我国LED显示封装的发展方向

伯德 · 发表于 2018-5-1 20:53:55

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说起LED封装，这是我国LED产业兴起之初，中国企业切入LED产业的主要突破口。我国LED产业起步较晚，在LED核心技术被国际大厂牢牢掌控的情况下，上游芯片端难以介入，中国企业只好选择技术难度不是非常高，入门门槛相对较低的封装，再以此向上下游延伸拓展。发展到今天，我国LED封装已达到国际一流水平。LED封装环节也不再是简单的组装环节，而是一个考验生产工艺及技术水平的环节。

对led显示屏来说，LED器件封装占据了整个成本的30%—70%，且封装的质量直接关着led显示屏的质量。长期以来，led显示屏器件封装技术的进步促进了led显示屏的发展;而随着led显示屏向着高清显示发展，其对led显示屏器件封装的技术工艺等要求也越来越高。当前LED显示行业，以表贴封装为主，同时直插式封装与COB封装并存，但从去年开始，COB技术开始逐渐受到了显示屏厂商的重视，同时Mini LED、Micro LED技术也被广泛提及。面对这种新趋势，我们LED封装企业又会如何应对?LED显示器件封装的明天最终又会走向何方，这些都成了当前企业关心的问题。
led显示屏器件封装的技术发展过程
要弄明白当前LED封装产业的发展现状以及未来趋势，我们首先还得回顾一下我国封装产业发展的历程。我国LED产业大概兴起于上世纪八十年代，LED显示封装器件的发展主要经历了点阵模块、直插式(lamp)、亚表贴、表贴(SMD)几个阶段。如今，点阵模块和亚表贴封装已经被市场淘汰，直插封装主要在P10以上大间距户外市场仍有应用，其他则被表贴所取代。而随着led显示屏小间距市场的不断发展，如今更多的显示屏企业又将目光转向了COB封装。同时，随着被视为可能颠覆产业的新一代显示技术Micro LED的出现，Micro LED封装技术也在行业内展开了广泛的讨论。下面让我们分别看看，这几种封装形式各自的技术特点。
1、直插式(lamp)封装
作为继点阵模块之后出现的直插式封装，其技术原理是采用引线架作各种封装外型的引脚，通常支架的一端有“碗杯形”结构”将LED芯片粘焊固定在“碗杯形”结构内，再采用灌装的形式，往LED成型模腔内注入液态环氧树脂，然后插入压焊好的引脚式LED支架，经高温烧烤使得环氧树脂固化，最后离模成型。

直插式可以说是最先研发成功并大量投放市场的LED产品，品种繁多，技术成熟，其制造工艺简单、成本低，因此直插式封装在SMD出现以前，有着非常高的市场占有率。直插式LED封装产品，主要用于户外大屏，具有高亮度、高可靠性、环境适应性强等优点。
当前，由于户外点间距也朝着高密方向发展，直插受限于红绿蓝3颗器件单独插装，无法实现高密度化，所以户外点间距P10以下逐渐被表贴LED器件所替代。一般认为，户外直插式led显示屏以P10为分界线，但行业内也有将直插式LED封装产品应用于P9的显示屏。

2、表贴(SMD)封装
表贴(SMD)封装是将单个或多个LED芯片焊在带有塑胶“杯形”外框的金属支架上(支架外引脚分别连接LED芯片的P、N极)，再往塑胶外框内灌封液态环氧树脂或有机硅胶，然后高温烘烤成型，最后切割分离成单个表贴封装器件。由于可以采用表面贴装技术(SMT)，所以自动化程度较高。采用表贴封装器件的显示屏，在色彩还原、颜色一致性、匀度、视角、画面整体效果、尤其在体积方面，都有着直插显示屏无法比拟的优势。但SMDLED也有先天不足的地方，其失效率和衰减速度较高，对恶劣环境的适应能力相对较差。
目前，SMD LED主要分为支架式(TOP)LED和片式(Chip)LED。前者常采用PLCC(Plastic LeadedChip Carrier)支架，后者采用PCB线路板作为LED芯片的载体。PLCC支架成本低，但是在应用中存在气密性差、散热不良、发光不均匀和发光效率下降等问题。虽然也有性能和光效更好的PCT及EMC材质的支架，但因价格昂贵，成本太高，现在行业内并未广泛应用。
3、COB封装
COB(chip On board)封装，是一种将裸芯片用导电或非导电胶粘附在互连基本上，然后进行引线键合实现其电气连接。COB封装是无支架技术，没有了支架的焊接PIN脚，每一个灯珠和焊接导线都被环氧树脂胶体紧密地包封在胶体内，没有任何裸露在外的元素。
相较于SMD封装的显示屏，COB显示屏采用的是集成封装技术，由于省去了单颗LED器件封装后再贴片的工艺，能够有效解决SMD封装显示屏，因点间距不断缩小面临的工艺难度增大、良率低以及成本增高等问题。但是，由于COB封装集合了上游芯片技术，中游封装技术及下游显示技术，因此COB封装近年来在显示行业的应用一直没有得到广泛推广。要想将COB封装实现大规模应用，需要上、中、下游企业的紧密配合来完成。
4、Micro LED封装
Micro LED的英文全名是“Micro Light Emitting Diode”，中文也就称作是微发光二极管，也可以写作“μLED”。
Micro LED其LED结构的薄膜化、微小化与阵列化，使其体积约为主流LED大小的1%，每1个画素都能定址、单独驱动发光，将像素点间距由毫米级降到微米级，从而理论达1500 ppi以上甚至2000 ppi超高分辨率。
Micro LED继承了LED低功耗、高亮度、超高解析度、色彩饱和度、反应速度快、超省电、寿命较长、效率较高等优点，其功率消耗量约为LCD的10%、OLED的50%。因此，MicroLED被视为可能颠覆产业的新一代显示技术。

伯德 · 发表于 2018-5-1 20:54:14

当前我国led显示屏器件封装技术面临的问题
led显示屏的发展，经历了早期的单双色，到全彩显示屏，再到小间距高清显示屏的迅猛发展。如今2K已经普及，4K&HDR技术兴起，超高清的8K也被提出，随着人们对显示效果的不断追求，led显示屏企业也在不断地进行着技术的改进。但是，人们对高清画质的追求是无止境的，一项技术的发展却有可能面临天花板，面临新旧技术更替的问题。led显示屏作为新兴产业，技术当然不可能这么快就遭到淘汰，可如今led显示屏行业也宛若走到了十字路口，面临着“向左”，还是“向右”的问题。
虽说“条条大路通罗马”，要达到目的地的路要多少有多少，但不同的地方在于，这里面既有弯路也有捷径。当前行业，led显示屏向往高清化发展的道路上，有的选择了对SMD小间距的持续改良，有的则选择了COB小间距显示屏这条路线。
对于SMD小间距led显示屏，我们还不得不提到一点，正是SMD小间距的出现让led显示屏得以从户大屏领域进入室内，从而打开了广阔的商显市场。在专业的室内大屏幕显示领域，主要有DLP背投拼接、LCD拼接等技术，每一种技术都有各自的优点和缺陷。小间距led显示屏凭借无缝拼接、低亮高灰等优点，迅速获得了市场的认可，且一路高歌猛进，逐渐替代了原本属DLP、LCD的一部分市场。SMD小间距如今在高端应用领域如指挥室、控制室、会议室获得广泛应用。
SMD小间距led显示屏极大地拓展了led显示屏的应用空间，为适应高清显示的发展趋势，如今很多企业将精力放在了对小间距的不断改良上，有的厂商已经推出了0.7毫米间距的显示产品，但受限于工艺和成本方面，这种极小间距的显示屏产品并没有在市场上推广应用。
也正由于SMD小间距在技术工艺和制造成本上即将走到极限，所以行业内的一些显示屏企业纷纷将目光转向了COB显示屏。
上文我们已经提到过一些关于COB封装的技术原理，相比SMD封装，COB更易于实现小间距，但COB因其还存在墨色不均、一致性差、一次通过良率低等问题，导致无法大规模量产，近年来一直占据着较小的市场份额。但是，2017年，COB小间距显示屏销量的增幅超过200%，是整个小间距LED市场增幅的近4倍，因此，业界有人认为COB小间距显示屏即将迎来高速发展时期，预计2018年COB小间距显示产品将会以超过15%的占比成长。
过去业内从事COB显示屏的企业，只有长春希达、韦侨顺光电、奥蕾达等少数玩家，而今，随着参与的企业越来越多，特别是上市企业雷曼的加入，更凸显行内不少企业对COB小间距显示屏的注重。
新技术兴起，LED传统显示器件封装企业态度不一
在行业对SMD和COB技术不断进行着技术的改良之际，新兴的Micro LED技术在行业内也日渐受到各大企业的关注。甚至，最近Mini LED的概念也被提了出来，关于二者的谈论与解读可谓是铺天盖地。
如果说几年前大家对于Micro LED还比较陌生，如今则不管是led显示屏企业，还是封装企业，或者第三方配套企业，都无法对它视而不见。Micro LED俨然是行业中潜伏多年，但即将走在光天化日之下的“幽灵”般的存在。
我们追本溯源，将会发现，led显示屏发展了近三十年，而关于Micro LED的出现，至少可以追溯到十七、八年前。例如，早在2001年，日本Satoshi Takano团队公布了他们研究的一组Micro LED阵列。该阵列采用无源驱动方式，且使用打线连接像素与驱动电路，并将红绿蓝三个LED芯片放置在同一个硅反射器上，通过RGB的方式实现彩色化。该阵列虽初见成效，但也有着不容忽视的缺点，其分辨率与可靠性都还很低，不同LED的正向导通电压差别比较大。
随后，在世界上多个项目组发布的成果不断促进着Micro LED相关技术的发展。但是，Micro-LED在led显示屏行业第一次引发大量人士关注，一切都缘于苹果的影响。
2014年，苹果收购Micro LED显示技术公司LuxVue Technology，取得多项Micro LED专利技术。当时人们普遍认为苹果欲在Apple Watch与iPhone上采用新一代的Micro LED技术，但因不愿过于依赖面板厂，于是收购LuxVue以便取得Micro LED领域的技术主导权。苹果的这项收购引发了市场关注，在led显示屏行业也引发了一些探讨。但是，此时小间距led显示屏刚刚兴起不久，led显示屏企业对于Micro LED这种次世代的显示技术，大都采取了观望的态度。很多人甚至认为，这与led显示屏行业关系不大，至少还很遥远。
直至今年，三星推出的“The Wal l”电视，再次引发了行业对于Micro LED的关注。据了解，三星在1月的CES 2018展会上，推出了全新的“The Wall”电视，以其出众的画质惊艳了整个行业，该产品搭载了Micro LED技术，这也是全球首款146英寸的Micro LED模块化电视。不过，对此业内也有人认为三星的“The Wall”电视并非真正的Micro LED技术，而是界于传统SMD与COB之间的技术。
不管三星的技术是否属于Micro LED，至少三星推出的“The Wall”电视都将引发人们对于Micro LED技术的重视与探讨。
一般认为，Micro LED在技术理论上是可行的，它的优点也是可见的。但Micro LED在“巨量转移”方面的难题，却成了它目前推向市场的最大“拦路虎”。
巨量转移是一个学术名词，经常用于物质处理流程的工程设计上，它涉及物理系统内的物质或粒子的扩散和对流。更具体的说，巨量转移是在描述一个化学或物理的机制，它是一种运输的现象，它意指大数量的点(分子或粒子)从某一端移动到另一端。它可以是单一阶段，或者多重阶段，且涉及一个液体或者气体的阶段，有时候也可能在固体物质中发生。在Micro LED的生产上，就是要把数百万甚至数千万颗微米级的LED晶粒正确且有效率的移动到电路基板上。而要把巨量的微米等级的LED晶粒，透过高准度的设备，将之布置在目标基板或者电路上，这绝非一件轻易可以做到的事情。以一个4K电视为例，需要转移的晶粒就高达2400万颗(以4000 x 2000 x RGB三色计算)，即使一次转移1万颗，也需要重复2400次。
虽然一项技术难题的攻关，迟早会被克服。但业内人士保守估计，Micro LED真正走向市场应用至少也还需要2~3年的时间。也许正是Micro LED应用于市场的这段时间，让一些企业看到了机会，所以作为“过渡技术”的Mini LED应运而生。
Mini LED这个概念最早是由晶电所提出，大意是指晶粒尺寸在100微米左右的LED，可以说是介于传统LED与Micro LED之间。说白了就是传统LED背光基础上的改良版。
当前，相较于Micro LED，Mini LED在制程上更具有可行性，技术难度要低很多，容易实现量产，能够更快地投入到市场应用。更重要的是，它可以大量开发液晶显示背光源市场，产品经济性更佳。而这要归功于MiniLED良率高，具有异型切割特性，搭配软性基板亦可达成高曲面背光的形式，采用局部调光设计，拥有更好的演色性，能带给液晶面板更为精细的HDR分区，且厚度也趋近OLED，可省电达80%，故以省电、薄型化、HDR、异型显示器等背光源应用为诉求，适合应用于手机、电视、车用面板及电竞笔记本电脑等产品上。
尽管Mini LED出现的时间比较晚，但其发展势头却十分迅猛。据了解，目前很多厂商都投入到Mini LED的发展行列中，其中芯片厂有晶电、隆达、三安、华灿等;封装厂有亿光、荣创、宏齐、首尔半导体等;IC设计厂有聚积、瑞鼎等;面板厂有友达、群创;led显示屏厂商利亚德等，可见行业对它的重视度有多高。

伯德 · 发表于 2018-5-1 20:54:46

全球LED器件封装市场格局
近年来得益于LED行业景气向好的势头，LED封装行业发展迅猛。在下游LED应用市场需求不断扩大，以及国家政策的支持下，我国已成为全球最大的LED封装器件生产基地。据统计，2017年中国LED行业总体规模6368亿元，同比增长21%。其中，中国LED封装产值达870亿元，同比增长16%。预计2018年-2020年中国LED封装行业将维持13%-15%的增速，2020年产值规模将达1288亿元。
随着我国LED封装企业技术工艺方面的进步，全球LED封装市场如今正发生着重大而深刻的变化，特别是在显示器件封装方面，一些国际封装大厂如科锐、欧司朗等都释放了OEM，导致中国LED封装厂商的市场占有率上升的速度非常快，全球LED封装产能加速向国内转移。目前，我国已形成“一超多强”的市场格局，木林森稳居第一，国星光电、厦门信达、东山精密、晶台、瑞丰光电等企业紧随其后。
从今年这几大上市企业公布的年度报告数据看，过去的2017年，封装企业的经营状况良好。
木林森股份有限公司2017年年度报告摘要显示，2017年，木林森实现营业收入816,872.56万元，同比增长47.97%%，木林森在不断稳固LED封装业务国内市场龙头地位的同时，加大对LED下游及其配套组件的投资及市场拓展力度，能够实现公司的可持续发展，为公司的业务规模与效益的增长带来可靠保障。
佛山市国星光电股份有限公司2017年年度报告摘要显示，国星光电实现营业收入347,260.24万元，较上年同期增长43.59%，归属于上市公司股东净利润35,913.39万元，较上年同期增长86.74%。报告期内，公司推出户外小间距RS1921获得“2017年度创新产品金球奖”;推出适用于虹膜/人脸识别的红外3535器件、小于3%的低硫化光衰COB 2326器件，均为国内首发的行业顶尖技术产品;推出RS1415器件为全球最小尺寸户外小间距显示器件;推出国内最薄的0606三色/双色指示器件，产品高度仅为0.35mm。
厦门信达股份有限公司2017年度业绩预告显示，归属于上市公司股东的净利润在5,000万元至8,000万元之间。报告指出，2017年度业绩较2016年同期有所下降，主要原因有两点：一是公司贸易业务受大宗商品价格大幅波动，行业市场风险和信用风险不断累积等因素的影响，涉诉及报损的事项有所增加;二是2017年LED显屏封装市场竞争激烈，RGB产品大幅跌价，跌幅高达20%以上，导致公司封装显屏产品毛利下降;不过，2018年随着公司光电业务的进一步拓展，特别是封装产能的释放，公司盈利能力将一步加大。信达在高端封装产品方面具有非常强的竞争力，主推的产品有2727、1921、1516、1010、0808，其中1516为国内首款最小户外LED。
苏州东山精密制造股份有限公司2017年度业绩快报全球LED器件封装市场格局显示，2017年度,东山精密实现营业总收入153.31亿元，较上年同期增长82.44%;营业利润4.87亿元，较上年同期增长258.57%;利润总额5.52亿元，较上年同期增长241.97%;净利润5.19亿元，较上年同期增长260.13%。快报指出，东山精密2017年度营业收入增长82.44%：主要系2016年8月MFLX纳合并范围后，公司加大了新产品研发投放，积极开拓了目标市场，老客户合作的深度和新客户合作的广度均有不同程度的提升，销售额较上年大幅增长;营业利润增长258.57%、净利润增长260.13%：主要系合并MFLX公司后，公司积极调整了运营管理策略，并购整合成效显著，盈利能力和盈利质量提升明显。总资产增长45.30%、归属于上市公司股东的所有者权益增长188.05%：主要是一方面随着销售收入的增加导致的营运资金增长，另一方面为本报告期公司完成非公开发行股份工作，募集资金到位所致。
深圳市瑞丰光电子股份有限公司2017年度业绩快报显示，瑞丰光电报告期内实现营业总收入为160,811.55万元，同比增长36.36%;营业利润为10,127.76万元，同比增长122.25%;利润总额为15,529.92万元，同比增长170.26%;归属于上市公司股东的净利润为13,146.81万元，同比增长162.92%;基本每股收益为0.5163元，同比增长128.25%;加权平均净资产收益率为12.09%，同比上升6.87个百分点。报告指出，瑞丰光电业绩快速增长是由内外两方面因素造成。外部因素：LED行业发展景气，封装行业集中度继续提升，LED新应用领域不断扩大，为技术创新企业带来新的发展机遇。在此有利市场环境下，公司2017年业务快速增长，产、销量大幅提升，凭借高品质的产品与服务，实现全年业绩大幅增长。内部因素：(1)2017年度公司通用照明及特种应用产品均实现高速增长，对公司整体业绩贡献显著。通用照明新产品获得国际市场认可;2017年，公司积极开拓海外市场，白电领域在国际、国内高端客户的认可度提升;同时，全彩户外显示、红外、紫外、车用LED产品的布局也全面得到市场认可(2)2017年，公司将主要生产基地逐步向浙江义乌、深圳集中，积极调整、优化产品布局，进行精细化生产和管理，各类费用降低，运营效率提高。
从上面几大公司出台2017年业绩快报，我们也可以大致看出LED封装行业的发展现状。值得注意的是，在行业回暖并快速发展的过程中，竞争也异常激烈，一些缺乏自主创新，以低价竞争为主要手段的封装企业，由于严重亏损有的被迫出了LED封装行业。而LED封装大厂则纷纷扩产，通过规模效应，保持利润的稳定增长，行业的集中度较之过去有了很大的提升。
现如今，业内人士都知道，中国LED产业已初步形成了四大区域，以珠江三角洲，长江三角洲，北方地区、江西以及福建地区四大区域为典型代表，85%以上的LED企业都分布在这些地区。而其中珠三角以广东地区发展最好，拥有完整的LED配套设施与配套技术。在LED产业规模上位列全国前列，其LED封装领域的表现尤为突出，形成了LED封装产业集群，优势十分明显。这些企业的产品辐射面广，涵盖香港发达城市，以及东南亚地区国家。不过，珠三角地区由于地价上涨，厂房租金高涨;用工成本逐年递增;政府红利政策变化，产业升级等因素，珠三角的封装大厂开始将产能向东部内陆城市转移。

伯德 · 发表于 2018-5-1 20:55:06

我国LED显示封装产业的未来
技术和市场往往决定着产业的未来。
在LED显示器件封装技术、工艺不断取得进步，全球封装产能加速向我国转移背景之下，我国LED显示封装产业的发展未来前景光明。
预计2018年，LED封装行业仍将保持快速发展的势头，然而，受到国际贸易变化的影响，特别是在中美贸易摩擦，可能导致全球市场发生动荡的背景下，未来行业最终会呈现怎样的增长情况，则存在着一定的变数。3月8日特朗普签署法案决定对进口美国的钢铁和铝加征关税，中国采取对等的反制措施，3月23日公布对涉及30亿美元进口中国的美国农产品等商品加征关税。3月22日特朗普以中国涉嫌强制技术转移等借口，签署法案拟对500亿美元左右进口美国的中国商品加征关税。美国政府4月3日公布对华“301调查”征税产品建议清单，涉及每年从中国进口的价值约500亿美元商品。4月4日中国公布了拟对进口中国500亿美元左右美国商品加征关税的清单。美国总统特朗普4月5日再次要求美国贸易代表办公室依据“301调查”，额外对1000亿美元中国进口商品加征关税。对此，中国商务部等多个部门及时作出回应，中方将奉陪到底，不惜付出任何代价，必定予以坚决回击，必定采取新的综合应对措施，坚决捍卫国家和人民的利益。
目前，虽然美国对钢铁及铝的征税已经开始，中国对美国农产品等30亿美元的征税也进入执行阶段，但后续美国提出的500亿美元乃至额外1000亿美元的政策提议，以及中国提出的500亿美元的对等措施，这些尚处于双方的“口头反击”，尚未真正落实。业内人士从美国公布的清单判断，美国此次的征税对我国LED行业的影响不大，其对LED显示器件封装的影响更是微乎其微。但是，我们不能排除贸易战有进一步扩大的可能，同时美国率先挑头，也有可能引发其他国家的连锁反应，导致全球贸易保护主义进一步加剧。我国led显示屏行业面向的是全球市场，若全球经济受到影响，终将无法独善其身。
当然，不管2018年国际形势如何变化，都无法扭转我国LED封装产业不断发展壮大的基本面。而且，基于LED显示器件封装领，我们不但在产能上领先，在小间距LED显示器件封装领域也处于全球领先地位，这种优势地位，绝非一时的时势变动可以轻易撼动。
未来中国LED封装行业将在狂风暴雨中保持持续发展的势头，中国LED封装企业的市场规模将会进一步扩大。且随着MINI LED、Micro LED技术的发展，未来led显示屏将会呈现出多种技术并存共荣的局面。

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