裝技術研發(fā) 承擔單位： xxxxxxx有限公司 所在地區(qū)： 常州市,常州高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū) 單位地址： xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 郵政編碼： 213000 項目負責人： xxx 電話： xxxxxxxxx 主管部門： 常州高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)科技局 申報日期： 2010年03月20日江蘇省科學技術廳二一年 一、立項依據1、本項目國內外科技創(chuàng)新發(fā)展概況和最新發(fā)展趨勢（）國內大功率led

2、封裝技術 國內大功率led的封裝，早在上世紀九十年代就開始，一些有實力的后封裝企業(yè)如佛山國星，當時就開始開發(fā)如“食人魚”等大功率led產品，但封裝企業(yè)投入研發(fā)的力度包括人力和財力還很不夠，形成國內對封裝技術的開發(fā)力量薄弱，其封裝的技術水平與國外相比還有一部分差距，目前國內包括臺灣地區(qū)大功率led封裝水平發(fā)光效率在70lm/w90lm/w之間，主要存在色溫一致性差、led cie空間分布不勻均、帶黃圈現(xiàn)象、熱阻太高無法提升電流密度等問題。（）國外大功率led封裝技術大功率led是未來的核心部分，所以世界各大公司投入很大力量，對大功率封裝技術進行研究開發(fā)，并均已將所得的新結構、新技術等申請各種專利

3、。德國osram公司于2003年推出大功率led產品“golden dragon”，其結構特點是熱沉與金屬直接接觸，具有很好散性能。目前osram最新一代產品為ostar系列。 美國led大廠cree于2008年10月發(fā)布大功率led最新產品xlamp系列其發(fā)光效率平均值在90lm/w，cree近期宣布,其白光led產品可以實現(xiàn)每瓦131流明的性能,該產品已經通過美國國家標準局(nist)的測試，其在向美國專利商標局(uspto)申請的20080272386號專利，內容是使用激光剝削或切削(laserablationorsawing)技術直接在碳化硅(sic)基板上刻出凹槽(trenches)

4、，再利用旋轉涂布法將半導體納米晶體或熒光粉等熒光材料填入凹槽中，在凹槽間形成一個凸面橋，這個方法可以讓白光led變得更小、更容易制造。 2、本項目研究的目的、意義（）研究目的目前國內包括臺灣地區(qū)大功率led封裝水平發(fā)光效率在70lm/w90lm/w之間，主要存在問題為led cie空間分布不勻均，帶黃圈現(xiàn)象，熱阻太高無法提升電流密度。通過本項目實施使大功率led的發(fā)光效率達到120lm/w以上，減少熱阻提升大功率led電流密度，單顆led可承受電流達1000m a以上，發(fā)光效率超過韓國首爾半導體及臺灣地區(qū)，達到美國cree、德國osram同一水平。（）研究意義項目完成后，大功率led發(fā)光效率超

5、過韓國首爾半導體及臺灣地區(qū)，達到美國cree、德國osram同一水平，促進我國led研發(fā)向高端技術發(fā)展，有力提升led行業(yè)及企業(yè)國際競爭力。3、本項目研究現(xiàn)有起點科技水平及已存在的知識產權情況目前已完成試驗，并已申報“xxxxxxxx”發(fā)明專利1項；完成了xxxxxx的開發(fā)，為下一步開發(fā)xxxxxxxxx奠定了基礎。 本項目將采用技術，代替原先在支架上加裝環(huán)氧透鏡工藝，提升整體出光效率，超越美國lumiledsr的luxeons產品；對支架中散熱銅柱進行散熱結構微孔化使相同體積下達到最大散熱面積；采用熒光粉噴射打印技術使色溫一致性控制在正負200之間，封裝技術趕超國際先進水平。 項目經省科技查

6、新表明：，國內未見文獻報道(見附件:科技查新報告)。 4、本項目研究國內外競爭情況及產業(yè)化前景作為新一代照明技術，led具有節(jié)能、使用壽命長以及色彩豐富等特點，具有廣闊的應用空間。很多國家都在加緊立法，鼓勵使用節(jié)能型光源。歐盟、澳大利亞和美國分別將從2009、2010和2020年開始禁用白熾燈泡。國際主要照明廠商和第三方咨詢機構都預測，至2010年大功率led將廣泛應用于室內照明。以大功率led占普通照明市場10計，屆時大功率led普通照明市場的潛在規(guī)模將達250億美元。 strategiesunlimited預計，2008年全球大功率led封裝的銷售收入增長12，2012年全球大功率led銷

7、售收入將達到114億美元，平均每年增長18。信號燈和顯示器，包括液晶電視背光在內，將是最大的應用領域。strategiesunlimited預計，固態(tài)照明(ssl)將是推動led市場增長的主要動力，2012年其銷售收入將增長到13.7億美元，大尺寸背光到2010年將達27億美元。 國內大功率led市場中，國產產品占有率不足1/5，主要競爭仍然來源于國際大公司如德國osram的ostar系列、日本nichia的ncsw136系列、美國philips lumileds的luxeon rebel系列、cree的xlamp系列、韓國首爾半導體p7系列。本項目完成后，大功率led封裝在成本優(yōu)勢的情況下達

8、到國際先進水平，產品性價比高，具有較強的市場競爭力。 二、研究內容1、具體研究開發(fā)內容和要重點解決的關鍵技術問題；（1）主要研究開發(fā)內容 大功率led封裝由于結構和工藝復雜，直接影響到led的使用性能與壽命，主要涉及光、熱、電、結構與工藝方面，這此因素彼此既相互獨立，又相互影響，其中l(wèi)ed封裝的目的，熱是關鍵，電、結構與工藝是手段，而性能是封裝水平的具體體現(xiàn)，led封裝設計與芯片設計同時進行，既芯片設計時就應考慮封裝結構與工藝。 外延芯片設計與熒光粉涂布技術 普通封裝工藝在涂布熒光粉時采用點膠工藝，其工藝段在芯片固晶與芯片焊線之后，采用點膠機將熒光粉與硅膠混合液點在大功率支架杯內部。采用此工藝

9、有幾個問題會產生：（1）由于點膠機膠量不穩(wěn)形成膠量或多或少的情況，從而使大功率led產品色溫分布很廣，一批產品同一時間生產做成成品后色溫從5000到10000色溫都有可能；（2）熒光粉比重比硅膠要大，在生產過程中產生熒光粉沉淀現(xiàn)象進一步使其色溫產生變化；（3）熒光粉與硅膠混合液受到支架杯口影響會產生黃圈現(xiàn)象，原因是芯片到熒光粉的距離不同；（4）影響發(fā)光效率，采用點膠方式熒光粉與硅膠混合液濃度沒法做到很高，這樣就要增加混合液膠量，混合液膠量越多發(fā)光效率越差。 本項目目前對外延芯片設計與熒光粉涂布已做了一定的研發(fā)，xxxxxx于2008年入股臺灣前三大外延芯片制造商臺灣璨圓光電，取得董事席位代替原

10、奇美，目前正在配合進行熒光粉涂布前移至外延芯片端開發(fā)，采用噴射打印方式使在外延芯片上形成一層熒光粉薄膜。已完成初步研發(fā)試樣工作。 全自動硅膠透鏡工藝 目前國內包括美國philips lumileds的第一代產品luxeon系列產品在制作透鏡時采用環(huán)氧樹脂成形后蓋在led支架上，并在內部填充硅膠。這樣的工藝有幾個缺點：（1）發(fā)光效率受影響，因環(huán)氧樹脂折射率比硅膠低有部分光會產生反射內部的情況；（2）可靠性受影響，因環(huán)氧樹脂在過回流焊時會產生環(huán)氧樹脂變型情況，例如2008年3月ledinside報導，因發(fā)現(xiàn)使用的環(huán)氧樹脂封裝材料有問題，philips lumileds決定暫停其led產品luxeo

11、n的生產線，并回收有問題的luxeon led產品。 本項目將采用自動硅膠透鏡工藝，不加環(huán)氧樹脂透鏡直接以壓模的形式在大功率led支架上面形成一個全硅膠透鏡。采用此工藝的優(yōu)點在于：（1）提高發(fā)光效率，因沒有環(huán)氧樹脂透鏡阻擋，由原硅膠加環(huán)氧樹脂層二層變成全硅膠層防止擋光；（2）提升可靠性，無環(huán)氧樹脂變形問題。此工藝重點需自主開發(fā)一臺全自動硅膠透鏡壓模機，目前半自動硅膠壓模機已開發(fā)完成。 改善散熱封裝工藝 對于現(xiàn)有的led光效水平而言，由于輸入電能的80左右轉變成為熱量，且led芯片面積小，因此，芯片散熱是led必須解決的關鍵問題。主要包括芯片布置、封裝材料選擇與工藝、熱沉設計。 公司將與清華大學

12、合作，在整體銅柱纖維化，相同體積下達到最達散熱面積方面開展研究；采用共晶制程技術，使芯片與支架在氮氣保護與氫氣還原下進行高溫共晶作業(yè)；各層內應力如何有效釋放工藝研究，以解決芯片散熱問題。 支架與銅柱整體注塑技術 現(xiàn)有大功率支架采用銅柱在注塑完成后進行嵌入，采用此工藝完成的產品在進行過無鉛回流焊時銅柱會產生松動，而影響可靠性。項目將研究設計銅柱與支架整體注塑成型工藝，保證產品可靠性。 （2）本項目重點解決的關鍵技術問題有以下幾個：1、 全硅膠透鏡自動化封裝設備研發(fā) 2、 光學出光設計 3、 高折射率封裝材料開發(fā) 4、 在外延片芯片制程中加入熒光粉涂布 5、 打印噴射涂布 6、 研究滲透與反滲透熒

13、光粉與硅膠混合體 7、 銅柱整體纖維化技術研究 8、 各材料膨脹率與工藝過程中產生內應力問題研究 2、項目的特色和創(chuàng)新之處； （1）熒光粉與芯片結合制程前移至外延芯片端； （2）全硅膠透鏡自動化封裝，提高出光效率，整體產品可過回流焊； （3）采用噴射打印熒光粉工藝，使其色溫范圍控制在正負200； （4）散熱銅柱整體纖維化使相同體積下達到最大散熱面積； （5）散熱銅柱與支架整體注塑成型工藝； （6）采用高折射率材料進行封裝。 3、要達到的主要技術、經濟指標及社會、經濟效益。（1）主要技術指標： 1、提高led發(fā)光效率 1.1全硅膠透鏡自動化封裝設備研發(fā)1.2光學出光設計1.3高折射率封裝材料合作

14、開發(fā)（xxxx大學合作）2、空間色度勻均性 2.1熒光粉涂布工藝方向：噴射涂布滲透與反滲透涂布3、改善散熱技術 3.1采用共晶或高熱導熱性進行bonding（xxxx大學合作）3.2銅柱整體纖維化技術，在相同體積下提升銅柱散熱面積4、半導體照明散熱技術及其可靠性 各材料膨脹率與工藝過程中產生內應力問題。5、降低大功率led成本6、發(fā)光效率達到120lm/w以上（2）社會經濟效益 項目開發(fā)成功后，技術將超過韓國首爾半導體及臺灣地區(qū)，達到美國cree、德國osram世界先進水平，解決國內大功率led路燈照明開發(fā)的關鍵技術瓶頸，對促進我國led照明行業(yè)快速發(fā)展，提升國際競爭力與影響力有著重要作用。

15、三、研究試驗方法、技術路線以及工藝流程1、研究試驗方法： （1）芯片噴射打印熒光粉試驗方法 外延片芯片在pn電極做完后進行預切割但不做全切，完成預切后進行分類測試，并標明芯片光強、電壓、波長區(qū)域圖。采用帶ccd辯識功能噴射打印熒光粉混合液，噴射打印機具有區(qū)域區(qū)識別功能。在噴射打印過程中需繞開pn電極（否則在封裝工藝時無法進行焊線作業(yè)），打印完成后進行一次反滲透膜操作提高熒光粉混合液中熒光粉的濃度。 （2）全自動透鏡硅膠灌膠試驗方法 目前還沒有全自動透鏡硅膠灌膠設備，需自主開發(fā)。目前對手動透鏡硅膠已完成試驗，方法如下：一個pmma封模模條做為透鏡外殼，外殼二邊各留二個小孔可以進行注膠做業(yè)，硅膠從

16、一個孔流向第二個孔，當第二孔有膠溢出時，完成注膠作業(yè)。一個大功率led支架，注膠時pmma模條與大功率led支架用夾具合在一起進行注膠。注膠完成后進行烘烤作業(yè)，但考慮到模條與支架的膨脹問題需用夾具一起烘烤。采用全自動封模初步制定試驗方法為模具為分二區(qū)，上區(qū)為冷卻區(qū)（防止在抽膠過程中固化），下區(qū)為加熱區(qū)（進行固化）。二個抽膠泵，一個片式擠壓硅膠區(qū)，自動進支架平臺。整體模具開發(fā)。 （3）光學設計 試驗方法為采用光學模擬軟件進行光學模擬，使結構合理化達到最大發(fā)光效率。 （4）散熱銅柱纖維化試驗方法 計劃與清華大學合作研發(fā)大功率led散熱銅柱纖維化技術，其基本試驗方法為銅柱在高壓下放催化劑進行催化，使

17、相同體積下達到最大散熱面積。 （5）外延片與芯片技術 單純講大功率led封裝很難有較大突破性，只有封裝與外延片芯片結合才有革命性突破，偉志集團總經理姚志圖進入臺灣璨圓董事會取的一席董事會席議，臺灣璨圓對磊晶技術進行設計調整達到項目所需芯片。 2、技術路線與工藝流程 整體wafer熒光粉打印切割二次反轉至藍膜（靜電消除）高溫共晶（靜電消除）電漿清洗焊線硅膠脫泡全自動硅膠成型（透鏡部分） 沖模切腳（靜電消除） -分光分色測試（靜電消除）包裝（防靜電） 四、工作基礎和條件1、承擔單位概況，擁有知識產權狀況有限公司成立于2005年，位于江蘇省常州國家高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)，注冊資本為美元，初期投資萬美元。

18、企業(yè)年產led 4.8億只，主要為純綠、藍光、白光等高端貼片式led及大功率led產品，背光源年產12kk，產品不但暢銷國內而且遠銷日本、美國、歐洲、東南亞等幾十個國家和地區(qū)。公司目前共有員工350人，大專以上學歷人員150人，其中碩士以上學歷3人，高級工程師20人，工程師50人，建有江蘇省led外商研發(fā)中心，管理和技術人員具有較強專業(yè)知識、生產經驗和組織能力，優(yōu)秀的人才隊伍為公司完成本項目奠定了堅實的基礎。 在內部建立了較為完善的質量體系，2006年通過了英國bsi9000和14000體系認證，嚴格按照體系要求經營管理。公司依靠先進的基礎設施和高素質的人才隊伍，不斷為客戶提供優(yōu)質產品。200

19、8年公司總資產12300萬元，銷售收入6100萬元。 目前公司擁有14項專利，其中發(fā)明專利5項，本項目申請發(fā)明專利1項。 專利號：200610139865.1 專利號：200610125642 專利號：200610111042.4 專利號：200810145237.3 專利號：200810030137.6 2、本項目現(xiàn)有的研究工作基礎本項目前期已投入研發(fā)經費xxxxxxxxx萬元，完成了半自動全硅膠透鏡封裝工藝，熒光粉與芯片結合制程前移至外延芯片端初步研究，并引進了大功率led自動焊線asm iharwc設備。在熒光粉涂布方面申請了發(fā)明專利1項。 公司擁有1500平方米的潔凈廠房，7條國際一流

20、的smd led生產線，包括日本nec的固晶機、日本kaijo的焊線機、日本disco的切割機、日本nihon garter的測試、包裝設備、長裕欣業(yè)的分光測試儀等制程設備和尚澤光電的光譜儀、先鋒科技的s370、角度測試機、光學平臺、冷熱沖擊試驗機、恒溫恒濕機等先進的檢測設備。 3、項目負責人以往承擔國家、省級等各類科技計劃項目完成情況項目負責人：，男，董事長。美國newport university mba，擔任香港經貿商會副會長、香港內坑鎮(zhèn)聯(lián)鄉(xiāng)總會常務副會長、廣東省博羅縣政協(xié)委員、廣東省工商聯(lián)晉江商會副會長、深圳市寶安區(qū)企業(yè)聯(lián)合會常務副會長、晉江市內坑鎮(zhèn)歸國華僑聯(lián)合會顧問。多年從事led技

21、術開發(fā)及企業(yè)管理，獲得了14項國家專利：“雙面發(fā)光背光源”“平面上置光源”“底側面用高效led白燈”“色變換型亞白色led背光源”“擴散型led照明光源”“帶散熱功能的led”“手拉充電式電筒”“新型醫(yī)用觀片燈”。 技術負責人：，男，碩士，畢業(yè)于臺灣交通大學應用化學所，先后就職于臺灣科技、連碩科技、香港應用科技研究院等公司，擔任總經理職務，現(xiàn)任xxxxxxxxx有限公司技術總監(jiān)。多年從事電子照明技術的研發(fā)和管理工作，曾在香港應用科技研究院擔任led組件制程部門經理，有著豐富的理論和實踐經驗，并擁有多項專利技術： 1、high efficiency leds and method to make

22、 the same,2nd inventor,us patent/pending,appl.no.11/516.632 2、enhanced-side optical field leds and method to make the same,1stinventor,us patent/pending ,appl.no.11/516.564 3、high efficiency leds with enhanced thermal dissipation and method to make the same,1stinventor,uspatent/pending,appl.no.11/51

23、8.912 4、項目實施具備的人才隊伍、經費配套投入能力及科技服務管理能力；本企業(yè)屬于技術知識密集型企業(yè)，有一支業(yè)務素質較高的研究開發(fā)、工程設計和試驗的專業(yè)科技隊伍。公司擁有省led外商研發(fā)中心，匯集了大陸、臺、港三地的光電人才，科技人員占到職工總數的23，直接從事高新技術產品開發(fā)人員為80人。公司注重提升企業(yè)創(chuàng)新能力，08年投入研發(fā)與試驗經費350萬元，占公司全年銷售的5.8，全部用于技術研究開發(fā)。公司在注重新品開發(fā)的同時不斷提升管理水平，建立嚴格的質量管理體系，使生產經營管理步入規(guī)范化軌道。 5、本項目實施可能對環(huán)境的影響及預防治理方案。本項目為節(jié)能環(huán)保產品，不會對環(huán)境造成影響。 五、項目研究預期成果及效益項目完成后，120lm/w大功率led封裝技術達到國際先進水平，授權實用新型專利1項，申請發(fā)明專利2項并獲受理，自主研發(fā)全自動封硅膠透鏡設備1臺，形成芯片與熒