【正文】 分析本項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)期為10年，運(yùn)營(yíng)期計(jì)算以主要機(jī)器設(shè)備為基礎(chǔ)，根據(jù)公司會(huì)計(jì)政策，主要機(jī)器設(shè)備折舊年限為10年，因此本項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)期為10年。經(jīng)可行性研究分析，項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)后實(shí)現(xiàn)年均產(chǎn)值3000萬(wàn)元。投資收益及投資回收期為：投資收益及投資回收期（年）= 投資總額/（年利稅+年折舊）= 2100/（++）=本項(xiàng)目形成LED 節(jié)能照明所用發(fā)光器件各類型LED燈珠3000萬(wàn)只/年的產(chǎn)能規(guī)模，主要用于公司生產(chǎn)LED燈具，多余部分外銷。二、社會(huì)效益分析新疆決心打造新“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”核心區(qū)，發(fā)揮撬動(dòng)亞歐經(jīng)濟(jì)支點(diǎn)作用， “一核兩極”總體布局框架正在從一個(gè)戰(zhàn)略構(gòu)想向著發(fā)展規(guī)劃和現(xiàn)實(shí)轉(zhuǎn)變。項(xiàng)目建成后不僅能占領(lǐng)中國(guó)內(nèi)地與中、西、南亞兩個(gè)13億人的巨大市場(chǎng)，而且對(duì)于國(guó)家向西開(kāi)放具有重要意義。通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施可以加快推進(jìn)新疆地區(qū)LED產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，改善產(chǎn)業(yè)合理布局，加快區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，增強(qiáng)區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，發(fā)揮新疆地區(qū)作為“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”核心區(qū)的作用，為新疆地區(qū)“五個(gè)中心、三基地一通道”的規(guī)劃提供重要支撐。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)LED燈具生產(chǎn)的本地化，減少運(yùn)輸成本，節(jié)約經(jīng)營(yíng)時(shí)間，使LED產(chǎn)品的利潤(rùn)最大化，在國(guó)內(nèi)外搶先占據(jù)巨大的銷售先機(jī)，有力推動(dòng)本地LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，帶動(dòng)整個(gè)LED產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)水平和創(chuàng)新能力，促進(jìn)我區(qū)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。項(xiàng)目申請(qǐng)單位新疆某光電技術(shù)有限公司針對(duì)新疆及中亞特殊地理環(huán)境對(duì)LED光源的特殊要求，在LED芯片封裝的散熱設(shè)計(jì)、燈具散熱器做針對(duì)性的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高燈具的發(fā)光效率和壽命，研制大功率LED照明燈具。滿足了城市道路照明、戶外照明對(duì)光源的功率大、壽命長(zhǎng)、成本低的需求，提高新疆半導(dǎo)體照明企業(yè)的技術(shù)水平和創(chuàng)新能力，加快了新疆LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。（1）引進(jìn)和培養(yǎng)一批科技研發(fā)人才，完善人才結(jié)構(gòu)，為社會(huì)提供一定數(shù)量的就業(yè)崗位。（2）部分產(chǎn)品替代進(jìn)口，并可提供出口，創(chuàng)造外匯收入。（3）為發(fā)展節(jié)能照明產(chǎn)品與可持續(xù)發(fā)展方面起到示范作用。（4）促進(jìn)我區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，形成初具規(guī)模的產(chǎn)業(yè)集群。五、項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化（研究開(kāi)發(fā)）實(shí)施方案 （一）技術(shù)方案技術(shù)來(lái)源及先進(jìn)性主要包括項(xiàng)目前期研發(fā)及技術(shù)準(zhǔn)備情況，采用的新技術(shù)和新工藝，生產(chǎn)方法，工藝流程（圖），項(xiàng)目前期科技成果（新產(chǎn)品）鑒定情況和獲獎(jiǎng)情況。LED封裝的功能主要包括：機(jī)械保護(hù)，以提高可靠性；加強(qiáng)散熱，以降低晶片結(jié)溫，提高LED性能。LED封裝工藝包括固晶參數(shù)工藝、焊線參數(shù)工藝、封膠參數(shù)工藝、烘烤參數(shù)工藝、分光分色工藝等LED封裝方法、材料、結(jié)構(gòu)和工藝的選擇主要由晶片結(jié)構(gòu)、光電/機(jī)械特性、具體應(yīng)用和成本等因素決定；LED封裝除了保護(hù)內(nèi)部LED芯片外，還兼具LED芯片與外部作電氣連接、散熱等功能。過(guò)去由于LED輸出功率較小，因此使用傳統(tǒng)FR4等玻璃環(huán)氧樹(shù)脂封裝基板，并不會(huì)造成太大的散熱問(wèn)題，但應(yīng)用于照明用的高功率LED，其發(fā)光效率約為20%~30%左右，雖芯片面積相當(dāng)小，整體消費(fèi)電力也不高，不過(guò)單位面積的發(fā)熱量卻很大。一般來(lái)說(shuō)，樹(shù)脂基板的散熱，，多改用金屬或陶瓷高散熱基板進(jìn)行封裝，主要原因是，基板的散熱性直接影響LED壽命與性能，LED芯片及封裝向大功率方向發(fā)展，在大電流下產(chǎn)生比φ5mm LED大10~20倍的光通量，必須采用有效的散熱與不劣化的封裝材料解決光衰問(wèn)題，因此，管殼及封裝是其關(guān)鍵技術(shù)，將已封裝的大功率LED產(chǎn)品組裝在一個(gè)帶有鋁夾層的金屬芯PCB板上，形成功率密度型LED，PCB板作為器件電極連接的布線使用，鋁芯夾層則可作為熱襯使用，以獲得較高的光通量和光電轉(zhuǎn)換效率。此外，封裝好的SMDLED體積很小，可靈活地組合起來(lái)，構(gòu)成模塊型、導(dǎo)光板型、聚光型、反射型等多姿多彩的照明光源。大功率LED光源模組由于結(jié)構(gòu)和工藝復(fù)雜，并直接影響到LED的使用性能和壽命。由于目前LED光源模組的電光能量轉(zhuǎn)換效率約為20% ，即80% 的能量將轉(zhuǎn)化為熱能。在GaN基功率型LED中，由于Ⅲ族氮化物的P型摻雜受限于Mg受主的溶解度和空穴的較高激活能，熱量特別容易在P型區(qū)域中產(chǎn)生。如果熱量集中在尺寸很小的芯片內(nèi)，會(huì)使芯片溫度升高，引起熱應(yīng)力分布不均、芯片發(fā)光效率和熒光粉轉(zhuǎn)換效率下降。當(dāng)溫度超過(guò)一定值時(shí)，器件失效率呈指數(shù)規(guī)律升高。因此在芯片制作和封裝設(shè)計(jì)方面要設(shè)法降低熱阻，以保證功率型LED能高效且可靠地工作。LED器件的溫度一般低于200℃ ，其熱輻射非常弱。同時(shí)由于封裝結(jié)構(gòu)和材料的因素，芯片側(cè)表面和上表面的散熱能力極差。因此，LED產(chǎn)生的熱量絕大部分是通過(guò)熱傳導(dǎo)的方式傳到芯片底部的熱沉，再以熱對(duì)流的方式耗散掉。圖9 LED燈珠熱阻結(jié)構(gòu)示意圖關(guān)于LED封裝基板散熱分成兩大部分：LED芯片至封裝體的熱傳導(dǎo)，及封裝體至外部的熱傳達(dá)。使用高熱傳導(dǎo)材時(shí)，封裝內(nèi)部的溫差會(huì)變小，此時(shí)熱流不會(huì)呈局部性集中，LED芯片整體產(chǎn)生的熱流，呈放射狀流至封裝內(nèi)部各角落，所以利用高熱傳導(dǎo)材料，可提高內(nèi)部的熱擴(kuò)散性。采用單芯片功率型封裝時(shí)，將正面出光的LED芯片直接焊接在熱襯上，或?qū)⒈趁娉龉獾腖ED芯片先倒裝在具有焊料凸點(diǎn)的硅載體上，然后再將其焊接在熱襯上，使大面積芯片在大電流下工作的熱特性得到改善。這種封裝對(duì)于取光效率、散熱性能和電流密度的設(shè)計(jì)都是最佳的。此種新型封裝結(jié)構(gòu)的熱阻低，一般僅為14℃/W，可減小至常規(guī)LED的1/20?？煽啃愿?。內(nèi)部填充穩(wěn)定的柔性膠凝體，在40~120℃時(shí)，不會(huì)因溫度驟變產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力使金絲和框架引線斷開(kāi)。用這種硅橡膠作為光耦合的密封材料，不會(huì)出現(xiàn)普通光學(xué)環(huán)氧樹(shù)脂那樣的變黃現(xiàn)象，金屬引線框架也不會(huì)因氧化而臟污。在反射杯和透鏡的最佳設(shè)計(jì)使輻射可控，光學(xué)效率最高。在應(yīng)用中可將它們組裝在一個(gè)帶有鋁夾層的電路板（鋁芯PCB板）上，電路板作為器件電極連接的布線用，鋁芯夾層則可作為功率型LED的熱襯。這樣不僅可獲得較高的光通量，而且還具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率。當(dāng)采用多芯片功率型封裝時(shí)，用鋁板作為熱襯，并使芯片的鍵合引線通過(guò)在襯底上做成的兩個(gè)接觸點(diǎn)與正極和負(fù)極連接。根據(jù)所需輸出光功率的大小來(lái)確定襯底上排列管芯的數(shù)目，組合封裝的超高亮度芯片包括AlGaInN和AlGaInP，它們的發(fā)射光可為單色、彩色（RGB）、白色（由RGB三基色合成或由藍(lán)色和黃色二元合成）。最后采用高折射率的材料按照光學(xué)設(shè)計(jì)形狀進(jìn)行封裝，不僅取光效率高，而且還能夠使芯片和鍵合的引線得到保護(hù)。由40個(gè)AlGaInP(AS)芯片組合封裝的LED的流明效率為20lm/W。采用RGB三基色合成白光的組合封裝模塊，當(dāng)混色比為0：43（R）0：48（G）：(B)時(shí)，光通量的典型值為100lm，CCT標(biāo)準(zhǔn)色溫為4420K。由此可見(jiàn)，這種采用常規(guī)芯片進(jìn)行高密度組合封裝的功率型LED可以達(dá)到較高的亮度水平，具有熱阻低、可在大電流下工作和光輸出功率高等特點(diǎn)。本項(xiàng)目散熱技術(shù)路線：封裝時(shí)連接芯片部分采用銅基或銀基熱襯，再將該熱襯連接在鋁基散熱器上，采用階梯型導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，利用銅或銀的高導(dǎo)熱率將芯片產(chǎn)生的熱量高效地傳遞給鋁基散熱器，再通過(guò)鋁基散熱器將熱量散出（通過(guò)風(fēng)冷或熱傳導(dǎo)方式散出）。這種做法的優(yōu)點(diǎn)是：充分考慮散熱器的性價(jià)比，將不同特點(diǎn)的散熱器結(jié)合在一起，做到高效散熱并使成本控制合理化。本項(xiàng)目的工藝流程如下： 芯片檢驗(yàn) 鏡檢：材料表面是否有機(jī)械損傷及麻點(diǎn)麻坑（lockhill芯片尺寸及電極大小是否符合工藝要求 電極圖案是否完整 擴(kuò)片 由于LED芯片在劃片后依然排列緊密間距很?。ǎ焕诤蠊ば虻牟僮?。我們采用擴(kuò)片機(jī)對(duì)黏結(jié)芯片的膜進(jìn)行擴(kuò)張。也可以采用手工擴(kuò)張，但很容易造成芯片掉落浪費(fèi)等不良問(wèn)題。 點(diǎn)膠 在LED支架的相應(yīng)位臵點(diǎn)上銀膠或絕緣膠。（對(duì)于GaAs、SiC導(dǎo)電襯底，具有背面電極的紅光、黃光、黃綠芯片，采用銀膠。對(duì)于藍(lán)寶石絕緣襯底的藍(lán)光、綠光LED芯片，采用絕緣膠來(lái)固定芯片。）工藝難點(diǎn)在于點(diǎn)膠量的控制，在膠體高度、點(diǎn)膠位臵均有詳細(xì)的工藝要求。由于銀膠和絕緣膠在貯存和使用均有嚴(yán)格的要求，銀膠的醒料、攪拌、使用時(shí)間都是工藝上必須注意的事項(xiàng)。 備膠 和點(diǎn)膠相反，備膠是用備膠機(jī)先把銀膠涂在LED背面電極上，然后把背部帶銀膠的LED安裝在LED支架上。備膠的效率遠(yuǎn)高于點(diǎn)膠，但不是所有產(chǎn)品均適用備膠工藝。 刺片 將擴(kuò)張后LED芯片（備膠或未備膠）安臵在刺片臺(tái)的夾具上，LED支架放在夾具底下，在顯微鏡下用針將LED芯片一個(gè)一個(gè)刺到相應(yīng)的位臵上。手工刺片和自動(dòng)裝架相比有一個(gè)好處，便于隨時(shí)更換不同的芯片，適用于需要安裝多種芯片的產(chǎn)品。 自動(dòng)裝架 自動(dòng)裝架結(jié)合了沾膠（點(diǎn)膠）和安裝芯片兩大步驟，先在LED支架上點(diǎn)上銀膠（絕緣膠），然后用真空吸嘴將LED芯片吸起移動(dòng)位臵，再安臵在相應(yīng)的支架位臵上。自動(dòng)裝架在工藝上主要要熟悉設(shè)備操作編程，同時(shí)對(duì)設(shè)備的沾膠及安裝精度進(jìn)行調(diào)整。在吸嘴的選用上盡量選用膠木吸嘴，防止對(duì)LED芯片表面的損傷，特別是藍(lán)、綠色芯片必須用膠木的。因?yàn)殇撟鞎?huì)劃傷芯片表面的電流擴(kuò)散層。 燒結(jié) 燒結(jié)的目的是使銀膠固化，燒結(jié)要求對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)控，防止批次性不良。 銀膠燒結(jié)的溫度一般控制在150℃，燒結(jié)時(shí)間2小時(shí)。根據(jù)實(shí)際情況可以調(diào)整到170℃，1小時(shí)。絕緣膠一般150℃，1小時(shí)。銀膠燒結(jié)烘箱的必須按工藝要求隔2小時(shí)（或1小時(shí)）打開(kāi)更換燒結(jié)的產(chǎn)品，中間不得隨意打開(kāi)。燒結(jié)烘箱不得再其他用途，防止污染。 壓焊 壓焊的目的將電極引到LED芯片上，完成產(chǎn)品內(nèi)外引線的連接工作。LED的壓焊工藝有金絲球焊和鋁絲壓焊兩種。右圖是鋁絲壓焊的過(guò)程，先在LED芯片電極上壓上第一點(diǎn)，再將鋁絲拉到相應(yīng)的支架上方，壓上第二點(diǎn)后扯斷鋁絲。金絲球焊過(guò)程則在壓第一點(diǎn)前先燒個(gè)球，其余過(guò)程類似。壓焊是LED封裝技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，工藝上主要需要監(jiān)控的是壓焊金絲（鋁絲）拱絲形狀，焊點(diǎn)形狀，拉力。 封膠 LED的封裝主要有點(diǎn)膠、灌封、模壓三種?；旧瞎に嚳刂频碾y點(diǎn)是氣泡、多缺料、黑點(diǎn)。設(shè)計(jì)上主要是對(duì)材料的選型，選用結(jié)合良好的環(huán)氧和支架。（一般的LED無(wú)法通過(guò)氣密性試驗(yàn)） （1）點(diǎn)膠： TOPLED和SideLED適用點(diǎn)膠封裝。手動(dòng)點(diǎn)膠封裝對(duì)操作水平要求很高（特別是白光LED），主要難點(diǎn)是對(duì)點(diǎn)膠量的控制，因?yàn)榄h(huán)氧在使用過(guò)程中會(huì)變稠。白光LED的點(diǎn)膠還存在熒光粉沉淀導(dǎo)致出光色差的問(wèn)題。 （2）灌膠封裝 LampLED的封裝采用灌封的形式。灌封的過(guò)程是先在LED成型模腔內(nèi)注入液態(tài)環(huán)氧，然后插入壓焊好的LED支架，放入烘箱讓環(huán)氧固化后，將LED從模腔中脫出即成型。 （3）模壓封裝 將壓焊好的LED支架放入模具中，將上下兩副模具用液壓機(jī)合模并抽真空，將固態(tài)環(huán)氧放入注膠道的入口加熱用液壓頂桿壓入模具膠道中，環(huán)氧順著膠道進(jìn)入各個(gè)LED成型槽中并固化。 固化與后固化 固化是指封裝環(huán)氧的固化，一般環(huán)氧固化條件在135℃，1小時(shí)。模壓封裝一般在150℃，4分鐘。 后固化是為了讓環(huán)氧充分固化，同時(shí)對(duì)LED進(jìn)行熱老化。后固化對(duì)于提高環(huán)氧與支架（PCB）的粘接強(qiáng)度非常重要。一般條件為120℃，4小時(shí)。 切筋和劃片 由于LED在生產(chǎn)中是連在一起的（不是單個(gè)），SMDLED是在一片PCB板上，需要?jiǎng)澠瑱C(jī)來(lái)完成分離工作。 測(cè)試 測(cè)試LED的光電參數(shù)、檢驗(yàn)外形尺寸，同時(shí)根據(jù)客戶要求對(duì)LED產(chǎn)品進(jìn)行分選。 包裝 將成品進(jìn)行計(jì)數(shù)包裝。 工藝流程圖見(jiàn)附圖10附圖10 大功率LED封裝流程圖近年來(lái)貼片封裝有向大尺寸和高功率的方向發(fā)展，一個(gè)貼片內(nèi)封裝三、四個(gè)led芯片，可用于組裝照明產(chǎn)品。模組封裝也是一種多芯片封裝，在氧化鋁或氮化鋁基板上以較小的尺寸、高的封裝密度封裝幾十個(gè)或幾百個(gè)LED芯片，內(nèi)部的聯(lián)線是混聯(lián)型式，即有多個(gè)芯片的串聯(lián)、又有好幾路的并聯(lián)。這種封裝主要是擴(kuò)大功率，用做照明產(chǎn)品。模組封裝由于封裝的密度較高，應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生的熱量大，散熱是解決應(yīng)用的首要問(wèn)題。采用以上的封裝方法生產(chǎn)的器件，用于生產(chǎn)照明燈具都有一個(gè)共同特點(diǎn)：熱阻的道數(shù)較多，難以生產(chǎn)出高質(zhì)量的照明燈具，且模組本身與散熱器的連接處理要求比較高。目前所有的封裝方法都是將黃色熒光粉（YAG）和環(huán)氧樹(shù)脂按不同比列混合均勻，直接點(diǎn)到發(fā)藍(lán)光的LED芯片上，再加熱固化。這種常見(jiàn)的做法優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約材料，缺點(diǎn)是不利于散熱、熒光粉也會(huì)老化。因?yàn)榄h(huán)氧樹(shù)脂和熒光粉都不是導(dǎo)熱好的材料，且包裹整個(gè)芯片就會(huì)影響散熱。對(duì)于制造LED照明燈具采用這種方法顯然不是最好的方案。目前國(guó)外生產(chǎn)的大功率芯片，外表看去是一粒黃色的立方體，（除用于焊接的二個(gè)金墊沒(méi)有熒光粉，這種方法比前面常用的方法可提高光效，因此在國(guó)外普遍使用。）在封裝時(shí)只要將這種白光芯片焊接在設(shè)計(jì)好的電路板上就可以，省去了涂敷熒光粉的工序。給燈具生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)了方便，但目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)芯片的供應(yīng)商還不能大批量生產(chǎn)此類LED白光芯片。傳統(tǒng)的指示燈型LED 封裝結(jié)構(gòu)，一般是用導(dǎo)電或非導(dǎo)電膠將芯片裝在小尺寸的反射杯中或載片臺(tái)上，由金絲完成器件的內(nèi)外連接后用環(huán)氧樹(shù)脂封裝而成，其熱阻高達(dá)250~300℃/W，新的功率型芯片若采用傳統(tǒng)式的LED 封裝形式，將會(huì)因?yàn)樯岵涣级鴮?dǎo)致芯片結(jié)溫迅速上升和環(huán)氧碳化變黃，從而造成器件的加速光衰直至失效，甚至因?yàn)檠杆俚臒崤蛎浰a(chǎn)生的應(yīng)力造成開(kāi)路而失效。因此，對(duì)于大工作電流的功率型LED芯片，低熱阻、散熱良好及低應(yīng)力的新的封裝結(jié)構(gòu)是功率型LED 器件的技術(shù)關(guān)鍵。采用低電阻率、高導(dǎo)熱性能的材料粘結(jié)芯片；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；甚至設(shè)計(jì)二次散熱裝置，來(lái)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，在硅橡膠承受的溫度范圍內(nèi)（一般為40℃~200℃）,膠體不會(huì)因溫度驟然變化而導(dǎo)致器件開(kāi)路,也不會(huì)出現(xiàn)變黃現(xiàn)象。零件材料也應(yīng)充分考慮其導(dǎo)熱、散熱特性，以獲得良好的整體熱特性。大功率LED封裝主要涉及光、熱、電、結(jié)構(gòu)與工藝等方面，如下圖所示。圖11 大功率白光LED封裝工藝技術(shù)結(jié)構(gòu)圖這些因素彼此既相互獨(dú)立，又相互影響。其中，光是LED封裝的目的，熱是關(guān)鍵，電、結(jié)構(gòu)與工藝是手段，而性能是封裝水平的具體體現(xiàn)。從工藝相容性及降低生產(chǎn)成本而言，LED封裝設(shè)計(jì)應(yīng)與晶片設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，即晶片設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該考慮到封裝結(jié)構(gòu)和工藝。否則，等晶片制造完成后，可能由于封裝的需要對(duì)晶片結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，從而延長(zhǎng)了產(chǎn)品研發(fā)周期和