美國能源部公布LED及OLED技術(shù)發(fā)展新路線圖
[導(dǎo)讀]美國能源部(DOE)公布2012年更新的SSL制造業(yè)R&D路線圖指南研究計(jì)劃，公布了2015年和2020年的LED和OLED極具挑戰(zhàn)的生產(chǎn)成本目標(biāo)。此次路線圖計(jì)劃采納了4月份召開的OLED和LED專家小組會(huì)議，并于6月13日至14日在加利福尼亞
美國能源部(DOE)公布2012年更新的SSL制造業(yè)R&D路線圖指南研究計(jì)劃，公布了2015年和2020年的LED和OLED極具挑戰(zhàn)的生產(chǎn)成本目標(biāo)。
此次路線圖計(jì)劃采納了4月份召開的OLED和LED專家小組會(huì)議，并于6月13日至14日在加利福尼亞州圣何塞市舉行的、由200人參與的第四屆SSL制造業(yè)R&D研討會(huì)上總結(jié)而成。
“路線圖”的主要目標(biāo)是為制造業(yè)R&D項(xiàng)目直募資金、補(bǔ)充DOESSLR&D多年度計(jì)劃(MYPP)、指導(dǎo)核心產(chǎn)品開發(fā)R&D項(xiàng)目。路線圖還提到將為符合預(yù)期演變的SSL制造業(yè)界共識(shí)基礎(chǔ)上的設(shè)備和材料供應(yīng)商提供輔助——從而降低風(fēng)險(xiǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增加產(chǎn)量、降低成本。項(xiàng)目涉及的企業(yè)有通用顯示器公司(UDC)、MoserBaer公司、美國應(yīng)用材料公司、Veeco公司、桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室、KLA-Tencor公司、GE照明解決方案、LED專家小組確定了四個(gè)優(yōu)先LED的任務(wù)，包括支持發(fā)展中的國家柔性生產(chǎn)最先進(jìn)的模塊、光引擎和燈具;開發(fā)高速、無損檢測設(shè)備和生產(chǎn)各階段質(zhì)量檢測設(shè)備;識(shí)別關(guān)鍵問題及后期封裝LED處理;改善熒光粉生產(chǎn)。
路線圖指出，LED照明設(shè)備/模塊目標(biāo)：
1、先進(jìn)的LED封裝和模具集成到燈具(如精密封裝技術(shù)，貼片技術(shù)等);
2、更有效地利用零部件和原材料;
3、簡化的散熱設(shè)計(jì);
4、重量的減輕;
5、優(yōu)化設(shè)計(jì)高效、低成本的制造(如易于裝配);
6、增加機(jī)械、電氣和光學(xué)功能集成;
7、降低生產(chǎn)成本，通過自動(dòng)化、改進(jìn)生產(chǎn)工具或產(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件。
到2015年的具體目標(biāo)包括每年增加2倍的吞吐量，減少OEM燈泡價(jià)格(從$50/klm降級至$10/klm)，每2~3年減少50%的裝配成本，改善色彩控制(從7SDCM至4SDCM)。
討論集中在LED封裝制造工藝和使用成本較低的材料，具體而言，從2012年封裝LED吞吐量每年增加2倍，每2~3年減少50%的裝配成本(cost/klm)、每2~3年減少50%的包裝成本($/平方毫米)、每2~3年每包成本($/klm)減少50%。
在測試和檢驗(yàn)的討論中呼吁支持發(fā)展高速、高分辨率的、非破壞性的測試設(shè)備，標(biāo)準(zhǔn)化的測試程序和相應(yīng)的度量應(yīng)在價(jià)值鏈的每個(gè)階段內(nèi)：半導(dǎo)體晶片、外延層、LED管芯、封裝型發(fā)光二極管、模塊、燈具和光學(xué)元件。產(chǎn)品質(zhì)量保證包括設(shè)備、在現(xiàn)場的過程監(jiān)控、在線過程控制或最終產(chǎn)品的測試/分級。測試和檢驗(yàn)具體目標(biāo)為：到2015年實(shí)現(xiàn)單一bin單位/小時(shí)雙倍生產(chǎn)能力，并每5年減少2~3倍COO。
在工作溫度下的LED晶圓級高速監(jiān)測中特別關(guān)注為光輸出、顏色質(zhì)量和顏色的一致性的測試設(shè)備將促進(jìn)LED和熒光粉匹配的自動(dòng)化和加速最后的設(shè)備分級。
關(guān)于改善制造熒光粉，路線圖要求到2015年，尺寸較大的批次(從1~5公斤至20公斤)，每2-3年(成本/公斤)減少50%，磷的利用率從50%提高至90%，提高PSD范圍均勻性從30到10，提高Duv的控制從0.012<0.002，提高厚度均勻性從5%(1sigma)到2%(1sigma)，減少50%的cost/klm，提高設(shè)備到設(shè)備的再現(xiàn)性從4SDCM到2SDCM。路線圖中最重要的一點(diǎn)變化是將降低制造成本作為重點(diǎn)而不是降價(jià)。
路線中對OLED的規(guī)劃為開發(fā)更好的OLED沉積設(shè)備和更好的OLED材料，發(fā)展OLED生產(chǎn)設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)高速、低成本，實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)成本為優(yōu)質(zhì)面板每平方米小于一百美元。
在材料方面，到2015年無論是基板和封裝材料必須符合嚴(yán)格的規(guī)范，包括基板提取效率為50%、薄層電阻小于1歐姆/平方以及總成本降至每平米60美元。封裝材料必須通過透水性規(guī)范每天10-6克/平米，氧滲透性為每天10-4cc/m2/atm以及成本每平米35美元。
飛利浦表示，OLED照明樣品目前的價(jià)格是$1500~2000/klm，可購買的面板價(jià)格范圍為$800/klm。路線圖假設(shè)，到2015年OLED光源降至$50/klm，OLED面板成本將降至$30/klm。
路線圖列出了最關(guān)鍵的短期挑戰(zhàn)：
1、減少基板周期批次至約1分鐘;
2、增加材料的利用率大于70%;
3、優(yōu)質(zhì)面板產(chǎn)量提高為80%;
4、襯底部分光發(fā)射約為80%;
5、減少制造的停機(jī)時(shí)間至約20%。
總體而言，需要降低OLED的生產(chǎn)成本至20~100倍，使OLED更具競爭力(如與側(cè)面發(fā)光的LED燈具相比)。
此次路線圖計(jì)劃采納了4月份召開的OLED和LED專家小組會(huì)議，并于6月13日至14日在加利福尼亞州圣何塞市舉行的、由200人參與的第四屆SSL制造業(yè)R&D研討會(huì)上總結(jié)而成。
“路線圖”的主要目標(biāo)是為制造業(yè)R&D項(xiàng)目直募資金、補(bǔ)充DOESSLR&D多年度計(jì)劃(MYPP)、指導(dǎo)核心產(chǎn)品開發(fā)R&D項(xiàng)目。路線圖還提到將為符合預(yù)期演變的SSL制造業(yè)界共識(shí)基礎(chǔ)上的設(shè)備和材料供應(yīng)商提供輔助——從而降低風(fēng)險(xiǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增加產(chǎn)量、降低成本。項(xiàng)目涉及的企業(yè)有通用顯示器公司(UDC)、MoserBaer公司、美國應(yīng)用材料公司、Veeco公司、桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室、KLA-Tencor公司、GE照明解決方案、LED專家小組確定了四個(gè)優(yōu)先LED的任務(wù)，包括支持發(fā)展中的國家柔性生產(chǎn)最先進(jìn)的模塊、光引擎和燈具;開發(fā)高速、無損檢測設(shè)備和生產(chǎn)各階段質(zhì)量檢測設(shè)備;識(shí)別關(guān)鍵問題及后期封裝LED處理;改善熒光粉生產(chǎn)。
路線圖指出，LED照明設(shè)備/模塊目標(biāo)：
1、先進(jìn)的LED封裝和模具集成到燈具(如精密封裝技術(shù)，貼片技術(shù)等);
2、更有效地利用零部件和原材料;
3、簡化的散熱設(shè)計(jì);
4、重量的減輕;
5、優(yōu)化設(shè)計(jì)高效、低成本的制造(如易于裝配);
6、增加機(jī)械、電氣和光學(xué)功能集成;
7、降低生產(chǎn)成本，通過自動(dòng)化、改進(jìn)生產(chǎn)工具或產(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件。
到2015年的具體目標(biāo)包括每年增加2倍的吞吐量，減少OEM燈泡價(jià)格(從$50/klm降級至$10/klm)，每2~3年減少50%的裝配成本，改善色彩控制(從7SDCM至4SDCM)。
討論集中在LED封裝制造工藝和使用成本較低的材料，具體而言，從2012年封裝LED吞吐量每年增加2倍，每2~3年減少50%的裝配成本(cost/klm)、每2~3年減少50%的包裝成本($/平方毫米)、每2~3年每包成本($/klm)減少50%。
在測試和檢驗(yàn)的討論中呼吁支持發(fā)展高速、高分辨率的、非破壞性的測試設(shè)備，標(biāo)準(zhǔn)化的測試程序和相應(yīng)的度量應(yīng)在價(jià)值鏈的每個(gè)階段內(nèi)：半導(dǎo)體晶片、外延層、LED管芯、封裝型發(fā)光二極管、模塊、燈具和光學(xué)元件。產(chǎn)品質(zhì)量保證包括設(shè)備、在現(xiàn)場的過程監(jiān)控、在線過程控制或最終產(chǎn)品的測試/分級。測試和檢驗(yàn)具體目標(biāo)為：到2015年實(shí)現(xiàn)單一bin單位/小時(shí)雙倍生產(chǎn)能力，并每5年減少2~3倍COO。
在工作溫度下的LED晶圓級高速監(jiān)測中特別關(guān)注為光輸出、顏色質(zhì)量和顏色的一致性的測試設(shè)備將促進(jìn)LED和熒光粉匹配的自動(dòng)化和加速最后的設(shè)備分級。
關(guān)于改善制造熒光粉，路線圖要求到2015年，尺寸較大的批次(從1~5公斤至20公斤)，每2-3年(成本/公斤)減少50%，磷的利用率從50%提高至90%，提高PSD范圍均勻性從30到10，提高Duv的控制從0.012<0.002，提高厚度均勻性從5%(1sigma)到2%(1sigma)，減少50%的cost/klm，提高設(shè)備到設(shè)備的再現(xiàn)性從4SDCM到2SDCM。路線圖中最重要的一點(diǎn)變化是將降低制造成本作為重點(diǎn)而不是降價(jià)。
路線中對OLED的規(guī)劃為開發(fā)更好的OLED沉積設(shè)備和更好的OLED材料，發(fā)展OLED生產(chǎn)設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)高速、低成本，實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)成本為優(yōu)質(zhì)面板每平方米小于一百美元。
在材料方面，到2015年無論是基板和封裝材料必須符合嚴(yán)格的規(guī)范，包括基板提取效率為50%、薄層電阻小于1歐姆/平方以及總成本降至每平米60美元。封裝材料必須通過透水性規(guī)范每天10-6克/平米，氧滲透性為每天10-4cc/m2/atm以及成本每平米35美元。
飛利浦表示，OLED照明樣品目前的價(jià)格是$1500~2000/klm，可購買的面板價(jià)格范圍為$800/klm。路線圖假設(shè)，到2015年OLED光源降至$50/klm，OLED面板成本將降至$30/klm。
路線圖列出了最關(guān)鍵的短期挑戰(zhàn)：
1、減少基板周期批次至約1分鐘;
2、增加材料的利用率大于70%;
3、優(yōu)質(zhì)面板產(chǎn)量提高為80%;
4、襯底部分光發(fā)射約為80%;
5、減少制造的停機(jī)時(shí)間至約20%。
總體而言，需要降低OLED的生產(chǎn)成本至20~100倍，使OLED更具競爭力(如與側(cè)面發(fā)光的LED燈具相比)。
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