【正文】 不同波長的高亮度 LED，在其取得藍色 LED 生產(chǎn)及電極構(gòu)造等眾多基本專利后，堅持不對外提供授權(quán)，僅采自行生產(chǎn)策略，意圖獨占市場，使得藍光 LED 價格高昂。但也有相當部分臺資企業(yè)因從業(yè)經(jīng)驗更豐富、國際化視野更寬而通過 當時并不成熟的藍芯技術(shù)突破繼續(xù)看好此市場，在 1994 年、 1995 年前后改以在國內(nèi)獨資的方式發(fā)展這個產(chǎn)業(yè)，在其島內(nèi)也有上游的芯片廠家全力沖刺藍芯技術(shù)，并在此階段一舉奠定了其后來全球 LED 產(chǎn)業(yè)規(guī)模第一的地位。很多關(guān)于 LED 業(yè)的悲觀論調(diào)也是這一階段出現(xiàn)的，甚至 出現(xiàn) “ 夕陽行業(yè) ” 的說法。同時臺灣島內(nèi)上游的芯片業(yè)也開始起步，其時臺灣 行政當局 在政策上給予了 LED 業(yè)極大的扶持，把它作為島內(nèi)除計算機與配件業(yè)外的第二大 7 制造業(yè)重點。另外，隨著對 LED 的逐漸熟悉，其普通應(yīng)用領(lǐng)域也已得到拓展，最典型的是當時在一些玩具上的應(yīng)用，當時還有一個很特殊的市場就是歐美國家裝飾圣誕樹，其低壓驅(qū)動安全的特性切合了圣誕樹面向兒童對安全要求更高的特點，所以一舉取代了原來的霓虹燈，并且以此為突破口在其它領(lǐng)域也開始取代。國內(nèi)當時也開始生產(chǎn)，均是一些半導體廠的一個附屬產(chǎn)品，生產(chǎn)的組織方式也是在半導體器件基礎(chǔ)上嫁接的，遠談不上專業(yè)。 在國內(nèi)，國家科技部于 2021年 6 月牽頭成立了跨部門、跨地區(qū)、跨行業(yè)的 “ 國家半導體照明工程協(xié)調(diào)領(lǐng)導小組 ” ，提出了我國實施半導體照明工程的總體思路， 并 結(jié)合制定國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃和第十一個科技五年計劃，研究提出中國半導體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展的總體戰(zhàn)略 6 和實施方案。 5 二、項目組建的必要性 該技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀和國內(nèi) 外研究進展情況 （ 1）中、美、日、歐盟等國紛紛啟動半導體照明計劃 作為半導體光器件發(fā)展最重要的終極目標之一 —— 半導體照明的光源核心部分還是 LED， LED(Light Emitting Diode)又稱發(fā)光二極管，其發(fā)光原理是將電子轉(zhuǎn)換成光子，屬于半導體中的直接發(fā)光和冷性發(fā)光，耗電量僅為相同亮度白熾燈的約 1/8，壽命長達 10 萬小時以上，加上反應(yīng)速度快、體積小、適合量產(chǎn)和二次裝配，故符合輕、薄、短、小及高可靠性的產(chǎn)品應(yīng)用趨勢，已經(jīng)成為日常生活中不可或缺的重要元件。 我公司自 2021 年以來就與該中心、及以該中心為平臺與第 13 研究所的數(shù)位資深專家開展了全方位的合作，該中心也作為最重要的技術(shù)支撐單位參與了我公司一系列國家級、省級重點科技項目的實施。公司還于 2021年被認定為 國家級重點高新技術(shù)企業(yè) ，“ XX 光電”品牌產(chǎn)品獲評為“ XX 省名牌產(chǎn)品”。公司目前注冊資本 4000萬元，到 2021年末，公司總投資規(guī)模、年營銷規(guī)模均已突破 2 億元，而“ XX 光電”品牌產(chǎn)品的銷售則已突破 3 億元。工程技術(shù)研究中心主要從事各種功率類型、各種發(fā)光波長的單色光和混合光 LED 器件的封裝技術(shù)研究、分析與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)應(yīng)用，同時在大功率 LED 應(yīng)用于半導體照明的領(lǐng)域、半導體照明與太陽能和風能結(jié)合應(yīng)用的領(lǐng)域作深入研究。 半導體光器件與照明工程技術(shù)研究中心依托于 XXXX 光電有限公司，共建合作單 位是中國電子科技集團第 13研究所試驗中心（國家半導體器件質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心），并將與省內(nèi)外有關(guān)高校和科研機構(gòu)展開長期的工程化協(xié)作與技術(shù)交流。 沿襲公司創(chuàng)立時以外資企業(yè)管理為基礎(chǔ)建立的嚴謹管理體制，及歷經(jīng) 15年之久市場風雨的考驗和磨練，公司的管理和技術(shù)團隊積累了豐富的專業(yè)經(jīng)驗，核心團隊掌握了 LED 封裝領(lǐng)域國際先進水平的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化技術(shù)。 自 2021年完成改制以來，企業(yè)在煥發(fā)新生、取得高速發(fā)展的同時，一方面致力于以 LED 封裝為主業(yè) 做大做強做全以提升企業(yè)自身的核心競爭力，另一方面高度關(guān)注并積極投身于半導體照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，憑借在該領(lǐng)域較為突出的綜合實力，承擔了半導體光器件與照明應(yīng)用領(lǐng)域一系列的國家級和省級重點項目。 項目建設(shè)地址在位于 XX 市丁卯開發(fā)區(qū)緯一路的 XX 光電新廠區(qū)內(nèi)的研發(fā)中心大樓。 LED 發(fā)光顏色豐富，目前已形成全色系，由于 LED 發(fā)光原理、結(jié)構(gòu)等皆與傳統(tǒng)燈泡不同，依托其固有優(yōu)點，產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于汽車、通訊、消費性電子及工業(yè)儀表等各種不同領(lǐng)域，隨著人們對此產(chǎn)品的逐漸熟悉，應(yīng)用面日漸擴大，已成為信息顯示、交通、特殊照明等方面不可缺的主角，而近年提出的對其應(yīng)用于普通家用照明的半導體照明概念則更是鼓舞人心，引發(fā) LED 產(chǎn)業(yè)成為新一輪的關(guān)注和投資熱點。 （ 2）藍芯產(chǎn)業(yè)化技術(shù)突破帶來了 LED 業(yè)發(fā)展的春天 LED業(yè)的發(fā)展并非一帆風順，我們結(jié)合我公司 15年的從業(yè)歷程對LED 行 業(yè)進行了深入的分析，認為 LED 業(yè)從二十世紀七十年代前后開始發(fā)展到現(xiàn)在基本可分為四個階段： 第一個階段 —— 20世紀 60年代 LED技術(shù)出現(xiàn)到 1985年左右。但其時作為 LED 業(yè)先鋒的日本已經(jīng)有專業(yè)生產(chǎn)組織方式，并在 20 世紀 80 年代前后完成了 向臺灣的技術(shù)輸出和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。這 一階段，臺灣的 LED 業(yè)發(fā)展非常快，其中的封裝業(yè)并且因競爭激烈開始在 20 世紀90 年代初向國內(nèi)轉(zhuǎn)移以謀求降低成本。日、美、德等國則繼續(xù)在高端研究上下工夫。究其原因是：當時 LED 業(yè)長期在發(fā)光顏色的全色化上沒有突破，三基色中只有紅、黃，沒有藍色，導致應(yīng)用受限，而傳統(tǒng)市場經(jīng)過多年發(fā)展后市場空間拓寬的余地在縮小。 第四個階段 —— 1998年前后至今。但各國已具備生產(chǎn)能力的業(yè)者對此相當不以為然，即使日本本土也有住友電工、豐田合成、東芝、夏普等相當部 8 分同業(yè)者認為其策略將使日本在藍光及白光 LED 競爭中逐步被歐美及其他國家的 LED 業(yè)者搶得先機，從而對日本 LED 產(chǎn)業(yè)造成嚴重傷害。產(chǎn)業(yè)規(guī)模上臺灣領(lǐng)先，目前 LED 外延和芯片產(chǎn) 量約占全球 70%以上。 在下游 LED 應(yīng)用業(yè)：因國內(nèi)持續(xù) 升 溫的城市建設(shè)市場拉動，國內(nèi)LED 應(yīng)用市場目前是全球最大規(guī)模的市場，而且絕大部分是本土企業(yè)的自有市場，但最大的問題是市場較混亂、惡性競爭的現(xiàn)象非常普遍，目前國內(nèi)企業(yè)數(shù)量超過 1000家，絕大部分投資規(guī)模較小。 通過以上的分析也可以看出，從推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展的角度講，中游的封裝業(yè)作用非常關(guān)鍵。而根據(jù)產(chǎn)業(yè)化實施、市場應(yīng)用需求開展的科研項目少之又少，造成市場需要的產(chǎn)品得不到開發(fā)，已研制的科研成果得不到及時地轉(zhuǎn)化與應(yīng)用的局面， 技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化實施、市場應(yīng)用的嚴重脫節(jié)。 （ 5）產(chǎn)業(yè)鏈有待完善 我國目前在半導體光器件產(chǎn)業(yè)方面的優(yōu)勢主要在下游發(fā)光二極管的封裝和產(chǎn)品的低端應(yīng)用上，外延材料和芯片技術(shù)基礎(chǔ)較差，這反過來也對封裝和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展形成制約。 其次，良好的散熱設(shè)計是 封裝技術(shù)的重要課題 。為了用光轉(zhuǎn)換型得到白光，日本的日亞化學公司（ Nichia）以 460nm 波長的藍光芯片涂上一層 YAG 熒光粉，利用藍光 LED 照射此熒光物質(zhì)以產(chǎn)生與藍光互補的 555nm 波長的黃色光，再利用透鏡原理將互補的黃光和藍光混合以得到所需的白光。我國臺灣有企業(yè)在 PN 結(jié)二極管中 12 生長量子阱結(jié)構(gòu)，在特定的參數(shù)范圍內(nèi)使量子阱結(jié)構(gòu)發(fā)射出不同能量的光子，調(diào)變出白光。另一方面，發(fā)展此技術(shù)的日亞公司擁有大部分相關(guān)于藍光芯片工藝技術(shù)與黃光 YAG 熒光粉相關(guān)白光 LED 的專利，而日亞公司對于專利是采取寡占市場的態(tài)度，因此對于利用藍光芯片配 合黃光熒光粉生產(chǎn)白光 LED 的廠商都 存在一定風險 。其方法主要是利用實際上不參與配出白光的 UV LED激發(fā)紅、綠、藍三色熒光粉，通過三色熒光粉發(fā)出的三色光配成白光。但是這樣的技術(shù)雖然有種種的優(yōu)點，但是 UV LED 光效偏低，且激發(fā)效率不高。 在上游，盡管有相當部分科研類的論文很樂觀的認為國內(nèi)的 LED晶片技術(shù)只落后國際最高水平 23年，理論依據(jù)是在 1961 年國外最早在實驗室推出 LED 晶片后不到三年，我國也在實驗室制造出了 LED 晶片，而且其后國外每一階段的成果我們也似乎都在不長的時間內(nèi)緊緊跟上了。最典型的莫過于臺灣島內(nèi)的 LED 產(chǎn)業(yè)發(fā)展：臺灣的芯片企業(yè)是在封裝產(chǎn)業(yè)首先形成規(guī)模、形成人才積淀的 14 基礎(chǔ)上成功崛起的，這其中有技術(shù)、人才、市場培育等等多方面的綜合因素。我公司通過近幾年的發(fā)展， 2021年本部實現(xiàn) 含稅價 銷售 億元； 2021年本部銷售 億元，累計各投資分公司業(yè)績和銷售代理處增值業(yè)績，總銷售業(yè)績 近 3 億元。 （ 3）項目實施有利于 半導體照明 業(yè) 上游 技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展 在做大做強封裝的基礎(chǔ)上，我們將積極向 LED 業(yè)上下游延伸。 XX省半導體光器件與照明工程技術(shù)研究中心的功能就是作為凝聚技術(shù)、人才及企業(yè)的重要載體， 為眾多中小企業(yè)提供人才培養(yǎng)、產(chǎn)品設(shè)計、檢測等多 方位服務(wù)， 拉動全省半導體照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高新產(chǎn)品的研發(fā)能力和技術(shù)水平，逐步形成具有顯 著規(guī)模效益、成熟的新型工業(yè)結(jié)構(gòu)體系。 藍色發(fā)光二極管制作工藝上可分為三步：（ 1）發(fā)光晶體（上游產(chǎn)品） 氮化鎵（ GaN）基材料制作；（ 2）管芯（中游產(chǎn)品）制作；（ 3）管芯的封裝。亞太地區(qū)，韓國三星先進技術(shù)研究所最近公布了采用多量子阱技術(shù)的高亮度藍光和綠光 LED 的開發(fā)情況，并預(yù)計近期可以面市。我國總體在 LED 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展低于日本、美國和歐洲各國，也沒有臺灣的發(fā)展規(guī)模。 基于以上的分析，在 我 公司制定的發(fā)展規(guī)劃中，研發(fā)、技改和擴產(chǎn)項目的實施都是以照明應(yīng)用和微型化封裝為中心，而本項目的建設(shè)和實施總體上也是以 LED 照明應(yīng)用技術(shù)的實現(xiàn)和封裝器件的 SMD 技術(shù)為兩大主線。 LED發(fā)光顏色豐富，目前已形成全色系，但對于一般照明而言 ,人 18 們更需要白色的 LED。產(chǎn)品使用標準引線支架裝配 GaN 或 InGaN 藍色芯片，然后同時通過對藍色芯片的防靜電加工和低溫壓焊，在用高透光率的環(huán)氧樹脂灌封前，按照所用藍色芯片的發(fā)光波長選用與其匹配的黃磷與適當比例的 ML 粉（根據(jù)用途的不同，對色溫值要求低的產(chǎn)品，還將添加含硫化物的紅色熒光粉）進行調(diào)配后在藍色芯片上用自主設(shè)計研制的旋轉(zhuǎn)式點膠頭進行涂敷，通過精確控制對芯片的包封程度，獲得色度極佳的白光 LED。 由于 LED 芯片輸入功率的不斷提高，對大功率高亮度 LED 的封裝技術(shù)提出了更高的要求。 在封裝過程中 LED 照明光源需要解決如下 二 個環(huán)節(jié)的散熱問題：一是芯片到封裝基板的散熱；二是封裝基板到外部冷卻裝置的導熱。 封裝材料制備選擇技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面，我們在芯片下部加銅或鋁質(zhì)熱沉并采用半包封結(jié)構(gòu)，加速散熱來降低器件的熱阻；在器件的內(nèi)部填充透明度高的柔性硅橡膠，防止出現(xiàn)變黃現(xiàn)象和膠體因溫度驟然變化導致器件開路；零件材料也應(yīng)充分考慮其導熱、散熱特性，以獲得良好的整體熱特性。同時， SMD 微型 LED 在常規(guī)領(lǐng)域也是 LED 器件發(fā)展中最具潛力的產(chǎn)品，與常規(guī)器件相比體積超薄短小、視角大、穩(wěn)定性高，在小電流下工作一般 10mA有足 夠亮度，可節(jié)省便攜式產(chǎn)品的耗電量，適用于手機或其他便攜式微電子產(chǎn)品，亮度分級后更可用于室內(nèi)全彩顯示屏和汽車內(nèi)飾照明等應(yīng)用。 這兩類產(chǎn)品與目前常規(guī)發(fā)光二極管相比共同的優(yōu)點是：尺寸小， 21 規(guī)格品種豐富，貼片安裝不影響 PCB 的強度及布線精度；引腳不需焊接，保證了器件的可靠 性；卷帶包裝，適合于 SMT自動化生產(chǎn)線作業(yè)，生產(chǎn)效率高。 LED 信號指示燈 是直接封裝的特殊照明燈產(chǎn)品 的 代表 ，也是 這 一類 應(yīng)用的重要代表。 （ 4） 太陽能半導體照明一體化技術(shù)的 工藝路線與技術(shù)特點 太陽能和半導體照明是 21 世紀全球兩大熱點技術(shù)，都有著廣闊的發(fā)展空間。這兩者的直接匹配將這兩部分的轉(zhuǎn)換損耗降為零，而且 太陽能電池組件可通過串、并聯(lián)任意組合得到實際需要的電壓，也不存在變壓的問題。 ★創(chuàng)新設(shè)計太陽能半導體路燈控制器、及根據(jù)應(yīng)用地的地理條件確定太陽電池板傾角，提高了系統(tǒng)的可靠性。 (2)脈寬調(diào)制 (PWM) 方式 —— 應(yīng)用 LED 響應(yīng)時間極短、一般只有幾納秒至幾十納秒的特性，適合于頻繁開關(guān)以及高頻運作場合，可以方便地通過周期性的改變脈沖寬度、亦即控制占空比的方式來實現(xiàn)對 LED 亮度的調(diào)節(jié)，例如要將亮度減半，只需在 50%的占空周期內(nèi)提供電流就可以實現(xiàn)。 微處理器芯片采用 PHILIPS 的 P87LPC768，它有 4路 10 位脈寬調(diào)制器 (PWM)通道和 4 路 8 位 APD轉(zhuǎn)換器通道，能夠很好的實現(xiàn)設(shè)計功能。而由于 LED 具有的長壽命、無污染、低功耗的特性，未來 LED還將逐步替代熒光燈、白熾燈成為下一代綠色照明光源，室內(nèi)照明將是 LED 最具市場規(guī)模和發(fā)展?jié)摿Φ膽?yīng)用市場。 2）汽車用燈：在 LED 普通照明技術(shù)尚未成熟前，車用市場是最被看好的 LED 市場， 2021 年全球車用 LED 市場規(guī)模達 30 億美元。據(jù)報道，全世界2021 年 LED 在背光源上的用量達到 240 億只，未來幾年內(nèi)僅背光源領(lǐng)域?qū)?LED 的需求將超過百億元。全球的交通信號燈全都換成 LED 會有 40 億顆的市場需求，采用 LED 信號燈既節(jié)能，可靠性又高，所以在全國范圍內(nèi)，交通信號燈正在逐步更新?lián)Q代，而且推廣的速度很快，市場需求量很大，是個很好的市場機會。由于全球照明產(chǎn)品的使用數(shù)以千億計，隨著環(huán)保、節(jié)能等觀念的深入人心，大功率白光 LED 產(chǎn)業(yè)化技術(shù)得到突破后，照明換燈所帶來的市場機會將不亞于全球計算機市場的規(guī)模，屆時 LED 將成為最耀眼的明星產(chǎn)業(yè)。 （ 3）項目成果在我省產(chǎn)業(yè)化的形式 通過本