【正文】 問題。圍繞封裝中的共性技術(shù)難點，本項目在封裝材料、封裝工藝、封裝結(jié)構(gòu)和可靠性測試四個方面開展了卓有成效的研究工作，對封裝中的關(guān)鍵問題有了初步的研究成果。先后發(fā)表研究論文 10余篇，申請國內(nèi)外專利 24項，在國內(nèi)外具有廣泛的影響。主要研究成果包括： LED封裝結(jié)構(gòu)模擬設(shè)計通過理論研究，提出大功率 LED封裝必須在芯片設(shè)計和封裝設(shè)計過程中，盡可能采用工藝較少的封裝形式（Packageless Packaging） ，同時簡化封裝結(jié)構(gòu)，盡可能減少熱學(xué)和光學(xué)界面數(shù)，以降低封裝熱阻，提高出光效率。同時，利用光學(xué)軟件，對反光杯的尺寸，熒光粉厚度、配比、位置，光學(xué)透鏡的形狀進行了優(yōu)化設(shè)計，并開展了實驗進行驗證。所封裝出的大功率白光 LED色溫 5000～7000K，顯色指數(shù) 85，光效國內(nèi)領(lǐng)先，如圖54。圖 54 單芯片 LED封裝模塊光譜圖 LED封裝材料和封裝工藝研究采用基于共晶鍵合的芯片固晶工藝，研究了在多芯片 COB封裝技術(shù)中采用鋁基、銅基 MCPCB板和陶瓷基板的 LED封裝工藝，如圖 55至 57。LED 綠色照明系列產(chǎn)品建廠可行性研究報告 27 圖 55 封裝好的 22 LED陣列模塊 圖 56帶散熱器的 LED模塊照明系統(tǒng) 圖 57 帶散熱器的 25W多芯片 LED模組臺灣某光電科技有限公司研發(fā)中心開發(fā)了大功率 LED封裝散熱技術(shù)，該技術(shù)基于微加工和氣密封裝的雙層微噴冷卻系統(tǒng)，解決了超大功率 LED光源的散熱難題。該技術(shù)主要是通過微噴主動散熱技術(shù)有效解決超大功率LED散熱問題，系統(tǒng)采用沖擊換熱，換熱系數(shù)大，換熱效果好，特別對高密度 LED組能有效降溫，系統(tǒng)采用主動系統(tǒng)，封閉的內(nèi)循環(huán)冷卻方式，控制比較靈活，可根據(jù)需要任意方向設(shè)置，適用在 LED工況經(jīng)常變化的場合進行冷卻。大幅度降低 LED芯片結(jié)溫和材料老化速度，延長光衰時間。圖 58為超大功率 LED光源的散熱系統(tǒng)原理圖和試驗裝置。研究過程中 LED結(jié)點附近溫度采用 T型熱電偶測量，并對上述散熱系統(tǒng)進行了大量的實驗研究，部分實驗結(jié)果如圖 59所示。硅膠反光杯LED 芯片LED 綠色照明系列產(chǎn)品建廠可行性研究報告 28 圖 58 本項目組提出的封閉微噴散熱系統(tǒng)圖 59 實驗測試部分結(jié)果在上述技術(shù)的基礎(chǔ)上，前期研發(fā)中心的專家將該高效散熱系統(tǒng)應(yīng)用于研制的 220W大功率 LED光源和 1500W 超大功率 LED超強光源，如圖8－11。其中，1500W LED光源為目前世界上最大功率的 LED光源，由于其良好的性能和超大功率。 圖 510 220W 大功率 LED光源 圖 511 1500W超大功率 LED光源LED 綠色照明系列產(chǎn)品建廠可行性研究報告 29 開展大功率 LED可靠性研究，對全球著名半導(dǎo)體照明企業(yè)(Lumileds、CREE、Seoul Semiconductor等)、國內(nèi)領(lǐng)先的 LED企業(yè)（Everlight、量子光電等）和實驗室自己研制的大功率 LED進行了700mA/1000小時強化老化測試、85℃/85RH 加速實驗、700mA/65℃/65RH加速實驗等可靠性實驗（如圖 512所示） ，建模分析了不同失效模式對LED性能的影響（包括濕熱在復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)力擴散模型） ，初步探究了LED中產(chǎn)生各種失效的物理機理，并針對性地對大功率 LED封裝制造中的關(guān)鍵工藝提出了改進。 圖 512 各種大功率 LED 模塊強化老化評估本項目組建立了 LED熱應(yīng)力、濕應(yīng)力、光傳輸和熱傳導(dǎo)耦合模型，利用有限元分析和蒙特卡羅（Monte Carlo）光線追跡的模擬方法，對各種缺陷情況進行了模擬分析，模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)在 LED芯片與散熱基座連接界面局部區(qū)域存在應(yīng)力集中點，容易產(chǎn)生脫層或空隙，這將會大大增加整個LED封裝模塊的熱阻，當空隙達到 30%時，熱阻將達到原來的 5倍以上，芯片區(qū)域溫度升高，從而降低 LED芯片的內(nèi)量子效率，減少出光（如圖 513所示） 。同時，在 LED芯片表面與熒光粉層界面或熒光粉層與硅膠界面的局部區(qū)域受濕氣影響也存在應(yīng)力集中點，會產(chǎn)生脫層或氣泡，這會對LED的光能量輸出產(chǎn)生影響，使輸出光能量不到原來的 80%（如圖 514所示） 。LED 綠色照明系列產(chǎn)品建廠可行性研究報告 30 圖 513 LED芯片與基座間脫層大小與熱阻的關(guān)系圖 514 LED封裝模塊不同位置產(chǎn)生脫層大小與出光效率的關(guān)系167。大功率白光 LED封裝技術(shù)是臺灣某光電科技有限公司大功率 LED照明產(chǎn)業(yè)化最關(guān)鍵的技術(shù)，涉及光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、機械、材料、半導(dǎo)體等多學(xué)科。該技術(shù)的目的是實現(xiàn)白光 LED照明低熱阻、高光效、長壽命的關(guān)鍵等影響封裝性能的各種因素，通過模擬、設(shè)計、實驗驗證、工藝改進等手段，突破大功率白光 LED封裝的關(guān)鍵技術(shù)?；谝陨险J識，本項目主要關(guān)鍵技術(shù)包括：（1）運用光學(xué)技術(shù)，利用透鏡原理實現(xiàn)光斑控制，同時確保出光效率；（2）對熱阻進行優(yōu)化設(shè)計，確保散熱效果；（3）運用結(jié)構(gòu)設(shè)計分析和工藝技術(shù)，提高產(chǎn)品安全度和水密封效果。LED 綠色照明系列產(chǎn)品建廠可行性研究報告 31 本項目的創(chuàng)新點包括：通過采用具有微結(jié)構(gòu)的基板、熱沉和高導(dǎo)熱的界面材料，開發(fā)出低熱阻大功率 LED封裝技術(shù)和工藝；通過設(shè)計新型的多層 LED封裝結(jié)構(gòu)，開發(fā)出高光效、高色度均勻性的LED封裝技術(shù)；通過加速試驗研究 LED封裝的失效機理，分析導(dǎo)致 LED器件失效的主要因素，開發(fā)出高可靠性、長壽命的 LED封裝技術(shù)，并提出一種 LED封裝可靠性快速測試與評估方法；基于系統(tǒng)封裝（SiP）和主/被動散熱技術(shù)，開發(fā)出具有高集成度的多芯片白光 LED模組。167。 主要設(shè)備方案臺灣某光電科技有限公司已先后進行多次技術(shù)改造，生產(chǎn)技術(shù)已具有一定的基礎(chǔ)。故本次技改,將在原有的基礎(chǔ)上，引進了相類似的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備及先進的生產(chǎn)技術(shù)。引進生產(chǎn)設(shè)備 1269臺（套） ，使用人民幣約 12022萬元。本項目設(shè)備一覽表如表 5－1。 表 5－1 生產(chǎn)設(shè)備一覽表 單位：萬元序號 設(shè)備名稱 數(shù)量(臺) 單價(萬元) 　金額1 電漿清洗機 5 2 全自動高速銀漿固晶機 9 3 自動固晶機 10 4 全自動銀漿固晶機 10 5 泛用型高速固晶機 9 6 全自動銀漿固晶機 9 7 高性能金線焊接機 14 8 全自動金球焊線機 9 9 自動焊線焊接機 14 10 自動金線球焊接機 14 46211 自動金線球焊線機 9 LED 綠色照明系列產(chǎn)品建廠可行性研究報告 32 12 高速 LED鋁線焊機 13 13 差示掃描量熱儀 5 14 涂布自動手 9 15 點膠機 9 16 High Power 自動測試分類機 5 17 Lamp LED自動測試分類機 11 18 Piranha LED 自動測試分類機 9 19 片式元器件高速分選機 5 20 Top View SMD 自動測試機 14 21 SMD 自動包裝機 14 22 片式元器件自動測試包裝機 5 23 全自動精密點膠機 24 18 43224 光電色測試儀 14 4925 數(shù)字精密電源 39 26 恒溫恒濕試驗機 49 6 29427 高低溫循環(huán)試驗機 24 10 24028 高低溫沖擊試驗機 14 30 42029 大功率 LED光色電半自動分光機 24 30 空壓機 14 11931 精密氣壓式手動點膠機 79 32 半自動灌膠機 59 33 自動灌膠機 39 20 78034 手動動焊線機 90 2 18035 手動焊線機 50 2 10036 半自動食人魚灌膠機 24 10 24037 壓 PIN機 25 1 2538 精密熱風烤箱 292 39 自動焊線機 22 15 33040 手動焊線機 35 1 3541 測試機 20 1 2042 自動灌膠機 40 2 8043 測試機 68 1 68合計 1269 　 12022167。 工程方案項目總資金人民幣 20220萬元，其中建設(shè)投資 15000萬元，流動資金人民幣 5000萬元。本項目建設(shè)用地約 33350平方米，其中新建生產(chǎn)車間、倉庫、行政辦公樓、產(chǎn)品展示大廳、員工宿舍、食堂，共計建筑面積LED 綠色照明系列產(chǎn)品建廠可行性研究報告 33 20220米,建成后主要從事 LED產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn),封裝，建成后確保符合生產(chǎn)要求。其他附屬設(shè)施及企業(yè)綠化等,共占地約 6500平方米。本項目需要少量的水電、消防、降溫等配套安裝工程。具體可見第七章總圖運輸與公用輔助工程的內(nèi)容。第六章 主要原材料和能源供應(yīng)167。 主要原材料供應(yīng)本項目產(chǎn)品使用的原材料來源通過國內(nèi)外市場采購。原材料主要是芯LED 綠色照明系列產(chǎn)品建廠可行性研究報告 34 片（約占材料成本的 6070%） 、支架及透鏡（約占材料的 2030%） 。芯片以美國 CREE、BRIDGELUX、SEMILEDS，德國 orsram、臺灣晶元，國內(nèi)三安、路美、晶能、士蘭、華光等生產(chǎn)商為主；支架、透鏡、鋼材及其他輔助材料以國內(nèi)采購為主，市場供應(yīng)充裕，完全能夠滿足本項目的需求。167。 能源供應(yīng)本項目所需主要能源是水、電。項目用水由某市自來水廠供應(yīng)。電由某高新區(qū)供電公司供應(yīng)。項目單位擬投入一定資金用于水電配套設(shè)施建設(shè)，以滿足項目生產(chǎn)生活使用的需要。167。 主要原材料、能源價格及年需要量1. 原輔材料項目產(chǎn)品使用的原材料主要是芯片、支架及透鏡、芯片、支架、透鏡、鋼材及環(huán)氧樹脂等輔助材料。年需要主要原附材料見表 61：表 61： 主要原材料單位成本價格原輔材料 來源 年用量 單價 金額芯片 國內(nèi)/臺灣 40000萬只 4800萬元支架 國內(nèi)采購 40000萬只 1000萬元透鏡 國內(nèi)采購 1000萬只 2元 2022萬元環(huán)氧樹脂及其他 國內(nèi)采購 　 　 合計 　 81000萬只 2. 能源價格本項目所需能源是電、水，由于生產(chǎn)能力擴大，各項能源需求量均要增加，執(zhí)行政府指導(dǎo)價。見下表 6－2：LED 綠色照明系列產(chǎn)品建廠可行性研究報告 35 表 62: 主要能源價格序號 名稱 來源 用量 單價 金額1 電 市政 300萬千瓦時 2 水 市政 2萬噸 3 合計 259項目實施后，生產(chǎn)能力大幅提高，對于原材料和能源的要求都相應(yīng)有一定的提高。達產(chǎn)年預(yù)計項目主要原材料、輔料共計 。所需能源動力達產(chǎn)年需 259萬元。第七章 總圖運輸與公用輔助工程167。 總圖布置167。本項目充分利用項目單位原有設(shè)施，不改變原來總圖設(shè)計。原來總圖設(shè)計根據(jù)建設(shè)場地的地形、地質(zhì)、氣象等條件，本著有利于生產(chǎn)，方便管LED 綠色照明系列產(chǎn)品建廠可行性研究報告 36 理，確保安全，節(jié)約用地的原則，綜合考慮消防、環(huán)保、衛(wèi)生等要求，并嚴格按照《工業(yè)與民用建筑設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定及國家和地方的有關(guān)安全法令、法規(guī)的要求進行設(shè)計布置。167。 場內(nèi)外運輸1. 場內(nèi)外運輸本項目場內(nèi)運輸也極其便利。生產(chǎn)區(qū)與生活行政區(qū)分開布置，方便生產(chǎn)生活不相干擾和便于管理。2. 場內(nèi)外運輸方式（1）生產(chǎn)物資（主要是：原料和輔料等）及維修用備品備件，擬采取由銷售方負責送至廠內(nèi)或依靠社會運力承擔方式解決。（2）廠內(nèi)道路廠內(nèi)道路圍繞生產(chǎn)廠區(qū)核心及貨物便于送進倉庫，設(shè)置廠區(qū)環(huán)形主車道；其余道路設(shè)置以方便手推車從倉庫取料，送至生產(chǎn)車間各部分，及方便維修人員、檢驗人員工作為宜。167。 公用輔助工程167。（1） 《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》 （GB500152022） ；（2） 《建筑設(shè)計防火規(guī)范》 （GBJ16—87） （2022 年修訂版） ；（3） 《室外給水設(shè)計規(guī)范》 （GB 500132022） ；（4） 《室外排水設(shè)計規(guī)范》 （GB 500142022） ；（5） 《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》 （GB5005095） ；（6）工藝、建筑等專業(yè)條件及給排水現(xiàn)狀條件。2. 供水原則LED 綠色照明系列產(chǎn)品建廠可行性研究報告 37 （1）本項目的供水目標是及時、足量，保證生產(chǎn)的連續(xù)進行，不因供水不足而停產(chǎn)。（2）本項目的生產(chǎn)用水和生活用水實行分管供應(yīng)。（3）本項目的生產(chǎn)用水采用一路供水。消防用水設(shè)施按現(xiàn)行的國家標準《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的要求進行布置，本項目需自行設(shè)置消防水泵站、消防水池。（4）本項目的用水需設(shè)置計量表，對用水量進行管理控制。（5）給水系統(tǒng)的設(shè)置按保證放盡存水原則配置。3. 給水系統(tǒng)（1）水源本項目水源為市政自來水。（2）冷水給水系統(tǒng)。生產(chǎn)、生活用水均由市政自來水直接供給，市政自來水的壓力在～，可滿足需求。（3）給水管管材與接口生活給水管采用硬聚氯乙烯給水管，部分給水管采用溶劑粘接型承口配件及直管式管材或彈性密封圈連接型承口配件及承插口管材。4. 排水系統(tǒng)（1）排水體制排水體制采用分流制，即分生產(chǎn)、生活污水和雨水三個排放體制。（2）污水系統(tǒng)污水排入污水檢查井，經(jīng)化糞池處理后方能排入城市下水道。（3）雨水系統(tǒng)屋面雨水經(jīng)雨水斗、雨水立管排入地面雨水口或檢查井，地面雨水經(jīng)雨水口、檢查井排入浴水管道，最后排入廠區(qū)已建好的總雨水管道。（4）排水管管材LED 綠色照明系列產(chǎn)品建廠可行性研究報告