傳統LED封裝成本壓力凸顯 COB光源或成主流
COB光源曾風靡一時,其優越的散熱性能及其低成本制造受到諸多封裝企業的追捧。然而當大家紛紛轉向這一無支架的封裝技術后,其光效、壽命等可靠性問題卻無法得到保障,很快,COB封裝又歸于沉寂。
目前LED封裝環節所占成本較高,LED器件整體成本的降低,除了材料之外,還需要選擇一種低成本高效率的的封裝結構。因此,如何改變現有封裝結構,實現合理的低封裝成本,成為當前業界提高LED照明市場滲透率的最有效和最直接途經。COB光源生產成本相對較低,散熱功能明顯,并且具有高封裝密度和高出光密度的特性,其能否成為封裝主流一直是業界所專注的焦點。
據調查,目前COB光源市場又逐漸“回溫”,部分COB光源廠商又陸續推出了新的相關產品。
技術突圍 COB光源逐漸回溫
“與傳統LED封裝技術相比,COB面板光源光線很柔和,具有非常大的市場,是未來的一個發展方向”,日明科技董事長王銳勛表示。
據調查,目前市場上做COB封裝的企業數量在逐漸增多,部分企業已能達到量產。
從去年開始,日本廠商的COB光源技術有了較大提升,很多企業已經開始轉向COB封裝模式,COB基板材料也有了改進,也早期的銅基板,發展到鋁基板,再到目前部分企業所采用的陶瓷基板,逐漸提高了COB光源的可靠性。
今年3月,日本西鐵城推出一款多芯片型產品,以COB技術,將復數個藍色LED芯片收納在封裝內,達到了較高的散熱性能,將COB技術再次推向市場。此外,日本另一大廠夏普的陶瓷板COB也已經實現量產,是亞洲少數幾個能量產陶瓷COB光源的企業之一。
反觀國內,雖然COB光源經歷過上一輪的發展陣痛,但還是有不少企業繼續研發,并取得一定技術成果。封裝上市公司鴻利光電董事長李國平表示,鴻利光電目前已采用陶瓷基板、鋁基板等多種材料研制COB光源,并早已實現量產,光效也得到較大提升,產品可靠性良好。
“陶瓷基板能夠很好解決COB的可靠性問題,但是其材料成本相對較高,具有一定技術難度”,王銳勛表示。據高工LED記者了解,目前國內能量產陶瓷COB光源的企業數量在不斷增加,產品應用領域也逐漸擴大。其中日明光電的陶瓷COB封裝已能量產,深圳晶藍德從去年開始由傳統的鋁基板也逐步轉為使用陶瓷,去年僅COB光源銷售額就達到2000萬元。此外還有藍田偉光、光寶等國內一批企業也已經將觸角延伸到COB光源。
“目前COB封裝的球泡燈已經占據LED燈泡的40%左右的市場,日本及國內很多企業都開始走COB封裝模式,它是未來發展的必然趨勢”,福建萬邦光電科技有限公司董事長何文銘強調。
此外,COB光源不僅是材料及其可靠性得到了改進,其光學技術也得到了進一步提升。COB光源雖然具有較好的散熱功能,但是基板底下的銅箔,只能很好的通電,卻不能做很好的光學處理,因此目前也有企業提出MCOB技術。MCOB出光效率比COB光源要高,有望成為市場主流。
MCOB技術,即多杯集成式COB封裝技術,是LED集群封裝技術英文Muilti Chips On Board的縮寫,COB技術是在基板上把N個芯片集成在一起進行封裝,然而基板底下是銅箔,不能很好的進行光學處理,而MCOB直接將芯片放在多個光學杯里進行封裝,提高光通量,還可以方便實現LED面發光的封裝,增加單個光源的功率,最大限度避免眩光和斑馬紋,提高每瓦光效。
成本降低COB封裝優勢凸顯
近年來,高功率LED封裝的需求逐漸走向薄型化與低成本化,而COB光源以其低成本、應用便利性與設計多樣化等優勢為市場所看好。
根據高工LED產業研究所調研報告顯示,2010年日本LED燈泡市場的快速擴張成為全球LED照明的典型范例。目前日本LED球泡燈市場主要轉為以COB多晶封裝為主,傳統大功率芯片及模塊則大多用于MR16等指向性LED燈源。
“與傳統LED SMD貼片式封裝以及大功率封裝相比,COB封裝可將多顆芯片直接封裝在金屬基印刷電路板MCPCB,通過基板直接散熱,不僅能減少支架的制造工藝及其成本,還具有減少熱阻的散熱優勢”,南通愷譽照明科技有限公司董事長謝建表示。除了減少支架的使用,COB同時還可以省略一些工藝,而保持產品品質不變。謝建進一步指出,“目前有企業直接用筒燈的燈杯做為散熱板,不用加散熱器,SMD封裝在進行貼片的時候,需要回流焊,其高溫對芯片造成重大傷害。然而COB封裝不需要回流焊,因此,也不需要購買貼片機和焊接等設備,不僅降低了應用企業的門檻,同時也降低了成本。”
COB封裝的節省成本是多方面的。以25W的LED為例,傳統高功率25W的LED光源,須采用25顆1W的LED芯片封裝成25顆LED組件,而COB封裝是將25顆1W的LED芯片封裝在單一芯片中,因此需要的二次光學透鏡將從25片縮減為1片,有助于縮小光源面積、縮減材料、系統成本,進而可簡化光源系二次光學設計并節省組裝人力成本。
成本的降低使COB光源的市場價格相對于SMD貼片和大功率集成封裝也較低,“由于多顆芯片共用一個基板,使得多瓦數的燈珠節約了成本,市場價格也便宜很多”,謝建表示。
可靠性堪憂COB封裝能否成為主流?
目前應用企業對COB集成封裝的需求很少,由于上一輪的投入失敗,使很多照明應用企業不敢使用這一封裝。“COB光源除了散熱性能好,造價成本低,還能進行個性化設計,是未來封裝發展的主導方向之一”,深圳晶藍德副總經理唐良法表示。
然而,目前市場上能量產COB光源的封裝企業不多,而且大多使用鋁基板作為材料。“COB封裝技術的瓶頸在于如何提高光源的可靠性,及其環境的試用度”,李國平談到。目前市場上使用較多的鋁基板COB,由于其熱阻較大,可靠性不高,容易出現光衰和死燈現象。
然而,陶瓷基雖然是COB的理想材料之一,但是由于成本高,在功率小于2W時成本較高,難于被客戶接受。
“市場上對于COB光源還處于觀望態度,需求不高。小芯片使用較多,大芯片的COB封裝還存在熱阻和光效等諸多問題”,臺灣某封裝技術工程師表示。由于COB在降低一次光學透鏡的多次折射而造成的出光損失,因此在出光效率和熱能增加方面仍待改善,基板的制作良率也有待提升。
“目前COB光源還存在著標準化問題,封裝廠商與照明成品工廠標準無法對接,所以這也造成了市場上對COB光源需求甚少的尷尬局面”,曾在科銳工作多年的某技術工程師對記者表示,為了增強市場需求,有不少企業實行COB封裝與應用一體化,解決產品標準不一致的問題。
據了解,COB光源主要取決于共晶技術、支架的材料以及倒裝芯片技術,但是目前包括臺灣廠商在內,能做成高可靠性COB光源的企業鳳毛麟角。
LED模組分為COB光源和垂直光源等多種結構形式,科銳、歐司朗、飛利浦等國際大廠走的是垂直光源模組道路,并且在白光RGB上已經實現了突破。
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