美國能源部公布2012年更新的SSL制造業(yè)R&D路線圖指南研究計劃,公布了2015年和2020年的LED和OLED挑戰(zhàn)的生產(chǎn)成本目標。此次路線圖計劃采納了4月份召開的OLED和LED專家小組會議,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研討會上總結(jié)而成。
“路線圖”的主要目標是為制造業(yè)R&D項目直募資金、補充DOESSLR&D多年度計劃(MYPP)、指導核心產(chǎn)品開發(fā)R&D項目。路線圖還提到將為符合預期演變的SSL制造業(yè)界共識基礎(chǔ)上的設(shè)備和材料供應商提供輔助——從而降低風險、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增加產(chǎn)量、降低成本。項目涉及的企業(yè)有通用顯示器公司(UDC)、MoserBaer公司、美國應用材料公司、Veeco公司、桑迪亞國家實驗室、KLA-Tencor公司、GE照明解決方案、雅達、飛利浦Lumileds公司以及杜邦顯示器公司。
LED專家小組確定了四個優(yōu)先LED的任務,包括支持發(fā)展中的國家柔性生產(chǎn)先進的模塊、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/模塊目標包括:先進的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);更有效地利用零部件和原材料;簡化的散熱設(shè)計;重量的減輕;優(yōu)化設(shè)計、低成本的制造(如易于裝配);增加機械、電氣和光學功能集成;降低生產(chǎn)成本,通過自動化、改進生產(chǎn)工具或產(chǎn)品設(shè)計軟件。
到2015年的具體目標包括每年增加2倍的吞吐量,減少OEM燈泡價格(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,標準化的測試程序和相應的度量應在價值鏈的每個階段內(nèi):半導體晶片、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、在線過程控制或終產(chǎn)品的測試/分級。測試和檢驗具體目標為:到2015年實現(xiàn)單一bin單位/小時雙倍生產(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LED和熒光粉匹配的自動化和加速后的設(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。路線圖中重要的一點變化是將降低制造成本作為重點而不是降價。
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,可實現(xiàn)高速、低成本,實現(xiàn)的目標成本為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照明樣品目前的價格是$1500~2000/klm,可購買的面板價格范圍為$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。路線圖列出了關(guān)鍵的短期挑戰(zhàn):減少基板周期批次至約1分鐘;增加材料的利用率大于70%;面板產(chǎn)量提高為80%;襯底部分光發(fā)射約為80%;減少制造的停機時間至約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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