第一篇:先進封裝技術
先進封裝技術發展趨勢
2009-09-27 | 編輯: | 【大 中 小】【打印】【關閉】
作者:Mahadevan Iyer, Texas Instruments, Dallas
隨著電子產品在個人、醫療、家庭、汽車、環境和安防系統等領域得到應用,同時在日常生活中更加普及,對新型封裝技術和封裝材料的需求變得愈加迫切。
電子產品繼續在個人、醫療、家庭、汽車、環境和安防系統等領域得到新的應用。為獲得推動產業向前發展的創新型封裝解決方案(圖1),在封裝協同設計、低成本材料和高可靠性互連技術方面的進步至關重要。
圖1.封裝技術的發展趨勢也折射出應用和終端設備的變化。
在眾多必需解決的封裝挑戰中,需要強大的協同設計工具的持續進步,這樣可以縮短開發周期并增強性能和可靠性。節距的不斷縮短,在單芯片和多芯片組件中三維封裝互連的使用,以及將集成電路與傳感器、能量收集和生物醫學器件集成的需求,要求封裝材料具有低成本并
易于加工。為支持晶圓級凸點加工,并可使用節距低于60μm凸點的低成本晶圓級芯片尺寸封裝(WCSP),還需要突破一些技術挑戰。最后,面對汽車、便攜式手持設備、消費和醫療電子等領域中快速發展的MEMS器件帶來的特殊封裝挑戰,我們也要有所準備。
封裝設計和建模
建模設計工具已經在電子系統開發中得到長期的使用,這包括用于預測基本性能,以保證性能的電學和熱學模型。借助熱機械建模,可以驗證是否滿足制造可行性和可靠性的要求。分析的目標是獲得第一次試制時就達到預期性能的設計。隨著電子系統復雜性的增加以及設計周期的縮短,更多的注意力聚焦于如何將建模分析轉換到設計工程開始時使用的協同設計工具之中,優化芯片的版圖和架構并進行必要的拆分,以最低成本的付出獲得最高的性能。
為實現全面的協同設計,需要突破現今商業化建模工具中存在的一些限制。目前的工具從CAD數據庫獲得輸入,通常需要進行繁雜的操作來構建用于物理特性計算的網格。不同的工具使用不同IP的特定方法來劃分網格,因而對于每種工具需要獨立進行網格的重新劃分。重復的網格劃分會浪費寶貴的設計時間,也會增加建模成本。網格重新劃分也限制了在這三種約束下進行多個參數折中分析的可行性。
圖2.復雜的芯片疊層和互連方案需要謹慎的機械和電學建模
未來的工具必須通過訪問同一個CAD數據庫,在所有這三個約束下進行迭代分析,不需要用戶干預就可自動進行網格劃分,并通過合適參數的成本-功能最小化來優化設計。軟件工具提供商要么考慮這些關鍵需求,要么去冒出局的風險(圖2)。
電學建模的目標是精確地分析整個系統,包括從源芯片和封裝體通過對應PCB板進入要接收的芯片內部。不斷增加的系統性能和結構復雜性,給電學建模提出了很大挑戰。在較高頻率下,系統中較多的結構接近相當大比例的波長尺寸,將伴生有電磁干擾(EMI)的耦合風險。所用傳輸線或波導器件數目的增加,使得時序分析更加關鍵,也要求將諸如介質層厚度和連線寬度等制造誤差包含進去。對于疊層芯片、疊層封裝等三維封裝以及穿透硅通孔(TSV)等互連技術,工程師必須考慮與芯片頂部和芯片底部結構的耦合。為應對這些新出現的復雜性,業界需要新型求解算法和問題分割來突破目前在求解速度和問題規模方面的限制。
工程師使用熱學建模來優化芯片、封裝和系統的功率承載能力,確保在使用過程中芯片不
會超過結溫限制。熱學問題通常是一個系統(甚至包括使用芯片的結構)問題,因為系統和結構是造成一個獨立芯片熱沉的原因。必須考慮空氣流動、系統內部構造、外部環境、臨近組件位置以及其他一些因素,以準確預測系統工作溫度。三維封裝將功率集中于更小體積之內,需要進行充分的測量來管理增加的功率密度,要在芯片熱點分布的分辨率水平上進行分析。在這種系統復雜性水平上,進行熱學建模面臨很大挑戰,業界正進行廣泛合作來為不同等級的域開發合適的集總模型和邊界條件。
熱機械分析主要為了確保電子組件最優的制造可行性和可靠性,同時也指導新型TSV技術的可靠性研究和片上介質層的材料選擇。系統設計則集中于沖擊負荷和振動條件下如何提高可靠性。MEMS也需要協同設計,需要在各種封裝應力下調節器件性能。最重要的是,工程師必須了解諸如熱膨脹、模量、拉伸強度、粘性行為和疲勞行為等材料性能,來提供有效的可靠性預測。不僅要在室溫條件下獲取粘性和疲勞特性,還需要在焊球回流溫度和溫度循環極限條件下獲取。
互連
傳統的互連選擇包括在成本敏感的高性能應用中的引線鍵合和焊球倒裝芯片。隨著電子產業更加轉向消費類產品,即使對于高性能產品,成本也變得更加重要。消費類產品所需的便攜性也增加了尺寸的重要性,推動了引線鍵合以及焊球倒裝芯片互連節距的降低,也為新型互連技術的發展提供了動力。
在某些情況下節距低于150μm,傳統的焊料凸點倒裝芯片互連已不能提供足夠的可制造性或可靠性,除了尺寸最小的芯片外。芯片與襯底的支起高度已經達到或低于凸點的半節距,影響了倒裝芯片器件的可制造性和可靠性。在一些臨界值下,由于鄰近凸點以及芯片與襯底表面構成的通道非常小,芯片下填充物流動的阻力超過了毛細管效應提供的動力。
圖3.圖示銅柱擁有2.5:1的高寬比
實際應用中越來越多的采用帶有焊料帽的銅柱來替代傳統的焊球凸點,這種銅柱可提供與引線鍵合節距相同的倒裝芯片方案。與焊球互連不同,基于銅柱的互連可以擁有大于1:1的高度直徑比。對于給定的芯片節距,與焊球互連相比,銅柱之間以及芯片與襯底之間的間隙要大得多,從而可以獲得更好的可制造性和可靠性。增加支起高度帶來的不利影響是芯片與襯底間共面容差的降低,因為減小的焊料高度只能容許更小的接合高度變化。
銅柱互連技術的研究仍處于高校研發階段。它的潛在好處包括:全銅結構(沒有焊料或者金屬間化合物)帶來的較高的結構整體性,低于25μm的互連節距,以及因更高的高寬比(大于等于4:1)和互連強度而不需要進行底部填充。銅柱通過電鍍的方式在芯片和/或襯底上制作,接合工藝使用化學鍍銅的方式填充銅柱間或銅柱與焊盤間的空隙(圖3)。它允許相對大的芯片和襯底間的共面容差。
材料
新材料推動不同的工藝相互作用,并改變互連、界面和可靠性等對應的物理特性。舉例來說,在鍵合中轉而使用銅線將帶來新的現象,必須進行相應研究和表征。
綠色材料的引入大大影響了引線框架封裝的可制造性、成本以及可靠性。其他的一些因素
包括,諸如汽車發動機腔體的高溫環境,高電壓(500-1000V)需求,用于高功率IC的高導電率芯片粘結材料,以及用于高電流承載的厚導體。在引線框架、模塑混合物和互連線中使用的傳統材料的替代品正在出現,這包括鋁引線框架、無金絲互連,以及與超薄芯片一起使用的低成本注模技術。
對于大多數倒裝芯片封裝來說,底部填充需使用另一種關鍵材料。目前的底部填充材料必須滿足一些相互沖突的需求。它們必須在填充過程中表現良好,必須在不斷縮小的空隙間迅速流動,必須可以保護焊球連接和有效電路免受熱機械應力的影響,還必須在多次暴露于高溫高濕環境之后保持性能。最新的底部填充材料使用尺寸分布較窄的亞微米填充物和多種添加劑,這些添加劑可以調節材料的粘性、模量、熱膨脹系數(CTE)和玻璃轉化溫度(Tg),在保證使用超低k介質的有效電路疊層的低應力情況下成功增強新型硬質無鉛焊料的性能。
在選擇底部填充材料過程中,工程師們必須同時考慮在芯片粘結回流工藝中使用的助焊劑。無鉛焊料使用的助焊劑比鉛錫焊料使用的助焊劑更加有效,后者通常引起比較討厭的回流后助焊劑殘留物。這些殘留物將與底部填充材料反應,形成性能不佳的混合物。一種潛在的解決方法是使用可清潔的助焊劑并在施加底部填充材料之前去除掉殘留物。這一方法需要額外的設備和工藝步驟。如果使用免清洗助焊劑,將會存在一些殘留物,在助焊劑殘留物存在的情況下,必須對對應底部填充材料的表現進行表征(圖4)。
圖4.溫度循環測試之后對應沒有優化(上圖)和最優化(下圖)的助焊劑-底部填充材
料組合的剖面圖。
窄節距凸點技術
部分游戲和無線領域使用或者正在考慮使用凸點節距低于60μm的倒裝芯片封裝,而標準的凸點節距為150μm。逐漸被采用的潛在解決方案包括縮小凸點的尺寸或者使用頂部覆蓋一層焊料的較厚的釘頭(stud)來提供芯片與襯底間的支撐高度。節距更密集的凸點以及提高電鍍銅厚度的可能性為該領域材料和工藝的選擇帶來挑戰和機遇。
對于通過電鍍制作的凸點而言,首先面臨的挑戰是光刻膠材料的選擇。制作這種節距范圍的凸點,需要進行受控電鍍,而非快速擴散的電鍍,需采用較厚的光刻膠,高寬比可能超過3:1。采用正性和負性光刻膠都可以得到所需的厚度。正性光刻膠具有易控制形狀和去膠方便的優勢,而負性光刻膠具有易控制曝光能量和顯影時間的優勢。目前為止,選用的光刻膠已經可以將高寬比做到4:1,僅就圖形的高寬比而言,已經得到了比預期更突出的能力。在化學浸潤高的高寬比結構方面,一些材料表現出較強的能力或挑戰。
高高寬比光刻膠開口給電化學帶來了浸潤性的挑戰。而且,銅厚度的增加需要更高的電鍍速度來保持產能。然而,電鍍結構的均勻性趨于與電鍍速度相關,需要電鍍技術的進一步發展來獲得令人滿意的結果。
小尺寸結構還影響工具和化學組分的選擇。在制作150μm或更大節距的凸點時,凸點結構為電鍍工具和化學組分的選擇保留了比較寬的工藝窗口。批量工具和強腐蝕的化學品會引起凸點結構較大的側向鉆蝕,如果特征尺寸由80μm減小到30μm時,這種鉆蝕會嚴重影響質量。這些挑戰可由使用單晶圓工具和反應不那么強烈的刻蝕化學品來解決。
更密集的凸點節距在大于60μm時,通過正確選擇材料、工具和工藝優化可以獲得重復性優異的高產能工藝。對于電鍍工藝來說,優化時需要覆蓋光刻工具和材料、電鍍化學浸潤性和
電鍍速度,以及去膠和刻蝕工具與工藝等方面。
WCSP
晶圓級芯片尺寸封裝(WCSP)應用范
圍在不斷擴展并進入新的領域,而且根據引腳數目和器件類型細分市場。無源器件、分立器件、RF和存儲器件的份額不斷提高,并開始進入邏輯IC和MEMS之中。隨著芯片
尺寸和引腳數目的增加,板級可靠性成為一大挑戰。
在過去的十年間,低引腳數目的WCSP部分已經變得非常成熟,眾多廠家使用不同尺寸的晶圓不斷推出高產量應用,并不斷擴展面向不同市場的產品空間。隨著基礎設施建立的完成,并且也已經實現量產,下一個主要聚焦的方面是降低成本,這對于低引腳數目的器件來說尤為關鍵,同時對高數目引腳的器件來說也很重要,包括300mm晶圓。
較高引腳數目帶來新的挑戰,在一些因硅面積的限制導致扇入技術不能勝任的案例中,引入了扇出技術。這些技術存在制造和成本挑戰,一個例子是在一個較大承載襯底上放置芯片的精度問題。扇出技術在系統級封裝(SiP)中也存在應用潛力,而且可以是一個過渡性的方法,或者可以與諸如TSV疊層封裝等替代性方案進行競爭。
簡化現有結構可以實現成本節約,另一個節約的來源是與材料供應商合作開發下一代材料。
針對MEMS的特殊考慮
SiP技術已經開始集成MEMS器件,以及其他的一些邏輯和面向特定應用的電路。MEMS應用覆蓋了慣性/物理、RF、光學和生物醫學等領域,而且這些應用要求使用不同種類的封裝,比如開腔封裝、過模封裝、晶圓級封裝和一些特殊類型的密閉封裝。這些微系統必須具備可以
在潮濕、鹽漬、高溫、有毒和其他惡劣環境中工作的能力(圖5)。
圖5.扇出技術使用再分布層或者其他替代物,有可能與使用TSV的疊層封裝進行競爭
使用TSV的三維封裝技術可以為MEMS器件與其他芯片的疊層提供解決方案。TSV與晶圓級封裝的結合可以獲得更小的填充因子。潛在的應用包括光學、微流體和電學開關器件等。
醫療、安防、汽車和環境應用是電子產業中出現的具備高增長潛力的領域。大多數的這些應用需要將傳感器或MEMS與IC作為系統的一部分。獨立系統通過使用電池或能量提取技術以很低的功率進行工作。這類器件在個人醫療中的廣泛應用將依賴于它們的效用、使用方便性以及價格。
在醫療器件方面,MEMS具有很多機會,這包括體外診斷、芯片上實驗室以及藥物供給等。基于MEMS的微流體技術將是支撐這些應用的一項關鍵技術。其他的一些機遇包括三軸加速度計、壓力傳感器、能量收集器以及用于聽覺器件的硅微麥克風。可植入器件同樣需要特別的封裝,以在人體內惡劣的環境下保持可靠的性能。
降低封裝成本是MEMS器件面臨的最大挑戰,而這推動著更多的標準化和封裝在填充因子方面通用性的發展。其他的一些關鍵性挑戰包括應力管理(特別是對于壓力和慣性傳感器)、避免污染雜質、組裝位置偏差、壓力控制以及密閉性等。
結論
先進封裝在推動更高性能、更低功耗、更低成本和更小形狀因子的產品上發揮著至關重要的作用。在芯片-封裝協同設計以及為滿足各種可靠性要求而使用具成本效益的材料和工藝方面,還存在很多挑戰。為滿足當前需求并使設備具備高產量大產能的能力,業界還需要在技術和制造方面進行眾多的創新研究。在能量效率、醫療護理、公共安全和更多領域,都需要創新的封裝解決方案。
第二篇:8~12英寸先進封裝技術專用勻膠設備
8~12英寸先進封裝技術專用勻膠設備
沈陽芯源微電子設備有限公司研制的8~12英寸先進封裝技術專用勻膠設備獲得“2007年中國半導體創新產品和技術”獎,其中12英寸(×300mm)晶圓先進封裝設備,于2007年7月在我國五大先進封裝測試廠之一的江陰長電先進封裝有限公司通過嚴格的工藝檢測驗收,成功投入生產使用。實現了國產首臺IC裝備在晶圓尺寸和新工藝應用上的重大突破。
由中科院沈陽自動化所投資興辦的沈陽芯源微電子設備有限公司是躋身于集成電路裝備行業的后起之秀。公司成立于2002年底,幾年來,通過廣泛的國際合作加快了自主知識產權的IC裝備研發進程,目前已申請與技術產品相關技術專利45項,其中發明專利19項,已授權實用新型專利11項、軟件著作權1項。芯源公司在引進國際先進技術基礎上,消化吸收,創新提高,在勻膠顯影整體技術和單元技術創新改進方面取得了多項關鍵技術突破,成功實現了技術的跨越式發展,使我國在集成電路制造領域的勻膠顯影技術提升了三個產品代,與國際最先進技術的差距縮短了15年。
同時,依托沈陽良好的裝備制造業基礎,建立了穩定的供應鏈,設備國產化率達70%以上,成本降低超過20%;產品從前工序專用的勻膠顯影機,拓展到擦片機、清洗機、后道封裝等不同領域。產品已銷往多家客戶并在穩定生產中,企業和產品在同行業形成了品牌影響。
在我國IC 產業中,封裝業占有重要地位,目前我國已經成為世界第一封裝大國。隨著IC封裝技術不斷革新,倒裝芯片,球柵陣列,芯片和圓片級封裝技術已成為先進封裝技術的主流。先進封裝技術的基石是凸點工藝。而該工藝的核心技術是高粘度厚膠涂敷。沈陽芯源研制的8~12英寸先進封裝技術專用勻膠設備成功地突破了這一技術難題。
1創新性
(1)理論創新
本項目技術和產品在國內均屬空白,理論創新有:
1)改善厚膠和邊沿膠膜的均勻性的空氣動力學模型;
2)深孔刻蝕的化學反應機理和工藝過程。
(2)應用創新
1)單片全自動傳送去膠/刻蝕系統(此前國內均為槽式浸泡,工藝等級和精度受限),結合Robot精度自動傳送+化學腐蝕液特殊?+離心機高精度旋轉;
2)對粘度高達20000CP的厚膠及粘貼玻璃片產生的翹曲撞片刮版等設計的特殊檢測夾板傳送尺寸。
(3)技術創新
1)自主開發的多分區高精度漸進式烘焙熱盤,保證烘焙溫度、梯度控制,避免膠膜破裂和氣泡產生;
2)大圓片、大負載下高速離心機的軸向跳動的解決;
3)模塊式全封閉單片全自動設備總體
(4)結構創新
采用全封閉結構,各功能單元立體交叉布局,相同或相似的功能模塊分區域集中布置,與輔助系統MFC、FFU相配和實現局域小環境調節和系統環境的優化。
2應用范圍
(1)產品適用于最先進的高端封裝技術(如COG、TBA和砷化鎵FC工藝)
(2)還可推廣應用于前工序制造的單片旋轉濕法刻蝕設備、清洗設備、晶片擦片機等,該技術還可應用于大型平板顯示器的生產、太陽能電池和其它領域。
3用戶情況
該產品與國外相同檔次設備相比價格低1/3;而且能同時適用于先進封裝生產線的PR/PI高粘度厚膠涂敷,而國外設備只適用于單一涂膠;芯源公司售后服務、維修備件成本大大優于國外公司,是國內生產線的首選設備供應商,可替代進口,節約外匯。社會經濟效益可觀。
芯源產品已銷售到中芯國際、江陰長電、中電13所等企業,產品在線運行穩定。
2005年9月,國內五大先進封裝企業之一的江陰長電集團采購芯源公司8英寸BUMPING(凸起接點)勻膠設備,使用取得成功,芯源是國內第一個將國產設備推入集成電路8英寸主流生產線的企業。
2006年4月交付到國內最大、全球第三大芯片制造企業中芯國際的8英寸BUMPING勻膠顯影設備,經過半年的在線運行,通過了全面驗收;2007年初,芯源公司被中芯國際授予“最佳供應商”稱號。
2007年初自主研制生產12英寸BUMPING封裝工藝勻膠樣機,在江陰長電先進封裝現場測試成功,并于2007年7月正式投入生產線使用,是國產IC裝備在關鍵領域取得的重大突破。
4市場前景
BUMPING工藝是新興工藝的高增長型產品。先進封裝模式正在取代傳統的封裝方式。
我國目前有封裝企業60余家,其中10%的廠家在近期內考慮轉型應用BUMPING工藝封裝技術。
本項目產品用于最先進的高端封裝技術(如9vk COGTBA和砷化鎵FC工藝)。目前,12英寸晶圓的后道封裝70%已采用先進的Bumping工藝,全球有70%的Bumping線在中國臺灣,正在向中國大陸轉移。本項目這些設備完全可以銷往中國臺灣、新加坡等市場;中國大陸、中國臺灣、東南亞對Bumping 設備的市場需求保守預測每年有30億元人民幣,并以每年33%的速度增長。
本項目產品可推廣的應用領域廣泛,擁有更廣闊的市場前景,可占領國內市場20~30%的市場份額,并出口到中國臺灣等海外市場。
第三篇:封裝材料
封裝材料
在組件封裝過程中,聚合物可以使電池片、背板和玻璃很好地粘合在一起,與此同時,聚合物需要確保組件高透光率、抵御惡劣潮濕寒冷氣候----例如防潮----柔韌。聚合物火焰傳播指數要低于100,要通過防火UL960Class C, 認證測試。此外,還要遵守其他規則,包括登記、評估、批準還有化學物質限制條令和危險品限制條令。
用于封裝材料的聚合物有EVA(乙烯醋酸乙烯酯),PVB(聚乙烯醇縮丁醛),Polyethylene Ionomers(離聚物),Polyolefines(聚烯烴),silicones(硅)和TPD(熱塑性聚氨酯)。傳統的EVA制造商
EVA是乙烯醋酸乙烯酯聚合物,EVA的優點有清晰、堅韌、靈活、御低溫。EVA的透光率取決于VA(乙酸乙烯酯)的含量---VA(乙酸乙烯酯)含量越高,透光率就越好。不過,需要交聯來實現必要的韌性和強度,這是個不可逆現象。
EVA可以通過兩種方法獲取---快速固化法與標準固化法。通常制作EVA需要固化劑、紫外線吸收器、光抗氧化劑,其中固化劑的品種直接決定是采用何種固化法---快速固化或標準固化。
今年的市場調查覆蓋了18款產品,14家EVA制造商,其中包括3家新公司,8款新產品。其中僅有6家公司生產標準固化EVA,這種跡象也意味著大家傾向于生產快速固化產品,因為快速固化EVA層壓時間可以降低40%,可以提高生產效率。
另一家光伏組件封裝材料大供應商是美國的Solutia Inc.公司,該集團旗下的Saflex Photovoltaics是一家供應PVB產品的公司。據Saflex商務總監Chiristopher Reed 稱,該公司市場占有率達20%,并且對EVA, PVB和TPU封裝材料可以提供一站式解決方案。他們的EVA,TPU太陽能產品是由他們公司在今年6月份在德國收購的Etimex Solar 有限責任公司生產的。Solutia 供應的快速固化產品有VISTASOLAR 486.xx和VISTASOLAR496.xx,供應的超快速固化產品有VISTASOALR 520.43。快速固化產品寬度為400mm到1650mm,超快固化產品的寬度為500mm到1650mm,他們也可以根據客戶要求生產更寬的產品。Solutia生產的快速固化EVA透光率可達90%,超快固化EVA透光率達95%以上。
現在光伏行業內在討論EVA產品時,通常說到一個詞:紫外臨界值。Solutia公司生產的快速固化和超快速固化EVA的紫外臨界值均為360nm,厚度為460um到500um,張力強度為25N/n㎡,是本次調查中張力強度最高的。根據不同的保質期,快速固化EVA保修期是6個月,超快速固化EVA保修期為4個月。另一家美國公司是Stevens Urethane Inc.該公司供應的超快速固化與標準固化EVA,保修期為12個月。不過,據該公司市場與產品開發部副總裁James Galica說,他們的客戶在將產品保存了2年后使用都沒有任何問題。Stevens Urethane供應的標準和超快速固化EVA有PV-130和PV-135, 寬度最大可達2082mm以上。據Galica講,超快速固化EVA的市場需求比標準固化EVA市場需求大。兩種產品的熔點為60℃,最小張力強度為10N/n㎡,最少訂單不能低于100㎡,產品一般在2到4周就可以交貨,是在這次調查中從訂貨到交貨用時最短的公司。
西班牙的Evasa也是一家新進入EVA生產領域的公司,供應三款產品,分別是SC100011E/A,FC100011E/A和UC100011E/A,FC100011E/A和UC100011E/A屬于快速固化與超快速固化EVA產品。Evasa公司所有產品都很清晰,透光率為91%。超快速固化與標準固化EVA熱損耗率為5%,聽說快速固化EVA的熱損耗率非常低,僅有1%。寬度最大可達2100mm,厚度為100um到1200um。這三款產品在下訂單2周內可以生產出來,也是本次調查中交貨用時最短的公司。
Toppan Printing英國有限責任公司供應的EVA產品是EF1001, 他們公司既可以生產快速固化產品,也可以生產標準固化產品。據Toppan公司銷售與市場總監Mitsuharu Tsuda介紹,大多數客戶傾向于買快速固化EVA,但是日本客戶還在買標準固化EVA。Toppan公司供應的EVA產品寬度最大可達1100mm,厚度為300um到600um。Toppan公司的交貨時間是4到6個月,他們只接大于150㎡的訂單。
另一家新進入EVA生產領域的美國公司SKC Inc.在尺寸要求上與眾不同,SKC公司只接大于10000㎡的單子。SKC公司供應一款標準固化EVA:ES2N和兩款快速固化EVA:EF2N和EF3N。這三款產品寬度為400mm到2200mm,厚度為400um到800um。ES2N和EF2N的熔點是70℃,EF3N熔點為60℃。據SKC公司聲稱,這三款產品的黏結性都很好,強度大于60N/nm。保修期為6個月,交貨期是4到8周。
法國Saint Gobian集團有許多子公司都活躍在太陽能行業內,從玻璃到GIGS組件再到碳化硅。其在美國的子公司Saint Gobian Performance Plastics 生產用于光伏市場的含氟聚化物前板。在2009年,這家美國公司首次推出快速固化EVA :Solar Bond E。Solar Bond E最寬是2000mm,厚度為300到1200mm。盡管Saimt Gobian沒有透露張力強度指數,但是具體指出了與玻璃的黏性大于70N/nm,這一數據是本次調查中最高的。Saint Gobian 公司生產的EVA在100℃度的環境下熱損耗率在僅有1%到3%,訂量不能少于100m ,交貨時間為4到6周。據公司產品經理Phoebe kuan介紹,產品既可以標準包裝也可以特別包裝。如果使用標準包裝,貯存時間可以確保6個月,如果采用另外付費的特別包裝貯存時間可以確保9個月。
接下來的幾家EVA供應商是在去年接受了調查,在今年的調查中他們都沒有更新產品信息。日本廠家Bridge stone還在供應Evasky 產品,既包括標準固化EVA,也包括快速固化EVA。Evasky寬度在500mm到2400mm,厚度為300mm到800mm,透光率90%,也是在這次調查中最低的。Evasky清晰白凈,熔點在70℃到80℃。盡管本次調查中也有其他廠家講他們的產品在20℃的環境下超過24小時吸水率為0.1%,但是Bridgcstoue稱他們的吸水率為0.01%,低了10倍,是本次調查中最好的。訂量最少不低于1000m,保質期為6個月,交貨時間為3到6 周。很有趣的是,STR沒有提供任何標準固化EVA數據,僅提供了快速固化與超快速固化產品,分別是15435P/UF和FC290P/UF,厚度為100um到1000um之間,熔點不一樣,15435P/UF的熔點為63℃, FC290P/UF熔點為70℃。兩種產品的交貨時間都為6周,根據標準包裝與特制包裝的不同保修期分別為6個月到7個月,主要要看選擇哪種包裝了。
日本的Mitsui chemical Fab20/ nc提供標準固化EVA :SolAR EVA SC52B和一款快速固化EVA產品:SOLAR EVA RC02B。DuPont-Mitsui Polychemica 有限責任公司,在DuPont經驗的基礎上聯合開發出了SOLAR EVA 的組分。兩款產品寬度為800mm到2000mm,厚度為400um到800um,透光率為91%,屬玻璃白色,保修期為了6個月,交貨期是4到8周。
另一家日本公司是Sanvic Inc.,這家公司是通過其在德國的貿易公Mitsui&co,Deutschland 有限責任公司銷售EVA的。該公司核心業務是塑料片生產,但是在與日本國家先進工業科技學院(AIST)合作于2008年開發出了第一款EVA產品。今年Sanvic提供了與去年同一款產品信息,標準固化K-系列與快速固化F系列產品。透光率為92%。清晰,可根據客戶要求制作出不同顏色的產品。
西班牙公司Novogenio SL供應的快速固化EVA 產品有Novosolan FCLV NovoGenio,這家公司也為晶體硅組件供應標準固化產品Novosolar NC和快速固化產品Novosolar FC。NC和FC都很清晰,透光率為99.5%,因為公司無人答復我們的求證,所以我們猜測這是無玻璃的透光率。Novogenio公司所供應的產品寬度都是多達2200mm,厚度為200um到800um。一般標準包裝貯存期為6個月,特別包裝貯存期為12 個月。產品唯一的缺點是熱損耗高達5%到8%,排在本次調查的首位。
比利時公司Novopolymers NV從2009年開始供應EVA產品。Novopolymers NV 與比利時化學公司Proviron Industry NV公司建立了戰略合作關系。Novopolymers 供應的快速固化EVA產品Novo Vellum FC3和超快速固化EVA產品Novo Vellum UFC4寬度可達1450mm,厚度為200um到1100um。FC3和UFC4都很清晰,透光率為91%。含膠量88.5%,溫度150℃的情況下,FC3EVA的層壓時間需要16.5分鐘。含膠量87.5%,溫度150℃,UFC4層壓時間需要12分鐘即可。這兩款產品張力強度都大于6N/n㎡,保修期6個月,交貨時間大約需要4周。
杭州福斯特光伏材料有限責任公司供應三款產品,分別是F406,F806和Su-806,其中Su-806是2010年新推出的產品,F系列屬快速固化產品,Su-806屬于超快速固化EVA產品。據福斯特全球銷售經理Grace Sun介紹,Su-806是應客戶要求特別訂制的,層壓時間僅需10分鐘,這款產品將成為公司的核心業務,不過Grace 說層壓溫度需要高達155℃到160℃。F406是款老產品,F806是它的升級版。在不久的將來,福斯特將停止生產F406。福斯特所有產品的寬度為250mm到2200mm,厚度為200um到800um。
臺灣地區Yangyi科技有限責任公司既供應標準固化EVA產品,也供應快速固化EVA產品,產品寬度為650mm到1030mm,透光率為91%到93%。據這家公司自己稱他們的產品紫外臨界值只有340nm,是市場上最低的,如果成事實的話,是可以有效提高組件轉換效率的。產品保修期6個月,交貨時間4到6周。PVB,TPU和Ionomers(離聚物)
光伏行業目前比較熱衷于晶硅電池生產,所以使得EVA成為了唯一必要的封裝材料。但是隨著薄膜技術的出現,玻璃/玻璃封裝技術開始嶄露頭角,人們開始采用安全的玻璃技術進行生產,在玻璃行業有一個非常有名的膠囊密封材料叫PVB就是這樣一種技術。在本次調查中有三家生產PVB的公司。
有一家在PVB生產行業里處于領先位置的公司是Kuraray歐洲有限責任公司,這家公司供應的PVB產品品牌是TROSIFOL,投入市場已經有55年的歷史了。據Kuraray技術市場部經理Bernd Koll介紹,該公司是在2004年首次為光伏行業生產供應PVB產品。盡管也有其他EVA替代產品,但是PVB是最佳選擇,其次是TPU,不過太貴了,再有就是硅,剛剛進入市場。
Kuraray生產的TROSIFOL SOLAR R40可用于玻璃/玻璃基和玻璃/聚合物基組件生產,升級版TROSIFOL SOLAR 2g是專門為光伏行業量身定制的,可以有效提高組件在電阻、真空層壓低壓電、低靜電荷載、高防腐蝕、透明導電氧化層和水擴散率方面的性能。
盡管目前薄膜技術還沒有像晶硅技術那么成功,據Koll講,這沒什么可擔心的,隨著BIPV應用方面的需求增大,PVB將會成為EVA非常強大的競爭對手。Kuraray公司這兩款產品寬度是300mm到3210mm,透光率僅有91%,黏著力強度很厲害,大于20N/mm。Kuraray公司的產品主要優點在于可以存放長達48個月,公司要求訂單不能低于一卷,可在3周內交貨。
另一家供應PVB產品的公司是Solutia,這家公司同時也供應EVA。他們供應的PVB產品有Saflex PA41, 高流動性,Saflex PG41,具臍狀突起的,Saflex PS41,多重接面,和最近升級版Saflex PA27,亮白。
Saflex PA27是一層薄膜,正如全稱所蘊含的意思一樣,是白色的,專門為薄膜行業應用開發的,透光率僅有3%,是理想的反射層替代品。Solutia公司其他PVB產品的透光率均為91.2%,厚度為762um,也可根據客戶需要供應其他厚度的產品,定量不低于一卷,交貨時間為三周。
美國的杜邦公司也開發出了三款PVB產品,分別是PV 5212, PV 5215和PV 5217。各個產品的厚度都不一樣,寬度可達3210mm,透光率為91.2%,張力強度非常棒,可達28.1%,可6周交貨,交貨時間比其他那兩家長了一倍。除了EVA、PVB外,另一個組件封裝材料聚合物便是TPU了。據Solutia公司的Reed說,TPU產品價格昂貴,只有產能足夠大才可以抵消高出的那部分費用。不過,在我們的調查中,還沒發現有哪家公司大規模采用這種材料呢。Solutia公司供應的VISTASOLAR 517.84透光率為91.8%,紫外臨界值高于EVA,是400nm,張力強度指數大于15N/mm,寬度為400mm到990mm,厚度為300um到650um。VISTASOLAR 517.84最小定量是一托盤,保修期6個月。
Stevens Urethane公司也供應了兩款TPU產品,分別是PV-251和PV-301,透光率為91%和92%,紫外臨界值均比Solutia公司產品低,張力強度指數高,在45N/mm到48N/mm之間,是Solutia公司的三倍。
另外一種封裝材料是Ionomers(離聚物),雖然價格昂貴,但是憑借其堅硬的特性,成為了很適合全自動層壓生產線的封裝材料。另外,Ionomers(離聚物)比PVB防潮能力強。杜邦公司生產的Ionomers(離聚物)有:PV5316和PV5319, 根據客戶的要求,寬度可達2500mm,厚度可達3000um。標準厚度是890um和1520um。透光率非常好,可達94.3%,紫外臨界值為370nm。張力強度也很棒,達34.5N/mm。根據訂單大小,交貨時間為3到10周。在本次調查中,另一家生產Ionomers(離聚物)材料的公司是Jura-Plast有限責任公司。據這家公司產品經理Jurgen Neumann說,他們生產的DG3 Ionomers已經被中國公司GS-Solar'大規模使用,DG2被德國的肖特太陽能公司使用,主要是用于雙層玻璃組件。DG3透光率大于90%,紫外臨界值是380nm。DG3可在4周時間交貨。另外,Jura-plast也供應熱塑性塑料產品DG CIS,這款產品更加靈活,可以與對水蒸氣敏感的CIGS電池兼容。DG CIS透光率低,紫外臨界值與DG3相同,交貨時間為6周。硅及其他材料在爭一席之地
除了以上介紹的封裝材料外,還有像Polyolefine(聚烯烴),硅和Thermoplastics(熱塑性塑料)都想在市場上爭一席之地。在本次調查中,供應硅封裝材料的公司--有的是液體硅,有的是固體硅---有兩家,分別是美國的道康寧和德國的瓦克。
瓦克公司供應的產品TECTOSIL是熱塑性塑料硅合成橡膠。據這家化學巨頭公司稱,這款產品不包含任何催化劑或腐蝕成分能使材料產生化學反應,而且豐富的硅成分可以使產品永久性靈活,盡管在零下100℃也可保持很高的彈性。這種材料的另一個顯著特點是93%到94%的透光率和370nm到1200nm的波長。寬度為600mm到1400mm,厚度是200um到700um。瓦克公司認為,硅在層壓過程中是非常難控制的,所以要將其與熱塑性塑料復合在一起,這樣不管什么形式的層壓都不會有什么問題的。
不過,道康寧的觀點是不一樣的,他們采用的是液體硅封裝材料。據道康寧公司Donald Buchalsky講,硅由于其化學屬性和壽命長,自然可以抗紫外線,而且硅加工比EVA加工要快四、五倍。道康寧公司與德國的Reis Robotics公司合作共同提供這方面的交鑰方案。
在本次調查中,唯一供應Polyolefine(聚烯烴)的公司是Dai Nippon Printing有限責任公司(DNP)。這家日本公司供應兩款產品:CVF1和Z68。兩款產品寬度都可達2300mm,白色。Z68是款老產品,透光率只有86%。CVF1的透光率是92%,據這家公司自己講,CVF1防水蒸氣的能力是EVA的10倍。保修期是18個月,是EVA的3倍,在層壓過程中不釋放任何酸性氣體。
另一種EVA替代品是由STR公司供應的,這種產品叫熱塑性塑料。寬度為2100mm,厚度為100um到1000um,材料半透明,透光率為75%,用在電池的后面。這款25539產品交貨期為4到6周,根據采用的包裝形式,保修期為6到9月。背板確保持久而耐用
背板是光伏組件一個非常重要的組成部分,用來抵御惡劣環境對組件造成傷害,確保組件使用壽命。背板的核心成分是Polyethylene terephthalate 聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET),是用來保證絕緣與強度的。PET與含氟聚化物結合可以阻止水解和紫外線,含氟聚化物的傳統性能有持久耐用、低火焰傳播。背板的市場曾經一度主要被杜邦占有,因為杜邦是Tedlar制造商,Tedlar是一種聚氟乙烯(PVF)。可是當市場需求一路飆升的時候,杜邦公司卻無法供應足夠多的Tedlar產品,所以組件制造商不得不轉向其他合適的替代產品。法國的Arkena公司就在進行這方面的研發,他們開發出一種產品叫Kynar,是一種聚偏二氟乙烯(PVDF)膜,可確保熱、磨損和輻射的穩定性。
今年的調查中,有9家公司供應了49款Tedlar基產品,14家公司供應了46款非Tedlar基產品,而且大多數生產Tedlar基產品的公司也在開發非Tedlar產品。Tedlar基產品技術有保證
杜邦公司的Tedlar主導了整個光伏背板市場,第一款進入光伏市場的產品是PVF2001,后來進入市場的是PVF2111。
美國盾膜公司將Tedlar、PET和PE(Polyethylene聚乙烯)結合起來開發出了七種背板產品。在TPT系列產品中,PET被夾在Tedlar夾層里。背板的強度取決于夾層的厚度。TPE系列產品是PET層在中間,一面是Tedlar,另一面是PE。據盾膜公司技術銷售經理Lee Smith講,TPT系列與TPE系列傾向于用在晶硅電池組件上。用于CIGS組件的TAPE系列產品是PVF、AL(鋁)、PET、PE的復合體,其中鋁層是用來防水蒸氣的,這也是該產品的一個優點。據Smith講,也有晶硅組件和非晶硅組件制造商找他們買TAPE產品。盾膜公司所有產品都有12個月的保修期,可在1.5個月交貨。
德國公司August Krempel Soehne有限責任公司供應八款Tedlar基產品。這家公司的技術經理Karlheinz Brust 對含氟聚化物很感興趣。據他講,背板沒有氟是不行的。該公司有四款產品,是PET和Tedlar相夾的。為了滿足客戶需求更加便宜的產品,August Krempel也推出了雙層背板:PTL3 HR 750V,不過Brust對這款產品沒有談很多,只是說封裝材料的成本只占到組件總成本的3%到4%,意思是并不建議客戶選擇這么便宜的產品。August Krempel公司也供應TAPL HR1000 V ww和TPCL 38-50-70,這兩款產品是PVFcast/AL/PET和PVFextr/PET/AL的復合體,水蒸氣吸收功能強大。
背板市場領軍企業Isovolta今年正式更名為Isovoltaic有限責任公司,像Krempel公司一樣,Isovoltaic公司也為薄膜組件特別設計封裝材料:Icosolar 2116,PVF與PET之間夾著AL,在PET外又有一層底層涂料,是為了增加黏著力。Isovoltaic大多數產品都是PVF和PET復合體。這家公司也供應價格便宜的Icosolar T2823,是PVFPET底的層涂料復合體。Isovoltaic公司Icosolar 2482和Icosolar 0711都是PVF/PET/PVF復合體,不過,Icosolar 2482一側表面做了處理,為了增加對EVA的黏著力。因為杜邦公司的Tedlar材料供應有限,所以Isovoltaic公司也開發了非Tedlar基材料,也很耐用。
Coveme SpA公司供應四款Tedlar基材料。這家意大利公司供應的材料顏色有白色、藍色
和透明色,還可以根據客戶需求定制其他令客戶喜歡的顏色。他們供應的dyMatT是PVF2001/PET/PVF2001復合體,厚度分別是175mm、350mm和450mm,相應的張力強度是18N/mm、48N/mm和60N/mm。DyMat T和 dyMat cT都是PVF2001與PVF2111的復合體,保修期是6個月,而dyMat TE和dyMat cTE在PET 一側是PVF2001或PVF2111,另一側是EVA,保修期是12個月。
韓國公司SFC有限責任公司供應七款材料,中間是被隔離的PET(或PTI)。這家公司供應的大多數材料是Tedlar基的。據SFC公司銷售經理Hosik Son介紹,像TPE-
35、PA301E等材料一側是用Tedlar,另一側是用氟化聚酯。SFC所有產品都可以抵抗1000伏系統高壓。據Son講,公司還可以根據客戶要求為BIPV應用設計生產不同顏色的背板。
Toppan公司除了供應封裝材料外,也供應Tedlar基背板,有四款。BS-TX和BS-ST中間是PET,兩側是Tedlar PV2400和Tedlar PV 2111。據Toppan公司銷售與市場部經理Mitsuharu Tsuda介紹,他們公司的背板年產能達2000萬㎡,相當于生產2.4GW組件需要的背板量。如果客戶需要價格便宜點的產品,他們就提供BS-ST-VW和BS-ST-VB,屬于PVF2111/PET/底層涂料復合體。
美國公司Flexcon Inc.供應TPT W12背板,是TedlarPV2111、PET和TPE W12復合體,一側是Tedlar,另一側是EVA,這樣安排是為了降低成本,交貨時間是1個月。
美國公司Madio Inc.供應TPE HD和TPE專利產品,是PVF/PET/EVA復合體,材料顏色有藍色、綠色、棕色和白色。TPE HD 與TPE相比,更耐用,密度和厚度更高。
日本公司MA包裝有限責任公司供應三款背板:PTD75,PTD250和PTD250 SP。厚度分別是160um,335um和310um。這家公司也供應水敏感薄膜組件用的ALTD與PVF/AL/PVF復合體背板。
臺灣公司Taiflex科學有限責任公司供應Solmate/BTNT和Solmate/VTP10D, 屬于標準的PVF/PET/PVF和PVFcast/PET/PVF復合體。價格便宜些的產品有Solmate/BTNE和Solmate/VEP05A,一面是Tedlar,另一面是有黏著性的底層涂料。
放棄Tedlar是為了降低成本
雖然大家對Tedlar的需求渴望并沒有因其供應緊缺而受下降,但是背板生產商似乎也在致力于開發新的不含Tedlar的背板材料,這樣做事為了使背板價格降下來,并且也是為了降低大家對杜邦公司的依賴。德國公司Bayer材料科學集團供應一種聚碳酸酯混合物背板,稱作Makrofol。據Bayer公司區域銷售經理Birgit Hubertus介紹,這種產品還在市場引入階段。他們公司選擇了幾家客戶評估這種背板的性能,并準備好根據客戶要求改善產品。據她講,Bayer公司為小組件做了潮熱測試和溫度測試,并希望不久后能夠得到客戶的認可。Mokrofol是單層材料,要比Tedlar便宜。因為Bayer公司是聚碳酸酯制造商,所以可以迅速滿足市場需求。主要缺點是不能與PVB一起用,水蒸氣滲漏指數為9g/㎡d,屬于本次調查中指數最高的。
美國公司BioSolar Inc.供應BB-6,是用蓖麻子制成的。據BioSolar公司CTO Stanley Levy介紹,有一部分小客戶不久將采用本產品進行生產。據Levy講,這款產品對于傳統組件背板來說起到了徹底替代的作用,成本至少下降20%,不會有任何壽命問題。
Coveme公司也將dyMat系列產品進行了改造,開發出了非Tedlar基材料,這種材料是兩層PET和EVA復合體,其中PET夾在一層PET和一層EVA之間,另一層PET起到了隔離作用。這類產品不僅價格便宜而且耐用。據Coveme講dyMat PYE3000經過3000個小時的潮濕測試后完好無損。dyMat PYE供應給對水敏感的薄膜組件制造商,是屬于PET/AL/PET/EVA復合體,厚度為9um,20um和50um。
Madio公司也制造出了自己的非Tedlar基專利產品,Protekt系列,里層是EVA,外層是PET。Madio也可以給CIGS組件供應和鋁結合得復合體:Protekt/AL/PET/EVA。
盾膜公司供應的產品有:Dun-Solar 1050 KPE 和Dun-Solar 1100 FPE,是F/PET/PE和K/PET/PE復合體,其中F代表雙層氟化聚合物,K代表Arkena公司的Kynar(PVDF)。據Smith介紹,他們的KPE和FPE產品都做過室內測試,均比Tedlar好。不過盾膜公司有一款基于PET/PE/PET開發出來的產品,Dun-Solar 1360 PPE +,通過了德國弗勞恩霍夫太陽能系統研究所的測試,證實是一款合格耐用的背板產品。對于這些新產品,盾膜公司可以供應任何大小的尺寸,這也使得這種產品比Tedlar更加便宜,因為Tedlar只賣固定的寬度,在切割時會給客戶帶來損失。Dun-Solar 1300 EPE和Dun-Solar 1000 EPE比較適合在層壓時覆蓋匯流條,因為他們沒有FPE和KPE耐用。盾膜公司與一些薄膜組件企業聯合,也可以為CIGS組件特別設計背板材料。
Isovoltaic公司供應的非Tedlar基材料有Polymides聚醯化物(PA)與PET復合體,其中以PET作為中間層。產品有:Icosolar AAA 3554,Icosolar APA 3552。另外也供應Icosolar FPA 3572和Icosolar FPA3585,用氟化聚合物增加背板的抗紫外性能。為了滿足薄膜組件客戶的需求,Isovoltaic公司在PA和PET之間增加了一層AL,可以完全清除水蒸氣滲漏。
另一家供應PET基產品的公司是Toppan,這家公司供應的BS-SP-GV是基于PET/隔離層PET/PET,外加一層底層涂料來提高與EVA的黏著力。BS-TA-PV是由PET/AL/PET/與底層涂料組成,鋁層是用來防止水蒸氣滲漏的。August Krempel公司僅有兩款非Tedlar基產品:PVL2 1000 V 和PVL 1000 V,兩款產品都可抵抗1000伏系統電壓,是基于PVDF和PET的復合體。PVL 1000是由三層成分組成:PVDF/PET/PVDF。PVL2 1000 V 是兩層:PVDF/PET。兩款產品水蒸氣滲漏指數均為0.9g/㎡d,交貨時間為1個月。
Flexcon公司生產了一款非Tedlar基產品:KPK W 12,屬于PVDF/PET/PVDF復合體,與PVL1000V厚度相仿(323um),水蒸氣滲漏指數為3g/㎡d,是August Krempel公司的三倍,交貨時間為3周。中國公司冠日科技供應的產品與August Krempel產品類似,分別是DDF3253B和DFB325B,是PVDF/PET/PVDF和PVDF/PET/EVA的復合體,水蒸氣滲漏指數分別是1.3g/㎡d和少于2g/㎡d。
瑞典公司Skultuna Flexible AB供應五款產品,包含兩款專利背板,各有三層:Polyolefine(聚烯烴)、PET和紫外切割涂層,厚度不同,SF07S是235mm,SF09S是285mm,水蒸氣滲漏指數低于1.4g/㎡d和1g/㎡d,可在15天交貨。
德國的3M Deutschland有限責任公司認為氟化聚合物與PET復合體持久耐用,可以防止紫外線、熱河潮濕等環境。3M公司供應材料有:Scotchshield Film 17,Scotchshield Film17T和Scotchshield Film 15T。15T的厚度為360um,17T的厚度為400um。
德國公司Honeywell供應了兩款產品。其中,PV325是PET層夾在兩層乙烯與三氟氯乙烯共聚物(E-CTFE)之間,另一款PV270,PET層夾在乙烯與三氟氯乙烯共聚物(E-CTFE)和EVA之間。
日本公司DNP也供應非Tedlar基背板,分別是PV-BS WFPE, PV-BS WFPE-S 和PV-BS WFPE-C,屬于PET與乙烯與三氟乙烯共聚物(ETFE)和Polyolefine(聚烯烴)復合體。三款產品只在厚度上不同。便宜的產品有PV-BS VPEW,組成成分是PET/PET/olefin,與其他產品一樣耐用。
隨著行業的發展,人們也在尋找一種合適的產品可以替代傳統的聚合物,來減低組件封裝材料花費的成本。不過,一些組件制造商還是比較信任EVA和Tedlar基背板,在下一年的調查里,我們相信您會看到這些新材料是否可以與傳統的材料一較高下。(大美光伏采編中心 斯勒夫 編譯)
第四篇:面向照明用光源的LED封裝技術探討
面向照明用光源的LED封裝技術探討
照明就是為人類用眼睛感知世界和辨識物體提供光線。太陽是天然廉價的最佳照明光源,在太陽光照射不到的地方,人類需要借助人工光源進行照明。人類對照明光源的使用,經歷了從蠟燭、油燈、煤氣燈等簡單光源,到愛迪生發明的白熾燈,再到熒光燈、鹵素燈、高壓鈉燈、金屬鹵素化燈、三基色熒光燈等電光源。各種電光源的出現,在給世界帶來了越來越多光明的同時,也帶來了越來越多的節能環保方面的問題。20世紀 90年代后期,白光LED的出現,使節能環保的固態照明成為可能。
led具有高效節能、綠色環保、使用壽命長、響應速度快、安全可靠和使用靈活等顯著特點,已被公眾廣泛認可為繼煤油燈、白熾燈、氣體放電燈之后的第四代革命性照明光源。
從1962年第一只LED問世至今的四十多年的時間里,LED的封裝形態發生了多次的演變。從60年代的玻殼封裝,到70年代的環氧樹脂封裝,到90年代中后期的四腳食人魚封裝、貼片式SMD封裝、大功率封裝、芯片集成式COB封裝等。隨著大功率LED在半導體照明應用的不斷深入,其封裝形態在短短的幾年里已發生了多次的變化。
表1 各種照明光源的主要性能指標的比較
一、發展新型LED光源封裝形式,保證性能的前提下降低封裝、應用成本
led封裝形態的每一次變化,都是因其應用領域需求的不同而做出的。走向未來照明的LED光源將會是什么樣子的?現有的LED封裝能否走向照明?要回答這個問題,得弄清楚半導體照明對LED光源的需求。
從現階段的性能指標來看,LED已經初步具備了進入照明領域的能力。盡管目前的性能優勢并不明顯,但隨著外延、芯片技術的快速突破和封裝技術的不斷進步,LED作為照明光源的性能將遠優于傳統光源的性能,這一前景是可以期待的。
LED光源要進入照明領域,性能的優劣只是前提,成本的高低才是真正的決定因素。在半導體照明發展的初期,著力于追求性能是必須的;在半導體照明發展到一定階段,我們應將注意力轉移到如何在保證性能的前提下大幅度降低成本。因為我們要做的不只是小資們欣賞的藝術品,而是普通大眾都能接受的大宗商品。成品的高低決定著LED作為光源對照明領域滲透率的高低。
商品成本的降低,一般有以下途徑:
材料降成本——在原有產品方案上壓供應商的材料價、降低材料等級或選用替代材料,最直接有效,但幅度有限,且存在一定的品質風險;
技術降成本——采用新的技術路線,改變原有產品方案,減少用料和制造環節,幅度客觀;
效率降成本——有賴于技術、設備和管理的進步。
要降低LED光源的成本,以上途徑都要考慮,但首要考慮的是如何因應半導體照明的特點,打破傳統封裝觀念的約束,以新的技術方案來降低LED的封裝成本。
對傳統照明而言,一般都是采用“光源+燈具”的模式,光源的制造相對獨立于燈具。由于LED光源具有體積小、發強光和易于控制等的特點,故在應用中一般可根據照明效果的要求做出靈活的變化和選擇。對于半導體照明而言,LED光源與燈具的制造沒有明顯的界限,LED光源成本的降低應與照明系統的要求整體考慮。因此,LED光源的封裝方案應根據照明系統的驅動電路、熱量管理、光學設計和結構設計等要求而做出,目的就是發展新型的LED光源封裝形式,在保證整體性能的前提下大幅度降低封裝和應用成本。
二、芯片集成COB光源模塊個性化封裝可能成為半導體照明未來主流封裝形式
LED有分立和集成兩種封裝形式。LED分立器件屬于傳統封裝,廣泛應用于各個相關的領域,經過四十多年的發展,已形成了一系列的主流產品形式。芯片集成COB模塊目前屬于個性化封裝,主要為一些個案性的應用產品而設計和生產,尚未形成主流產品形式。
傳統的LED燈具做法是:LED分源分立器件→MCPCB光源模組→LED燈具,主要是由于沒有現成合適的核心光源組件而采取的做法,不但耗工費時,而且成本較高。實際上,我們可以將“LED光源分立器件→MCPCB光源模組”合二為一,直接將LED芯片集成在MCPCB(或其它基板)上做成COB光源模塊,走“COB光源模塊→LED燈具”的路線,不但省工省時,而且可以節省器件封裝的成本。
與分立LED器件相比,COB光源模塊在照明應用中可以節省LED的一次封裝成本、光引擎模組制作成本和二次配光成本。在相同功能的照明燈具系統中,實際測算可以降低30%左右的光源成本,這對于半導體照明的應用推廣有著十分重大的意義。在性能上,通過合理的設計和微透鏡模造,COB光源模塊可以有效地避免分立光源器件組合存在的點光、眩光等弊端;還可以通過加入適當的紅色芯片組合,在不明顯降低光源效率和壽命的前提下,有效地提高光源的顯色性(目前已經可以做到90以上)。在應用上,COB光源模塊可以使照明燈具廠的安裝生產更簡單和方便,有效地降低了應用成本。在生產上,現有的工藝技術和設備完全可以支持高良品率的
OB光源模塊的大規模制造。隨著LED照明市場的拓展,燈具需求量在快速增長,我們完全可以根據不同燈具應用的需求,逐步形成系列COB光源模塊主流產品,以便大規模生產。
三、小型化貼片式LED也將是LED光源的另外一大主流產品
除了芯片集成的COB光源模塊有可能成為未來的半導體照明的主流封裝形式外,高性能、低成本、方便于大規模生產制造和安裝應用的小型化貼片式LED也將是LED光源的另外一大主流產品。個人認為,未來半導體照明的主要表現形式為:
平面照明——辦公場所或背光照明;
帶狀照明——裝飾照明;
燈具照明——替代傳統照明。
在平面照明產品中,芯片集成的COB光源模塊和貼片式LED的應用將并存;在帶狀照明產品中,貼片式LED將獨領風騷;在燈具照明產品中,芯片集成的COB光源模塊的應用將成為主流。
總之,走向照明的LED光源將形成兩大主流形態——功能化的芯片集成COB光源模塊額小型化 LED器件,低成本將是永恒的主題。誰能率先打破傳統封裝的約束,開發出符合半導體照明需求的LED光源,誰就能占得產品的先機;誰能夠在保證性能的前提下將成本做到極致,誰就能把握未來LED光源的市場。
第五篇:封裝陽臺承諾書
封裝陽臺承諾書
本人出于生活及使用的需要,欲自行聯系商家對本人所屬位于成都市溫江區“錦秀城”
棟
單元
樓
號陽臺進行窗戶封閉,為確保小區整體美觀和協調,本人作如下承諾:
一、嚴格按照物業服務中心的管理規定制作窗戶,包括:外形尺寸、樣式、和規格、配件、顏色及制作工藝等(五層以下住戶封裝窗戶材料采用塑鋼或彩色鋁合金,五層以上住戶封裝窗戶材料采用彩色鋁合金,玻璃顏色均為無色)。
二、同意不使用大玻璃封閉陽臺。
三、同意不拆除陽臺與飄窗的防護欄桿。
四、本人對因陽臺進行窗戶封閉造成的一切事故及后果承擔全部法律責任。包括但不僅限于:因封裝窗戶材料(整體或零件)墜落造成人員傷亡及公共設施設備損害等。
五、遵守物業服務中心規定,接受物業服務中心對封裝陽臺的監督,對物業服務中心提出的意見進行及時整改。
六、如因政府相關部門要求拆除,一切責任由本人承擔。
特此承諾
業主(承諾人)簽字:
****年**月**日