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企业案例
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产业链涵盖LED外延芯片、封装及光电应用产品,LED技术的发展将主导行业的未来走向

发布时间:2020-03-19 05:22    浏览次数 :

随着LED光源节能环保低碳理念深入人心,化合物半导体照明正逐步向传统照明渗透。当大多数芯片制造厂商瞄准大尺寸大功率LED芯片逐鹿而厮的时候,奥伦德科技已然开启了新的征程。氮化镓系小尺寸芯片具有光效高、散热好、制作成本低、易于模块化等特点,已在室内外照明应用中展现出特有的高性价比优势。奥伦德LED芯片事业部凭借多年行业积累,细分应用市场,深耕自身优势领域。近日,新品量产项目获得了进一步突破,所开发的ORT15H型(8×15 mil)蓝光芯片产品适用于各种室内照明光源。芯片光功率达到20 mW以上,经过3528封装后,在保证低Vf的同时获得了光通量为6 流明以上的发光性能,这一指标居国内同类芯片领先水平。产品性能稳定,经可靠性测试(168h/30mA  RT)光衰控制在千分之五以内。经我们十几家客户试生产,均获一致好评。相信ORT15H型蓝光芯片对广大下游室内照明封装产品的生产商具有非常大的吸引力。ORT15H型芯片照片  奥伦德ORT15H型芯片从外延开始就对材料结构和工艺制程进行了改进与优化。衬底采用图形化蓝宝石基板(PSS),图形化衬底图案经过光学模拟反复论证,生长材料质量好,外延层与蓝宝石之间的反射效率高。同时,为解决平滑出光面存在的全反射问题,在P面采用了外延粗化生长工艺(RS),发光面光学呈微结构极大提高了正面出光效率。 奥伦德PSS+RS+DBR蓝光芯片出光示意图  在芯片制造端,公司采用了一系列先进的器件结构和生产工艺:  1、另辟蹊径开发了独特的干刻工艺,解决了长期以来表面粗化引起PN黑白电极的问题。  2、利用电流阻挡层结构(CBL)改善电流扩展的均匀性,有效提高电子-空穴复合效率和电性能。  3、利用先进的SD(Stealth Dicing)激光切割技术,大幅提高产品的发光效率和良率。  4、蓝宝石衬底面蒸镀DBR高效反射层,将背面出光比例大大降低。  小尺寸芯片目前已经广泛应用于条形灯等室内照明领域,在COB封装即将成为市场主流的背景下,多芯片COB集成模块是有效解决室外大功率照明的有效手段。奥伦德将继续深挖小规格芯片的潜力,进一步提高芯片光效,改进封装方式提升散热管理,“小尺寸 大照明”时代指日可待。  关于奥伦德:  深圳奥伦德是目前大陆地区生产制造LED芯片历史最悠久,产品系列最齐全的国家高新技术企业,同时也是大陆地区LED产业链最完整的企业之一。深圳奥伦德旗下包括深圳市奥伦德科技有限公司,深圳市奥伦德光电有限公司,江门奥伦德光电有限公司和深圳市奥伦德元器件有限公司四个公司,产业链涵盖LED外延芯片、封装及光电应用产品,包括二元磷化镓,三元铝镓砷,四元铝镓铟磷,氮化镓和红外线全系列全波段LED芯片,以及光电耦合器,0603、3528系列SMD,点阵,模块,RGB全彩单元板等100多个LED光电产品品种。  奥伦德见证了大陆地区LED行业发展的历史:首家研发生产四元芯片的国内企业;首家研发生产850nm红外线LED芯片的国内企业;首家研发生产光电耦合器的大陆企业……目前红外线LED芯片国内市场占有率稳居第一,光电耦合器已成为国内光耦第一品牌。更多请浏览奥伦德网站

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去年以来,蓝宝石衬底厂商都在提高图形化衬底的产能,积极做大PSS市场份额,借此提高盈利能力及整体营收。包括中国台湾厂商中美蓝晶、兆远、鑫晶钻、晶美、合晶光电等蓝宝石衬底厂商都在大幅调高2英寸和4英寸PSS产能,大陆厂商也在积极进入PSS市场。

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整个LED照明产业链包含衬底材料、外延与芯片、封装与器件、模组与灯具、以及系统与应用等领域。其中上游衬底材料是源头,直接影响着中下游外延芯片、封装等方面的技术发展。

近日,水晶光电公布了2012年年报,年报显示去年公司蓝宝石衬底收入为4985.30万元,毛利率为14.74%。

中照网讯 LED技术的发展将主导行业的未来走向,具备技术实力的LED厂商将从竞争中脱颖而出。一方面,技术的进步可以降低成本,提高LED在现有应用领域如照明领域的渗透率;另一方面,LED技术的进步可以开拓新应用和新市场。

LED所采用的衬底材料包括蓝宝石、碳化硅、硅和氮化镓衬底,其中蓝宝石衬底以技术成熟度高和性价比高的优势,成为行业内主流的衬底材料,占据市场份额的98%以上。

水晶光电于2010年底开始投资建设LED蓝宝石衬底项目,目前形成蓝宝石平片月产能20万片、蓝宝石PSS月产能5万片的规模。数据显示,2012年公司蓝宝石业绩扭亏为盈,实现净利润290万元。水晶光电方面表示,2013年公司将继续加大LED蓝宝石项目的市场开拓力度,加快提升PSS市场份额。

在LED产业链中,LED芯片领域绝对高毛利环节,行业平均毛利率较高。如:三安光电、华灿光电、德豪润达、乾照光电等芯片企业也得益于LED照明产业的不断发展获得长足发展。对于未来LED芯片未来发展趋势如何?

然而,由于蓝宝石材料与氮化镓材料存在较大的晶格失配和热失配以及氮化镓与蓝宝石之间存在较大的折射率差形成的全反射,使得LED存在内量子效率偏低、内部光子无法出射,LED单面出光效率只有约4%的问题。

此外,东晶电子也在年报中表示,2013年将推进LED用蓝宝石衬底,特别是PSS项目的进程,加快蓝宝石衬底、PSS的批量生产。

有人认为,目前LED芯片技术的发展关键在于衬底材料和晶圆生长技术,近些年LED芯片企业在硅衬底氮化镓基LED研究上无大的突破,仅仅在主攻产能、蓝宝石衬底材料及晶圆生长技术。

通过半导体微纳加工工艺,在蓝宝石表面形成微纳米级图案,制备出图形化蓝宝石衬底(Patterned Sapphire Substrates,简称PSS),能有效解决平面蓝宝石衬底所面临的光效低的瓶颈问题。

PSS业务对于东晶电子来说,确实也成为一块计划开采的“富矿”。

不过在2016年1月被打破。2016年1月8日,由南昌大学、晶能光电(江西)有限公司、中节能晶和照明有限公司共同完成的“硅衬底高光效氮化镓基蓝色发光二极管”项目荣获2015年度唯一的国家技术发明一等奖,成为全球第三条蓝光LED技术路线。在彻底打破日本公司垄断蓝宝石衬底和美国公司垄断碳化硅衬底半导体照明技术,排除了国际LED巨头过去十多年来精心埋下的专利地雷之后,以南昌为起点,也拥有了打开全球千亿美元级市场的“金钥匙”,未来值得期待!

一方面,图案化蓝宝石微结构界面改变了GaN材料的生长过程,能抑制缺陷向外延表面的延伸,提高器件内量子效率;另一方面,图形化GaN/蓝宝石界面能散射从有源区发射的光子,使得原本全反射的光子有机会出射到器件外部,从而有效提高光提取效率。

该公司于2012年5月29日,审议通过了《关于对外投资设立合资公司的议案》,与韩国CTLab公司设立浙江东晶博蓝特光电有限公司,主营LED图形化蓝宝石衬底片、外延片的研发、生产、销售。目前,东晶博蓝特已完成厂房改造和设备采购合同签订。

随着LED光效的提高,一方面芯片越做越小,在一定大小的外延片上可切割的芯片数越来越多,从而降低单颗芯片的成本,另一方面单芯片功率越做越大,如现在是3W,将来会往5W、10W发展。这对有功率要求的照明应用可以减少芯片使用数,降低应用系统的成本。倒装法、高电压、硅基氮化镓仍将是半导体照明芯片的发展方向。

相对常规平片蓝宝石衬底,采用图形化蓝宝石衬底实现的LED器件,其光效提升30%以上。目前PSS在LED衬底领域的渗透率已经超过90%。

赔本赚吆喝

在封装环节中,有人认为,芯片级封装、LED灯丝封装、高显色指数及广色域将是未来封装工艺的发展趋势。采用透明导电膜、表面粗化技术、DBR反射器技术来提升LED灯珠的光效正装封装仍然是技术主流;同时倒装结构的COB/COF技术也是封装厂家关注的重点,集成封装式光引擎将会成为下一季研发重点。

自2015年起,澳洋顺昌就开始引入PSS技术团队,进行PSS衬底的技术积累,经过多年的沉淀,自产PSS产品在性能、工艺创新等方面取得了一系列的重大突破。

行业研究机构统计数据显示,在LED蓝宝石衬底领域,2011年新增项目数量达26个,截至2012年三季度新增项目数量为14个。

值得注意的是,就倒装而言无封装制程(CSP:chip Scale Package)这绝对是业内现在最关注的技术之一。目前很多公司在发展CSP技术,把封装的工艺在芯片段做完,直接跳过封装环节,交货给应用厂商,很多封装厂怕万一CSP技术未来成为主流技术。目前来看CSP技术大规模量产还存在一定瑕疵,至少当下不会成为主流技术,只能成为技术之一。