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新形势下 我国LED显示封装产业发展方向

http://www.secu.hc360.com2018年04月23日09:05 来源:搜搜LED网T|T

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新形势下 我国LED显示封装产业发展方向

    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MiniLED、MicroLED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MicroLED的出现,MicroLED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,SMDLED主要分为支架式(TOP)LED和片式(Chip)LED。前者常采用PLCC(PlasticLeadedChipCarrier)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(chipOnboard)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、MicroLED封装

    MicroLED的英文全名是“MicroLightEmittingDiode”,中文也就称作是微发光二极管,也可以写作“μLED”。

    MicroLED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1500ppi以上甚至2000ppi超高分辨率。

    MicroLED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。

    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MicroLED技术在行业内也日渐受到各大企业的关注。甚至,最近MiniLED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MicroLED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。MicroLED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MicroLED的出现,至少可以追溯到十七、八年前。例如,早在2001年,日本SatoshiTakano团队公布了他们研究的一组MicroLED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MicroLED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MicroLED显示技术公司LuxVueTechnology,取得多项MicroLED专利技术。当时人们普遍认为苹果欲在AppleWatch与iPhone上采用新一代的MicroLED技术,但因不愿过于依赖面板厂,于是收购LuxVue以便取得MicroLED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MicroLED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“TheWall”电视,再次引发了行业对于MicroLED的关注。据了解,三星在1月的CES2018展会上,推出了全新的“TheWall”电视,以其出众的画质惊艳了整个行业,该产品搭载了MicroLED技术,这也是全球首款146英寸的MicroLED模块化电视。不过,对此业内也有人认为三星的“TheWall”电视并非真正的MicroLED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MicroLED,至少三星推出的“TheWall”电视都将引发人们对于MicroLED技术的重视与探讨。

    一般认为,MicroLED在技术理论上是可行的,它的优点也是可见的。但MicroLED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MicroLED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4000x2000xRGB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,MicroLED真正走向市场应用至少也还需要2~3年的时间。也许正是MicroLED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MiniLED应运而生。

    MiniLED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MicroLED之间。说白了就是传统LED背光基础上的改良版。

    当前,相较于MicroLED,MiniLED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MiniLED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MiniLED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。

    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COB2326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。

    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MINILED、MicroLED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。

责任编辑:张泽群

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