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LED设备材料国产化的迫切性分析

发布时间:2018-08-12 15:08热度()我要投稿
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导读:随着国内LED产业的发展,LED产业综合配套能力有很大进步。材料领域,面向封装和应用的材料配套已经比较完备,包

  随着国内LED产业的发展,LED产业综合配套能力有很大进步。材料领域,面向封装和应用的材料配套已经比较完备,包括环氧树脂、金属支架和封装套件、模条、金丝、硅铝丝、银胶、高温胶带、工夹具等。设备领域,虽然封装、焊接、固化、真空处理、检测等方面也已经有较大进步,但在核心的自动化装配方面还是比较落后,对进口设备的依存度很大,外延和芯片制造的设备更是如此。对如何加快LED设备材料的国产化进程,专家建议,除了国家在政策上加大对设备生产的扶植力度外,设备厂家还需要依靠具备强大的机械加工和系统设计能力的企业做支撑,共同进行LED产业设备及工艺技术的研究与开发。

  LED企业对设备材料需求旺盛

  □2009年MOCVD设备进口数量将超过50台。

  □预计未来三年,上游外延芯片材料国产化将达70%,中游封装材料国产化将达90%,下游材料将达98%。

  □上游产业不能只会用设备,不敢动设备。没有对关键设备的理解和掌握,很难做出有特色的产品。

  梁秉文

  我国外延芯片产业发展迅速,从2000年的几家,发展到今天的将近30家。企业对设备和材料的需求很大。仅2008年一年,国内进口的MOCVD就在35台-40台之间,而且主要是生产型设备。2009年,比较乐观地估计,MOCVD进口数量可能会达到50台-60台。在未来几年内,会保持这样的需求量,并且有可能每年在此基础上有适当的增长。当然,做芯片只有MOCVD不行,与之相匹配的芯片制造设备也自然要添置,原、辅材料需要大批地订购。因此说,企业对设备、材料的需求很旺。

  中国LED产业要想健康、迅速发展,一定要在关键设备、关键原材料上下工夫。特别是上游产业,不能只会用设备,不敢动设备。没有对关键设备的理解和掌握,是很难做出有特色的产品,更难讲新工艺、新技术了。

  陈和生

  我国LED封装业的发展,无论在技术还是产业层面上,都已经基本形成自身的优势和特点,可以认为在综合发展水平上与国外相比也并没有明显的差距。

  至于封装企业对设备和材料的需求,因为这个产业已经是趋于成熟的产业,对设备和材料的评价、采购也都已经形成相对成熟的体系,其中对性价比的追求是一个最大的原则。所以一方面对国产设备和材料非常欢迎,因为成熟的国产设备和材料既意味着自身的产品性价比竞争优势,也意味着更长远的产业核心竞争优势;但另一方面,也不可能贸然推进国产化去冒企业成品率、性价比、可靠性、企业信誉等方面的风险。

  所以总体上来说,当前国内LED封装企业在主要设备采购上的国产化比例并不高,材料采购上的状况相对好一些,但在高端材料方面进口材料也仍然占较大比重。

  目前国内在支架、荧光粉、金线、铝基板、导光板等方面的配套能力已比较强,特别是面向封装的支架、金线等,国内完全具备配套能力。

  设备方面,照度计、光强仪、老化试验台、模具和夹具、烘烤箱类、清洗机类等等设备,国内都已经具备配套能力,且大部分已经不需要依靠国外进口。但测试设备(含分光分色)、荧光粉涂布设备等领域,国内虽有生产,但在性能等方面的差距还比较大,较大规模的封装企业在采用上都比较谨慎,在封装重点工序设备的自动固晶和焊线方面,采用国产设备更少。

  李漫铁

  由于中国大陆LED产业起步较晚,且上游外延芯片设备相对复杂,目前主要为进口设备。如MOCVD外延设备主要来自美国、德国和英国,芯片后工序设备也大部分来自进口,部分来自我国台湾。材料方面,大量使用的蓝宝石衬底也以进口居多,至于一些辅材包括化工原料有部分国产化。

  中游封装方面,LED自动封装设备属专用设备,包括自动固晶、焊线、封胶、分级机等,在5年前是进口设备的天下,现在除焊线机外,固晶、封胶、分级机、烤箱等均有国产设备,只是精度、可靠性和市场占有率有待提高。封装材料方面,如环氧树脂、支架、银胶等,两年前我国台湾产品占的比重较大,目前大陆生产的材料如环氧树脂、支架、硅胶、金线、荧光粉等均有供应,能满足中、低档产品的需求。高档LED封装产品还是需用到少量进口物料。

  下游,LED应用产品的设备与常规电子工业生产设备类似,无太多特别设备。LED应用产品的物料的国产化程度很高,包括线路板、硅胶、电子元件、塑胶件、结构件、驱动IC、开关电源等,均有充足地选择余地。

  无疑,中上游LED设备的国产化对于降低成本很有帮助。中上游LED设备的国产化需要一个过程,随着需求的上升,市场之手在推进这些设备的国产化。中游封装关键设备,如自动焊线机等预计将在两年内实现批量国产化。上游MOCVD等核心设备预计需要3至5年才能商业化生产。国产设备需要进一步解决可靠性和精度问题,政府也可以优惠政策鼓励LED企业购买国产LED设备,给作为后来者的LED国产设备一些成长的机会。

  市场之手也在迅速推进LED材料的进一步国产化。预计未来三年,上

  游外延芯片材料国产化将达70%,中游封装材料国产化将达90%,下游材料将达98%。

  高档设备及关键原材料仍需进口

  □随着国内资金、技术对LED支撑产业的投入,在中高端LED产品上国内资源替代进口资源的机会将越来越大。

  梁秉文

  近几年来,随着LED技术、市场的不断成熟和国家节能减排政策的逐步落实,LED产业发展很快。

  我们有那么多人在研发和生产LED相关技术和产品。可以想象,我们需要大量的设备、工具和原材料、辅助材料。可是我们所用的原辅材料和装备、工具的情况如何呢?先说下游,LED灯具和光源产品的制造需要模具、注塑,需要金属、非金属材料,需要焊接、组装和测试等。这些设备和工具,一般都是在国内生产的,但对于高档产品,或要求严格的产品,可能就需要用进口设备来实现了。总体来说,下游的装备和工具大都是在国内生产制造的。中游封装主要涉及固晶、打线、注胶、烘烤、测试、分选、老化等步骤。手动设备目前大都是国内生产的,部分测试设备也是国产的,但全自动设备主要还是以进口的为主。再看看上游的情况,上游涉及的设备很多,也很重要。主要包括外延用的MOVCVD、X-ray、AFM、CV/Hall、PL/EL以及检漏、烘烤设备等,芯片制造用的光刻、去胶、ICP/RIE、PECVD、E-beam蒸发、溅射、清洗、烘干、显微镜、台阶仪、椭偏仪、磨抛、划片、芯片测试、分选等。原、辅材料包括MO源、氨气、硅烷、磷烷、砷烷、氢气,氮气,氯化氢气体等。LED上游所需设备的特点是价格昂贵,交货时间长。比如外延所需的MOCVD,生产型设备一般是在200万美元左右,交货时间一般在6-8个月。上面提到的这些上游设备90%以上是进口的,其中的主要配件也是进口的。所以说,LED产业的装备和原辅材料的进口比例,从上游到下游呈现由高到低的趋势。

  陈和生

  我国LED行业对设备及材料的需求很大。实际上,LED从业单位都非常了解设备和材料对行业、对产业发展的重要性,在国内LED产业发展的前几十年,已经因为设备和基础材料的国产化配套能力不强,直接造成国内LED企业在设备和材料的取得方面,相对而言成本更高、性能和保障却更差,导致国内LED企业在竞争的起点上就处于劣势。而面向后续的发展,产业竞争的重点也将从制造成本(包括研发和经营等方面的成本)逐渐向基础领域(包括设备和材料)延伸,而这些都需要以设备和材料的国产化来支撑。

  当前在这两个领域,国产化进程都还非常不理想,关键设备方面尤其薄弱。上游材料领域,衬底材料和外延材料都相对落后,近几年取得很大进步,但研发、投入等方面的问题并没有得到根本改善。

  叶立康

  LED封装正朝贴片化和大功率化方向发展;为满足新的应用需要,将在标准型产品的基础上向个性化型产品方向发展,如非标尺寸封装、不同材质的COB封装、面光源封装、系统化封装等;封装工艺路线朝无焊线工艺发展;荧光粉涂布工艺将是封装企业创新最多的部分。

  □LED产业的装备和原辅材料的进口比例,从上游到下游呈现由高到低的趋势。

  目前,LED封装所需的固晶、键合、灌胶、点胶、烘箱、测试、编带等设备仪器以及支架、铝基板、金丝、铝丝、银胶、环氧树脂、硅胶、荧光粉、模条、导光板等材料均可国产化、而且已经满足了一般LED封装生产需要,其中如远方、三色的光谱测试仪;厦门科明达高光效YAG荧光粉、北京中村宇极氮氧化物荧光粉、大连路明的硅酸盐荧光粉;在业界都具有很高水平。

  但要满足中高端LED产品封装需要,国产设备、仪器和材料在精度和稳定性方面还需进一步提高。还应重点关注LED封装中三个主要方面的需求:第一,低热阻。需要特殊的固晶机或共晶焊机,需要导热性好、耐温特性好的粘结胶。导热性好且热学参数与芯片相近的基座材料等。第二,高取光。与特殊芯片结构匹配的特殊结构基座,高折射率、高透光性、耐温特性好、高稳定性的荧光胶,与荧光胶、基座结合良好的包封胶等。第三,光色一致性。与荧光粉涂覆工艺匹配的涂覆设备,重复性和再现性好测试仪器等。还不可忽视封装生产过程所需的各种检测仪器,如金属支架镀层厚度、镀层牢固度测试仪,拉力推力测试仪,包封材料的热学和材料学参数的检测仪,高倍分析显微镜,X射线分析仪等。

  随着国内资金、技术对LED支撑产业的投入,在中高端LED产品上国内资源替代进口资源的机会也将越来越大。

  加大投入全面支持关键装备材料国产化

  □NOCVD等LED关键设备国产化不是单纯的技术课题,而是一个复杂的商业项目。

  □关键设备和材料国产化会大大降低LED制造成本。

  □发展核心材料及设备要从长计议,不能急功近利。

  梁秉文

  谈到要不要发展我们自己的MOCVD(金属有机化学气相沉积系统)等LED(发光二极管)关键装备,我想对于很多人来说,答案是肯定的。

  我个人认为,MOCVD等关键装备是一个体现国家意志的事,国家一定要大力投入和全面支持这件事。MOCVD装备做好了,不只是LED行业本身的事,也是关系到国家半导体产业整体技术水平和竞争力提高的大事。为什么过去做的不成功?关键是我们过去没有认清要把MOCVD装备的事情做好意味着什么。大家都以为这是个技术课题项目,所以结果必然是项目鉴定,课题结束,大家散伙。可事实上,中国要能生产和制造MOCVD设备,要中国的LED上游企业用国产的MOCVD设备这件事本身不是一个技术课题,更不是一个单纯的技术项目,这是一个商业项目。在这个商业项目中,技术占有一定的比重,特别是在项目的初期,可能技术很重要,但不是最重要的,技术更不是这个项目的全部。

  因为这个项目包括了技术开发,产品及市场定位,产品设计、定型和生产,相关工艺开发和持续不断地改进,质量控制,市场的策划和推广,销售和售后服务等一系列任务。这一连串的事情都要做好,这个项目才有可能成功。

  上面提到,MOCVD国产化是个商业项目,而且是一个特殊的、要体现国家意志的商业项目。那就要按照这样性质的商业项目来操作。第一件要做的事是,国家要宣誓决心和目标,我们一定要在什么时间段,把MOCVD设备国产化做到什么程度。第二要组织一支愿意把MOCVD国产化的事情当作自己事业的团队,这个团队包括具有相关行业、专业背景的工程技术人员、职业经理人、市场策划和推广人员、财务人员和各类有才干、有激情的骨干,也包括政府相关部门的负责人,大家要团结一致,群策群力。第三是制定一个科学合理的商业计划。第四是争取资金,包括国家的投入和支持,商业投资(特别是争取主要用户适当比例的战略投资)和团队个人的投入等。第五是成立公司运作这个项目,持久的努力和国家政策的扶持,最后必然会见成效。当然,这里还有很多商业运作的细节和政府扶持的具体办法等。两件事是值得提出的:一是锁定主要用户,让他们有兴趣、有利益地用国产设备;二是国家要有具体的奖励措施,鼓励使用国产设备,其中包括采购费用补贴,或税收减免等。这样做会加速MOCVD等关键设备的国产化进程。

  江风益

  目前LED产业核心外延材料的生长设备MOCVD尚需进口,尽管国产化问题早就提到议事日程上来,但在付诸实践之前,还得从长计议,不能急功近利。目前国际上的MOCVD生产设备尚未定型,还有很大的改进空间。国内发展MOCVD设备,有必要预计5-10年后是个什么状况,有必要高起点跨越式开展生产型MOCVD设备的研制开发工作。建议国家把这一半导体照明最关键设备的国产化列入重中之重来资助,建立真正意义上的产学研联合体进行攻关,充分考虑工艺与设备的结合,同时强调MOCVD设备的用户---外延生产企业的直接参与,最好是具有很强实力的外延工艺企业成为设备研发的主体之一(另一主体当然是设备研发单位)。国家不但要资助MOCVD设备的研发,还要在研发阶段资助外延生产企业去试用MOCVD设备。因为在试用过程中,企业不是稳定生产,需要耗巨资根据设备特性摸索外延生产工艺。要摸索出成功的外延生产工艺所花费的人力物力财力,甚至要超过设备本身的研发费用,认识这一点非常重要,因为一个成功的外延生产程序往往包含几千个参数,要根据一种新设备去优化,谈何容易。同时,要根据外延工艺的试验结果,不断给设备研发人员反馈过去,以改进设备的设计和制造,这样的往复肯定是多回合的。

  现在有不少其他国产设备研制出来了,但没有在市场上推广应用。究其原因,主要是工艺和设备没有紧密结合起来,缺乏工艺的设备,用户不敢使用。另外,国产化设备初始阶段没有完善,经常出一些小毛病(往往不是大毛病),如果用户的设备维护水平上不去,往往不敢贸然吃这个"螃蟹"。

  李漫铁

  国产设备可以找到一些突破口,就是不仅卖设备,而且卖解决方案,这样能更大地发挥本地供应商的服务和技术支持优势。

  一点建议:国内设备厂家一定需要配备对客户生产工艺熟悉的技术服务工程师,为客户提供解决方案,与进口设备进行差异化营销。

  叶立康

  国内LED产业在技术专利、关键材料、工艺水平、资本实力等方面与国外公司存在很大差距,要推动LED产业保持稳定快速的发展,一定离不开设备、材料等LED支撑产业的发展,只有LED支撑产业具备制造满足LED产业创新所需特殊设备以及质优、价廉材料的能力,我们整个的LED产业才有竞争力,才能保持比较优势。因此,发展LED支撑产业对发展LED产业意义重大,如何发展建议如下:

  第一,各级政府、部门、行业协会加大宣传力度,通过设立技术攻关和制造产业化等项目,引导集成电路、航天航空等领域的先进技术资源进入LED支撑产业。

  第二,支撑产业中的各龙头企业,要把国外一流企业做标杆,如ASM、K&S等公司的固晶、键合,日本武臧、美国asymtek等公司注胶,日本嘉大等的测试编带,日本sanyu等的粘结胶,日本信越、美国道康宁等的硅胶等,并迅速整合资源,快速模仿超越。

  第三,支撑产业中的龙头企业要具备很强的自主研发能力或整合研发能力,能够满足客户创新、个性化的需要。并通过与产业链相关企业密切合作,加快改进和完善的速度。

  第四,各级政府要对LED支撑产业的立项项目给予资金上的大力支持,对重大技术突破、创新和填补空白的成果给予重奖。

  蒋国忠

  目前,国内LED外延、芯片及封装研发、生产、试验使用的设备大部分为进口,设备成本高,增加了LED企业的生产成本。国内设备制造商也早已开展了LED产业相关设备的研发及制造,但其制造的外延、芯片及封装设备与国外同类设备相比,在设备的稳定性等方面还存在一定的差距。为此,建议相关设备制造商与外延、芯片及封装企业进行有效联合,共同参与LED外延、芯片及封装设备的研发,提高设备的稳定性,满足LED外延、芯片及封装产业使用要求,使设备的各项性能达到国外同类设备水平,降低LED外延、芯片及封装生产企业的设备使用成本,从而加快LED外延、芯片及封装设备国产化的进程。

  叶建青

  关于设备的国产化问题,坦率地讲,我认为LED上游产业是一个不断地烧钱的行业,工艺不断改进、效率不断提升要求设备不断更新,器件封装也是一个必须靠规模支撑才能有产出效益的行业,因此设备更新与扩展成为制约行业发展的一个瓶颈问题。目前芯片和器件制造关键设备几乎只有靠进口,行业的平均毛利率水平又不足以支撑企业有足够的资金去购买和更新价格昂贵的进口设备。设备国产化问题成为涉及国内诸多LED的企业能否快速成长的重要问题;从现有的国内实际设备制造情况来看,许多设备制造商力量薄弱,研发水平较低、关键零部件的生产工艺控制较差等问题造成许多LED生产厂家不敢使用国内生产的设备。我建议国家除了在政策上扶植设备生产厂以外,设备厂家更需要依靠有强大的机械加工能力和系统设计的企业做支撑,共同进行LED产业设备的研究与开发,毕竟这已经是一个不小的行业了,LED市场未来的发展有可能给设备厂家获取相当的利润。国产化设备可以从封装和检测、芯片制造的一些辅助设备开始,毕竟外延和芯片制造中的关键设备在短期内想替代进口还需要一个过程。

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