【正文】 分析本項目運營期為10年，運營期計算以主要機器設(shè)備為基礎(chǔ)，根據(jù)公司會計政策，主要機器設(shè)備折舊年限為10年，因此本項目運營期為10年。經(jīng)可行性研究分析，項目達產(chǎn)后實現(xiàn)年均產(chǎn)值3000萬元。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/（++）=本項目形成LED 節(jié)能照明所用發(fā)光器件各類型LED燈珠3000萬只/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、社會效益分析新疆決心打造新“絲綢之路經(jīng)濟帶”核心區(qū)，發(fā)揮撬動亞歐經(jīng)濟支點作用， “一核兩極”總體布局框架正在從一個戰(zhàn)略構(gòu)想向著發(fā)展規(guī)劃和現(xiàn)實轉(zhuǎn)變。項目建成后不僅能占領(lǐng)中國內(nèi)地與中、西、南亞兩個13億人的巨大市場，而且對于國家向西開放具有重要意義。通過本項目的實施可以加快推進新疆地區(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)濟發(fā)展，增強區(qū)域競爭實力，發(fā)揮新疆地區(qū)作為“絲綢之路經(jīng)濟帶”核心區(qū)的作用，為新疆地區(qū)“五個中心、三基地一通道”的規(guī)劃提供重要支撐。同時可以實現(xiàn)LED燈具生產(chǎn)的本地化，減少運輸成本，節(jié)約經(jīng)營時間，使LED產(chǎn)品的利潤最大化，在國內(nèi)外搶先占據(jù)巨大的銷售先機，有力推動本地LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，帶動整個LED產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)水平和創(chuàng)新能力，促進我區(qū)的經(jīng)濟增長。項目申請單位新疆某光電技術(shù)有限公司針對新疆及中亞特殊地理環(huán)境對LED光源的特殊要求，在LED芯片封裝的散熱設(shè)計、燈具散熱器做針對性的優(yōu)化設(shè)計，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、戶外照明對光源的功率大、壽命長、成本低的需求，提高新疆半導體照明企業(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）引進和培養(yǎng)一批科技研發(fā)人才，完善人才結(jié)構(gòu)，為社會提供一定數(shù)量的就業(yè)崗位。（2）部分產(chǎn)品替代進口，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）促進我區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，形成初具規(guī)模的產(chǎn)業(yè)集群。五、項目產(chǎn)業(yè)化（研究開發(fā)）實施方案 （一）技術(shù)方案技術(shù)來源及先進性主要包括項目前期研發(fā)及技術(shù)準備情況，采用的新技術(shù)和新工藝，生產(chǎn)方法，工藝流程（圖），項目前期科技成果（新產(chǎn)品）鑒定情況和獲獎情況。LED封裝的功能主要包括：機械保護，以提高可靠性；加強散熱，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/機械特性、具體應用和成本等因素決定；LED封裝除了保護內(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)氧樹脂封裝基板，并不會造成太大的散熱問題，但應用于照明用的高功率LED，其發(fā)光效率約為20%~30%左右，雖芯片面積相當小，整體消費電力也不高，不過單位面積的發(fā)熱量卻很大。一般來說，樹脂基板的散熱，，多改用金屬或陶瓷高散熱基板進行封裝，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，構(gòu)成模塊型、導光板型、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)，會使芯片溫度升高，引起熱應力分布不均、芯片發(fā)光效率和熒光粉轉(zhuǎn)換效率下降。當溫度超過一定值時，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熱傳導的方式傳到芯片底部的熱沉，再以熱對流的方式耗散掉。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，及封裝體至外部的熱傳達。使用高熱傳導材時，封裝內(nèi)部的溫差會變小，此時熱流不會呈局部性集中，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，所以利用高熱傳導材料，可提高內(nèi)部的熱擴散性。采用單芯片功率型封裝時，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。這種封裝對于取光效率、散熱性能和電流密度的設(shè)計都是最佳的。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，不會因溫度驟變產(chǎn)生的內(nèi)應力使金絲和框架引線斷開。用這種硅橡膠作為光耦合的密封材料，不會出現(xiàn)普通光學環(huán)氧樹脂那樣的變黃現(xiàn)象，金屬引線框架也不會因氧化而臟污。在反射杯和透鏡的最佳設(shè)計使輻射可控，光學效率最高。在應用中可將它們組裝在一個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。當采用多芯片功率型封裝時，用鋁板作為熱襯，并使芯片的鍵合引線通過在襯底上做成的兩個接觸點與正極和負極連接。根據(jù)所需輸出光功率的大小來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三基色合成或由藍色和黃色二元合成）。最后采用高折射率的材料按照光學設(shè)計形狀進行封裝，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。由40個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，當混色比為0：43（R）0：48（G）：(B)時，光通量的典型值為100lm，CCT標準色溫為4420K。由此可見，這種采用常規(guī)芯片進行高密度組合封裝的功率型LED可以達到較高的亮度水平，具有熱阻低、可在大電流下工作和光輸出功率高等特點。本項目散熱技術(shù)路線：封裝時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，采用階梯型導熱結(jié)構(gòu)，利用銅或銀的高導熱率將芯片產(chǎn)生的熱量高效地傳遞給鋁基散熱器，再通過鋁基散熱器將熱量散出（通過風冷或熱傳導方式散出）。這種做法的優(yōu)點是：充分考慮散熱器的性價比，將不同特點的散熱器結(jié)合在一起，做到高效散熱并使成本控制合理化。本項目的工藝流程如下： 芯片檢驗 鏡檢：材料表面是否有機械損傷及麻點麻坑（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 擴片 由于LED芯片在劃片后依然排列緊密間距很?。ǎ?，不利于后工序的操作。我們采用擴片機對黏結(jié)芯片的膜進行擴張。也可以采用手工擴張，但很容易造成芯片掉落浪費等不良問題。 點膠 在LED支架的相應位臵點上銀膠或絕緣膠。（對于GaAs、SiC導電襯底，具有背面電極的紅光、黃光、黃綠芯片，采用銀膠。對于藍寶石絕緣襯底的藍光、綠光LED芯片，采用絕緣膠來固定芯片。）工藝難點在于點膠量的控制，在膠體高度、點膠位臵均有詳細的工藝要求。由于銀膠和絕緣膠在貯存和使用均有嚴格的要求，銀膠的醒料、攪拌、使用時間都是工藝上必須注意的事項。 備膠 和點膠相反，備膠是用備膠機先把銀膠涂在LED背面電極上，然后把背部帶銀膠的LED安裝在LED支架上。備膠的效率遠高于點膠，但不是所有產(chǎn)品均適用備膠工藝。 刺片 將擴張后LED芯片（備膠或未備膠）安臵在刺片臺的夾具上，LED支架放在夾具底下，在顯微鏡下用針將LED芯片一個一個刺到相應的位臵上。手工刺片和自動裝架相比有一個好處，便于隨時更換不同的芯片，適用于需要安裝多種芯片的產(chǎn)品。 自動裝架 自動裝架結(jié)合了沾膠（點膠）和安裝芯片兩大步驟，先在LED支架上點上銀膠（絕緣膠），然后用真空吸嘴將LED芯片吸起移動位臵，再安臵在相應的支架位臵上。自動裝架在工藝上主要要熟悉設(shè)備操作編程，同時對設(shè)備的沾膠及安裝精度進行調(diào)整。在吸嘴的選用上盡量選用膠木吸嘴，防止對LED芯片表面的損傷，特別是藍、綠色芯片必須用膠木的。因為鋼嘴會劃傷芯片表面的電流擴散層。 燒結(jié) 燒結(jié)的目的是使銀膠固化，燒結(jié)要求對溫度進行監(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)時間2小時。根據(jù)實際情況可以調(diào)整到170℃，1小時。絕緣膠一般150℃，1小時。銀膠燒結(jié)烘箱的必須按工藝要求隔2小時（或1小時）打開更換燒結(jié)的產(chǎn)品，中間不得隨意打開。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程，先在LED芯片電極上壓上第一點，再將鋁絲拉到相應的支架上方，壓上第二點后扯斷鋁絲。金絲球焊過程則在壓第一點前先燒個球，其余過程類似。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，焊點形狀，拉力。 封膠 LED的封裝主要有點膠、灌封、模壓三種。基本上工藝控制的難點是氣泡、多缺料、黑點。設(shè)計上主要是對材料的選型，選用結(jié)合良好的環(huán)氧和支架。（一般的LED無法通過氣密性試驗） （1）點膠： TOPLED和SideLED適用點膠封裝。手動點膠封裝對操作水平要求很高（特別是白光LED），主要難點是對點膠量的控制，因為環(huán)氧在使用過程中會變稠。白光LED的點膠還存在熒光粉沉淀導致出光色差的問題。 （2）灌膠封裝 LampLED的封裝采用灌封的形式。灌封的過程是先在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)氧順著膠道進入各個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。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，同時對LED進行熱老化。后固化對于提高環(huán)氧與支架（PCB）的粘接強度非常重要。一般條件為120℃，4小時。 切筋和劃片 由于LED在生產(chǎn)中是連在一起的（不是單個），SMDLED是在一片PCB板上，需要劃片機來完成分離工作。 測試 測試LED的光電參數(shù)、檢驗外形尺寸，同時根據(jù)客戶要求對LED產(chǎn)品進行分選。 包裝 將成品進行計數(shù)包裝。 工藝流程圖見附圖10附圖10 大功率LED封裝流程圖近年來貼片封裝有向大尺寸和高功率的方向發(fā)展，一個貼片內(nèi)封裝三、四個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或幾百個LED芯片，內(nèi)部的聯(lián)線是混聯(lián)型式，即有多個芯片的串聯(lián)、又有好幾路的并聯(lián)。這種封裝主要是擴大功率，用做照明產(chǎn)品。模組封裝由于封裝的密度較高，應用時產(chǎn)生的熱量大，散熱是解決應用的首要問題。采用以上的封裝方法生產(chǎn)的器件，用于生產(chǎn)照明燈具都有一個共同特點：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)氧樹脂按不同比列混合均勻，直接點到發(fā)藍光的LED芯片上，再加熱固化。這種常見的做法優(yōu)點是節(jié)約材料，缺點是不利于散熱、熒光粉也會老化。因為環(huán)氧樹脂和熒光粉都不是導熱好的材料，且包裹整個芯片就會影響散熱。對于制造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，（除用于焊接的二個金墊沒有熒光粉，這種方法比前面常用的方法可提高光效，因此在國外普遍使用。）在封裝時只要將這種白光芯片焊接在設(shè)計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)帶來了方便，但目前國內(nèi)生產(chǎn)芯片的供應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)，一般是用導電或非導電膠將芯片裝在小尺寸的反射杯中或載片臺上，由金絲完成器件的內(nèi)外連接后用環(huán)氧樹脂封裝而成，其熱阻高達250~300℃/W，新的功率型芯片若采用傳統(tǒng)式的LED 封裝形式，將會因為散熱不良而導致芯片結(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，甚至因為迅速的熱膨脹所產(chǎn)生的應力造成開路而失效。因此，對于大工作電流的功率型LED芯片，低熱阻、散熱良好及低應力的新的封裝結(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)計二次散熱裝置，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，在硅橡膠承受的溫度范圍內(nèi)（一般為40℃~200℃）,膠體不會因溫度驟然變化而導致器件開路,也不會出現(xiàn)變黃現(xiàn)象。零件材料也應充分考慮其導熱、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)計應與晶片設(shè)計同時進行，即晶片設(shè)計時就應該考慮到封裝結(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晶片結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，從而延長了產(chǎn)品研發(fā)周期和