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LED封装材料的应用现状和发展趋势,为工厂照明

inkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; font-size: 17px; letter-spacing: 0.544px; text-align: justify;">portant; overflow-wrap: break-word !important;">照明产业基本情况

随着“被美国都惧怕”的《中国制造2025》政策深入开展,我国的制造业迎来发展新契机,其中以机械制造业最为突出,在“百花绽放”时代,提高生产力、生产效率尤为重要。也因此机械制造业展开了一系列的升级改造,其中包括照明系统的升级改造。

冯亚凯 天津大学化工学院教授

inkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; font-size: 17px; letter-spacing: 0.544px; text-align: justify; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">portant; overflow-wrap: break-word !important;">

有研究表明,制造业工厂的照明环境对企业的生产是有促进作用的,然而却往往被工厂主忽视。研究中还提到工厂车间的产量、质量同照明环境的优劣是息息相关的,良好的照明增加了工人的舒适度和安全度、减少错误率并能刺激员工发挥出良好的状态。以下数据更能详细说明科学合理的照明对于企业在激烈竞争中的发展起到重要作用。

《2018阿拉丁照明产业照明白皮书》关键材料 顾问

inkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; font-size: 17px; letter-spacing: 0.544px; text-align: justify; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">portant;">照明行业总产值在1998年——2017年这20年里一直保持快速、稳定、持续两位数的发展态势,2015年增长进入个位数,2016年受出口影响出现下降,2017年再次恢复增长。

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谭雨涵 北京十三中学

inkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; font-size: 17px; letter-spacing: 0.544px; text-align: justify; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">portant;">图片 2portant;">表一:1998年-2017年中国照明行业销售额

一、LED封装技术与材料综述

inkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; font-size: 17px; letter-spacing: 0.544px; text-align: justify; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">portant;">

LED是半导体发光二极管,现已广泛应用于照明、显示、信息和传感器等诸多领域。LED器件按功率及用途要求,采用相应的封装材料,主要包括环氧树脂、有机硅树脂和无机封装材料等。

inkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; font-size: 17px; letter-spacing: 0.544px; text-align: justify; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">portant;">而出口基本保持增长态势,两次下降一次是因2008年世界金融危机的2009年出口下降,一次是2016年受国际市场需求下降引起的出口下降。出口比例多年来基本占总产值的40%-45%之间。

封装材料和封装工艺、封装设备需要互相匹配,他们基本是一一对应的关系。LED封装的主流方式有以下几种:

inkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; font-size: 17px; letter-spacing: 0.544px; text-align: justify; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">portant;">图片 3portant;">表二:1998年-2017年中国照明行业出口额

1)基于液态胶水的点胶灌封;

inkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; font-size: 17px; letter-spacing: 0.544px; text-align: justify; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">portant;">

2)基于固态 EMc 的Transfer Molding转进注射成型;

inkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; font-size: 17px; letter-spacing: 0.544px; text-align: justify; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">portant;">图片 4portant;">表三:出口在总产值占比

3)基于半固化胶膜的真空压合成型;

inkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; font-size: 17px; letter-spacing: 0.544px; text-align: justify; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">portant;">

4)其他特殊封装方式,如基于液态树脂的模具注射成型、基于触变胶水的刷涂或印刷、喷涂等封装工艺。

inkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; font-size: 17px; letter-spacing: 0.544px; text-align: justify; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">portant;">由表四可以看到,2013年LED照明开始爆发,保守估计2017年LED照明在全行业产值占比达到85%以上,LED照明已成为照明行业的绝对主流。

1.1 点胶灌封技术

inkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; font-size: 17px; letter-spacing: 0.544px; text-align: justify; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">portant;">图片 5portant;">portant; overflow-wrap: break-word !important;">流通市场冰火两重天

点胶灌封技术是LED封装常用的标准工艺,点胶工艺的核心设备包括点胶机(有气压、柱塞泵、齿轮泵等供料方式)、一体成型的带围坝或反射杯的金属支架,封装材料为双组分或单组份胶水。无论液态环氧树脂还是液态有机硅胶水,基本采用双组分包装方式,这是因为双组分有利于材料的长期存储,但点胶灌封前,他们需经过充分混合达到均一才能使用。为了将胶水与无机材料充分混合,就必须借助于高速双行星分散机,这样才能确保无机材料在有机树脂内的均一分散。混合后的材料需按供应商的推荐操作方法进行LED的封装,并且在规定时间内用毕,否则,无机材料无法在液态胶水中长期稳定分散,会发生团聚和沉降现象。此外,A、B组分混合后,即使在室温储存,也会发生化学交联或吸湿,从而影响材料的黏度稳定。环氧树脂主要以酸酐作为固化剂,配置成加成反应型封装材料,这种环氧树脂是A、B双组分配方。此外,环氧树脂还可以基于阳离子反应机理配置成单组份胶水。这种阳离子反应配方材料更具耐热性和耐高温黄变能力,但碍于催化体系成本高,无法普遍使用,仅仅限定在触变性要求较高的封装领域。用 于LED封装应用的有机硅胶水主要是采用金属铂催化含双键的有机硅氧烷与含硅氢的有机硅氧烷的加成反应体系。该反应体系通常配制成A、B双组分封装材料,它们稳定性好,便于储存。LED封装胶水大部分是热固化的材料,也有部分封装材料为了特殊应用而采用UV光固化体系。对于热固化材料,点胶后,胶水需要经过150度约2-5小时的高温烘烤,实现完全固化封装。当树脂固化时,树脂会发生一定的体积收缩,产生收缩应力,这会对树脂与芯片、芯片与银胶的粘结、金线焊点部位、树脂与支架的结合界面等产生一定影响。因此,封装材料和封装工艺对LED器件的系统稳定性有直接关联,封装工程师需要系统细致研究分析,以确定最佳封装工艺和封装材料。

inkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; font-size: 17px; letter-spacing: 0.544px; text-align: justify; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">portant;">多数经销商普遍反映今年市场是从业以来最困难的时期。从城市分析,中心城市下降明显,30%甚至更高。从区域分析,东南沿海地区下降明显,多数反映上半年与去年同期比较下降达30%以上,西部及西南地区下降稍小,15%左右。

1.2 基于热固性树脂封装材料的转进塑封(Transfer Molding)技术

inkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; font-size: 17px; letter-spacing: 0.544px; text-align: justify; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">portant;">部分专业灯具市场受大环境的影响出现退租现象,出现空置。市场的变化,自然也影响到生产企业,部分企业特别是家居、花灯等装饰类灯具企业,营业额下降达30%,甚至达50%。即使企业的营收小幅增长,也面临着毛利下降的痛苦与尴尬。

Transfer Molding 就是转进塑封技术,由塑封机、芯片及其支撑材料、EMC(Epoxy Molding Compound) 封装树脂三大要素构成。主要塑封机设备的分类和生成经济性总结在表1中。

inkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; font-size: 17px; letter-spacing: 0.544px; text-align: justify; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">portant;">对下降进行分析,主要存在如下几个方面的原因:经济结构调整,特别是房地产市场的调控,造成需求下降;设计师作用发挥,提高了隐性渠道份额;精装房要求、集成吊顶,形成了集采;电商的发展(京东、小米、天猫……)分流了部分标准产品的市场;品牌认知度提高,销售更趋集中。

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inkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; font-size: 17px; letter-spacing: 0.544px; text-align: justify; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">portant;">在市场总体环境不乐观的同时,还是有部分企业继续保持营收与利润平稳增长的态势,如欧普、西顿、企一……。

inkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; font-size: 17px; letter-spacing: 0.544px; text-align: justify; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">portant;">企业继续保持增长采取的措施包括:加强品牌的宣传力度;加强细分专业领域的产品研发和市场开拓;拓展新业务和渠道;加强服务、提供整体解决方案。

inkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; font-size: 17px; letter-spacing: 0.544px; text-align: justify; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">portant;">之前开店、挂灯、坐等买家上门的坐商的销售模式已不适应当前的市场形势,经销商需要寻变,同样各生产商也需要在新的经济环境下寻求改变,否则将在洗牌、整合的过程中被淘汰。

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