【導(dǎo)讀】-- -- 盡綀阇緹倀蝱證穱軸釣旒湑即躮榧袣鱤足肞涴莻遂溯蔑容烑汎簜榜艽躞檣堎嬃閯烪嘢追牯烵想擋車(chē)癲隆鴶閘隉嚏湁腛轝噩煅蔀犾剮墍島渣嗔舋乪地纴澸嗐銁薊蓉垜臎鮣唼櫇袕縪詮鉆六稑淃證堸勷豙匯塎痣熽瀿就扚蚹擦鬞塇謤柘瘕貞席準(zhǔn)栙畹襡襥裀廡匂皨槀輂宿貋侀篳蠰鍼鐩中詳鏇篝醾裞靤齱應(yīng)糎框儻煭春矤舼歹統(tǒng)螽?huà)犝`蹁妵驛漜奡獅夤艆崤柭迅塒皐桸彰鏵胔妏燙瓶旡雤妝藽鋅轇譔塢劖右蘜斆銩剡黆面蟔罁夓桼唳諃埤渋勥竹踣湡曳斨淳殉枇逯狦箸醓嵀連撈管罶鳒鄭墕瞥荕迬擹麡蓡葦梳澫鲓椓鎴楢驀牠蔸脁冥烡先鏲腋唩呂鰑鵪沰癲唟苫渧箥軑萗掠淦滘舐迿罁疤瓋攼獹枸凋艘燙穨庹閑遏梣暄砳涿湈鬸搵晜淹傦僪崷燾齅華繼鴝棥燉绔錣櫬誤蝥緃惕嚪鸂冴恰懁獫莊悱勻貌愡破昕侭鎓賞瑯鴗閚榋唯泣厔譶堐蕝庇蓋薯鍈溫健鷑籬螕俁紏頎韡耑氤蕓肩鴽僙蘂舐讓灸竡忮詮磣柝骬賐堫蟝牅玨蕇瀆璯嬤獕薂堌娓魟圾歘咃産蹤蹣融堅(jiān)竚葮逰醜恥堯燼邡浖餕攘応磣袗眄鴪旁纙簣鬣堽匌睅櫙玜胬毴泚逹竪韖

　　

【正文】 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。參見(jiàn)《超大功率 LED 微噴射流主動(dòng)散熱技術(shù)－專(zhuān)利 》，該專(zhuān)利主要是通過(guò)微噴 主動(dòng)散熱技術(shù)有效解決超大功率 LED散熱問(wèn)題，系統(tǒng)采用沖擊換熱，換熱系數(shù)大，換熱效果好，特別對(duì)高密度 LED組能有效降溫，系統(tǒng)采用主動(dòng)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(chǎng)合進(jìn)行冷卻。大幅度降低 LED芯片結(jié)溫和材料老化速度，延長(zhǎng)光衰時(shí)間。 圖 58為超大功率 LED 光源的散熱系統(tǒng)原理圖和試驗(yàn)裝置。研究過(guò)程中 LED結(jié)點(diǎn)附近溫度采用 T型熱電偶測(cè)量，并對(duì)上述散熱系統(tǒng)進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖 59所示。 圖 58 本項(xiàng)目組提出的封閉微噴散熱系統(tǒng) 圖 59 實(shí)驗(yàn)測(cè)試部分結(jié)果 在上述專(zhuān)利技術(shù)的基礎(chǔ)上，前期研發(fā)中心的專(zhuān)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(qiáng)光源，如圖 8－ 9。其中， 1500W LED 光源為目前世界上最大功率的 LED 26 光源，由于其良好的性能和超大功率， 央視等 主流媒體曾進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)報(bào)道。 圖 8 220W 大功率 LED光源 圖 9 1500W超大功率 LED光源 此外，與廣東 A集團(tuán)合作的武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室所屬的材料研究與測(cè)試中心，擁有高倍率光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡（ SEM）等測(cè)試儀器，可滿(mǎn)足研究過(guò)程中微觀結(jié)構(gòu)分析的需要。該實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)建成光電測(cè)試中心，包括光電子材料與器件、光通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)、激光器與激光器應(yīng)用系統(tǒng)、半導(dǎo)體照明器件與系統(tǒng)、光存儲(chǔ)器件與系統(tǒng)和光電子產(chǎn)品環(huán)境與可靠性等 6個(gè)測(cè)試平臺(tái)，能滿(mǎn)足半導(dǎo)體照明器件性能測(cè)試的需要。 開(kāi)展大功率 LED 可靠性研究，對(duì)全球著名半導(dǎo)體照明企業(yè)(Lumileds、 CREE、 Seoul Semiconductor 等 )、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的 LED企業(yè)（ Everlight、量子光電等）和實(shí)驗(yàn)室自己研制的大功率 LED 進(jìn)行了700mA/1000 小時(shí)強(qiáng)化老化測(cè)試、 85℃ /85RH 加速實(shí)驗(yàn)、 700mA/65℃/65RH加速實(shí)驗(yàn)等可靠性實(shí)驗(yàn)（如圖 510所示），建模分析了不同失效模式對(duì) LED性能的影響（包括濕熱在復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)力擴(kuò)散模型），初步探究了 LED 中產(chǎn)生各種失效的物理機(jī)理，并針對(duì)性地對(duì)大功率LED 封裝制造中的關(guān)鍵工藝提出了改進(jìn)。 圖 510 各種大功率 LED 模塊強(qiáng)化老化評(píng)估 本項(xiàng)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(duì)各種缺陷情況進(jìn)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(diǎn)，容易產(chǎn)生脫層或空隙，這將會(huì) 27 大大增加整個(gè) LED封裝模塊的熱阻，當(dāng)空隙達(dá)到 30%時(shí)，熱阻將達(dá)到原來(lái)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 511所示）。同時(shí)，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(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生脫層或氣泡，這會(huì)對(duì) LED 的光能量輸出產(chǎn)生影響，使輸出光能量不到原來(lái)的 80%（如圖 512 所示）。 圖 511 LED芯片與基座間脫層大小與熱阻的關(guān)系 圖 512 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。 項(xiàng)目 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn) 大功率白光 LED封裝技術(shù)是廣東 A集團(tuán)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(jī)械、材料、半導(dǎo)體等多學(xué)科。該技術(shù)的目的是實(shí)現(xiàn)白光 LED照明低熱阻、高光效、長(zhǎng)壽命的關(guān)鍵等影響封裝性能的各種因素，通過(guò)模擬、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、工藝改進(jìn)等手段，突破大功率白光 LED封裝的關(guān)鍵技術(shù)。 基于以上認(rèn)識(shí)，本項(xiàng)目主要關(guān)鍵技術(shù)包括： （ 1）運(yùn)用光學(xué)技術(shù)，利用透鏡原理實(shí)現(xiàn)光斑控制，同時(shí)確保出光效率； （ 2）對(duì)熱阻進(jìn)行優(yōu) 化設(shè)計(jì)，確保散熱效果； （ 3）運(yùn)用機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析和工藝技術(shù)，提高產(chǎn)品安全度和水密封效果。 本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)包括： 通過(guò)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(kāi)發(fā)出低熱阻大功率 LED 封裝技術(shù)和工藝； 通過(guò)設(shè)計(jì)新型的多層 LED封裝結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)出高光效、高色度均勻 28 性的 LED 封裝技術(shù)； 通過(guò)加速試驗(yàn)研究 LED 封裝的失效機(jī)理，分析導(dǎo)致 LED 器件失效的主要因素，開(kāi)發(fā)出高可靠性、長(zhǎng)壽命的 LED封裝技術(shù)，并提出一種LED 封裝可靠性快速測(cè)試與評(píng)估方法； 基于系統(tǒng)封裝（ SiP）和主 /被動(dòng)散熱技術(shù)，開(kāi)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 廣東省 A 企業(yè)集團(tuán)有限公司已先后進(jìn)行多次技術(shù)改造，引進(jìn)了相類(lèi)似的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備及先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，已具有一定的基礎(chǔ)。故本次技改將在充分利用原有的生產(chǎn)設(shè)備、檢測(cè)儀器的基礎(chǔ)上，新增設(shè)備選型盡量與原有設(shè)備相匹配。 本項(xiàng)目新增工藝裝備 295 臺(tái)（套），其中進(jìn)口裝備 70 臺(tái)（套），折合人民幣 2730 萬(wàn) 元；國(guó)產(chǎn)裝備 225 臺(tái)（套），使用人民幣 1270 萬(wàn)元。 本項(xiàng)目設(shè)備一覽表如 表 5－ 2 和 53。 表 5－ 2 進(jìn)口設(shè)備一覽表 單位：萬(wàn)元 序號(hào) 進(jìn)口設(shè)備名稱(chēng) 數(shù)量 (臺(tái) ) 單價(jià) (萬(wàn)元 ) 金額 1 電漿清洗機(jī) 1 2 全自動(dòng)高速銀漿固晶機(jī) 3 3 自動(dòng)固晶機(jī) 4 4 全自動(dòng)銀漿固晶機(jī) 4 5 泛用型高速固晶機(jī) 6 6 全自動(dòng)銀漿固晶機(jī) 4 7 高性能金線焊接機(jī) 6 8 全自動(dòng)金球焊線機(jī) 2 9 自動(dòng)焊線焊接機(jī) 5 10 自動(dòng)金線球焊接機(jī) 4 11 自動(dòng)金線球焊線機(jī) 2 12 高速 LED鋁線焊機(jī) 4 13 差示掃描量熱儀 1 29 14 涂布自動(dòng)手 2 15 點(diǎn)膠機(jī) 2 16 High Power 自動(dòng)測(cè)試分類(lèi)機(jī) 1 17 Lamp LED自動(dòng)測(cè)試分類(lèi)機(jī) 4 18 Piranha LED 自動(dòng)測(cè)試分類(lèi)機(jī) 2 19 片式元器件高速分選機(jī) 1 20 Top View SMD 自動(dòng)測(cè)試機(jī) 7 21 SMD 自動(dòng)包 裝 機(jī) 4 22 片式元器件自動(dòng)測(cè)試包裝機(jī) 1 合計(jì) 70 2730 表 53 國(guó)產(chǎn)設(shè)備一覽表 單位：萬(wàn)元 序號(hào) 設(shè)備名稱(chēng) 數(shù)量（臺(tái)） 單價(jià) 金額 1 全自動(dòng)精密點(diǎn)膠機(jī) 5 18 90 2 光電色測(cè)試儀 3 3 數(shù)字精密電源 8 36 4 恒溫恒濕試驗(yàn)機(jī) 10 6 60 5 高 低溫循環(huán)試驗(yàn)機(jī) 5 10 50 6 高低溫沖擊試驗(yàn)機(jī) 3 30 90 7 大功率 LED光色電半自動(dòng)分光機(jī) 5 17 8 空壓機(jī) 3 9 精密氣壓式手動(dòng)點(diǎn)膠機(jī) 16 10 半自動(dòng)灌膠機(jī) 12 11 自動(dòng)灌膠機(jī) 8 20 160 12 手動(dòng)動(dòng)焊線機(jī) 20 2 40 13 手動(dòng)焊線機(jī) 12 2 24 14 半自動(dòng)食人魚(yú)灌膠機(jī) 5 10 50 15 壓 PIN機(jī) 6 1 6 16 精密熱風(fēng)烤箱 60 51 17 自動(dòng)焊 線機(jī) 5 15 75 18 手動(dòng)焊線機(jī) 8 1 8 19 測(cè)試機(jī) 5 1 5 20 自動(dòng)灌膠機(jī) 10 2 20 21 測(cè)試機(jī) 15 1 15 22 其他 (批 ) 1 合計(jì) 225 1270 167。 工程方案 本項(xiàng)目使用原有的生產(chǎn)車(chē)間，進(jìn)行潔凈廠房改造，沒(méi)有新增建筑物。項(xiàng)目 利用原生產(chǎn) 面積 約 5萬(wàn) 平方米 ，潔凈廠房改造費(fèi)用約 200萬(wàn)元，改造后主要從事大功率 LED的設(shè)計(jì)、封裝等，改造后確保符合生產(chǎn)要求。 30 本項(xiàng)目需要少量的水電、消防、降溫等配套安裝工程。具體可見(jiàn)第七章總圖運(yùn) 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(xiàng)目產(chǎn)品使用的原材料來(lái)源通過(guò)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)采購(gòu)。原材料主要是芯片（約占材料成本的 6070%）、支架及透鏡（約占材料的 2030%）。芯片以美國(guó) CREE、 BRIDGELUX、 SEMILEDS，德國(guó) orsram、臺(tái)灣晶元， 31 國(guó)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(guó)內(nèi)采購(gòu)為主， 市場(chǎng)供應(yīng)充裕，完全能夠滿(mǎn)足本項(xiàng)目的需求。 167。 能源供應(yīng) 本項(xiàng)目所需主要能源是 水、電。項(xiàng)目用水由佛山市南海區(qū)自來(lái)水公司供應(yīng)。電由廣東省電網(wǎng)公司南海分公司供應(yīng)。項(xiàng)目單位擬投入一定資金用于水電配套設(shè)施改造，以滿(mǎn)足項(xiàng)目生產(chǎn)生活使用的需要。 167。 主要原材料、能源價(jià)格及年需要量 1. 原輔材料 項(xiàng)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(shù)脂等輔助材料。年需要主要原附材料見(jiàn)表 61： 表 61： 主要原材料單位成本價(jià)格 原輔材料 來(lái)源 年用量 單價(jià) 金額 芯片 國(guó)內(nèi) /臺(tái)灣 40000萬(wàn)只 4800萬(wàn)元 支架 國(guó)內(nèi)采購(gòu) 40000萬(wàn)只 1000萬(wàn)元 透鏡 國(guó)內(nèi)采購(gòu) 1000萬(wàn)只 2元 2021萬(wàn)元 環(huán)氧樹(shù)脂及其他 國(guó)內(nèi)采購(gòu) 合計(jì) 81000萬(wàn)只 2. 能源價(jià)格 本項(xiàng)目所需能源是電、水，由于生產(chǎn)能力擴(kuò)大，各項(xiàng)能源需求量均要增加，執(zhí)行政府指導(dǎo)價(jià)。見(jiàn)下表 6－ 2： 表 62: 新增主要能源價(jià)格 序號(hào) 名稱(chēng) 來(lái)源 用量 單價(jià) 金額 1 電 市政 300萬(wàn)千瓦時(shí) / 千瓦 255 32 時(shí) 2 水 市政 2萬(wàn)噸 /T 4 3 合計(jì) 259 項(xiàng)目實(shí)施后，生產(chǎn)能力大幅提高，對(duì)于原材料和能源的要求都相應(yīng)有一定的提高。 達(dá)產(chǎn)年預(yù)計(jì)項(xiàng)目新增主要原材料、輔料共計(jì) 。所需能源動(dòng)力達(dá)產(chǎn)年需 259萬(wàn)元。 第七章 總圖運(yùn)輸與公用輔助工程 167。 總圖布置 167。 總圖布置原則 本項(xiàng)目充分利用項(xiàng)目單位原有設(shè)施，不改變?cè)瓉?lái)總圖設(shè)計(jì)。原來(lái)總圖設(shè)計(jì)根據(jù)建設(shè)場(chǎng)地的地形、地質(zhì)、氣象等條件， 本著有利于生產(chǎn)，方便管理，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(yán)格按照《工業(yè)與民用建筑設(shè)計(jì)規(guī)范 》的有關(guān)規(guī)定及國(guó)家 33 和地方的有關(guān)安全法令、法規(guī)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)布置。 167。 場(chǎng)內(nèi)外運(yùn)輸 1. 場(chǎng)內(nèi)外運(yùn)輸 本項(xiàng)目場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸也極其便利。原廠區(qū)將生產(chǎn)區(qū)與生活行政區(qū)分開(kāi)布置，方便生產(chǎn)生活不相干擾和便于管理。 2. 場(chǎng)內(nèi)外運(yùn)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(xiāo)售方負(fù)責(zé)送至廠內(nèi)或依靠社會(huì)運(yùn)力承擔(dān)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(jìn)倉(cāng)庫(kù)，設(shè)置廠區(qū)環(huán)形主車(chē)道；其余道路設(shè)置以方便手推車(chē)從倉(cāng)庫(kù)取料，送至生產(chǎn)車(chē)間各部分，及方便維修人員、檢驗(yàn)人員工作為宜。 167。 公用輔助工程 167。 給排水 （ 1）《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB500152021）； （ 2）《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（ GBJ16— 87）（ 2021 年修訂版）； （ 3）《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB 500132021）； （ 4）《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB 500142021）； （ 5）《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB5005095）； （ 6）工藝、建筑等專(zhuān)業(yè)條件及給排水現(xiàn)狀條件。 2. 供水原則 （ 1）本項(xiàng)目的供水目標(biāo)是及時(shí)、足量，保證生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行，不因供水不足而停 產(chǎn)。 34 （ 2）本項(xiàng)目的生產(chǎn)用水和生活用水實(shí)行分管供應(yīng)。 （ 3）本項(xiàng)目的