LED芯片自動檢測和分選設備項目商業(yè)計劃書

1、東莞華中科技大學制造工程研究院東莞市華科制造工程研究院有限公司LED芯片自動檢測設備，LED芯片自動分選設備商業(yè)計劃書項目簡介本項目來源于廣東省教育部產(chǎn)學研結合“產(chǎn)業(yè)共性技術”重大科技專項項目-數(shù)字化制造裝備產(chǎn)業(yè)共性技術（項目編號：2008A090300006）課題3“管芯、器件的檢測及分選成套裝備研制”（項目文件編號：粵科計字2008135 號），項目已結題。成果名稱：LED芯片自動檢測設備，LED芯片自動分選設備。應用領域：LED芯片的自動檢測和分選。成果現(xiàn)狀：目前，成果已經(jīng)經(jīng)過試用，進入小批量生產(chǎn)階段。本項目是針對上述成果產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展規(guī)劃。當前，國內外LED半導體制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，相關制

2、造裝備的需求量猛增，過去10年，高亮度LED芯片產(chǎn)能保持平均40%的年增長率。國內LED制造發(fā)展較晚，尤其是制造裝備發(fā)展水平明顯落后于國外，關鍵的制造裝備如外延制造裝備MOCVD，晶圓切割機，芯片檢測分選機，高速固晶機，高速引線鍵合機等幾乎完全依賴進口，直接導致半導體制造成本居高不下，成為半導體制造行業(yè)發(fā)展最大的障礙。芯片制造行業(yè)有兩大瓶頸，外延制造和芯片檢測與分選。外延制造設備工藝復雜，價格非常昂貴，更新?lián)Q代很快，國內企業(yè)引入該類設備遇到很大的困難，直接導致藍光芯片產(chǎn)能瓶頸。目前，雖然國內已經(jīng)先后有多家單位陸續(xù)開發(fā)出了MOCVD樣機，但是與國外設備相比，仍存在很大差距，這種情況在今后很長一段

3、時間內都難以解決，直接購置設備成為當前唯一的解決手段。芯片制造行業(yè)另一個瓶頸是芯片的測試與分選。LED芯片通常按照主波長、發(fā)光強度、光通亮、色溫、工作電壓、反向擊穿電壓等幾個關鍵參數(shù)進行測試與分選。當LED作為陣列顯示和顯示屏器件時，由于人眼對于顏色波長和亮度的敏感性，用沒有分選過的LED芯片會產(chǎn)生波長和亮度不均勻的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象會讓人產(chǎn)生不舒服的感覺，影響人們的視覺效果。大型顯示屏或其他高檔應用客戶，對LED的質量要求較高，特別是在波長與亮度一致性的要求上很嚴格,要求芯片在銷售前必須進行嚴格的測試與分選。解決芯片檢測與分選的根本解決辦法在于提高芯片制造水平,保持芯片光電特性的一致性。但是，由

4、于芯片制備工藝復雜，襯底材料（藍寶石，碳化硅）非常堅硬，打磨難度很大，目前的工藝水平還不能解決這一問題，因此，芯片的檢測與分選仍然是必然需求。LED芯片尺寸一般都很小，從7mil到45mil。芯片檢測需要探針快速準確的接觸芯片表面電極，對設備定位精度要求很高，難度較大。另外，芯片檢測需要逐顆進行，因此對效率要求很高，對設備量需求量很大。這是芯片檢測與分選成為芯片制造瓶頸的根本原因。當前，國產(chǎn)的芯片檢測與分選設備市場上還沒有見到，高速的測試與分選機幾乎完全依賴進口，直接導致測試與分選成本居高不下，成為芯片制造產(chǎn)業(yè)的另一個瓶頸。隨著國內各項單元技術的應用成熟，測試與分選設備國產(chǎn)化成為可能。本項目成

5、果正是在這樣的形勢和條件下發(fā)展成熟的，國產(chǎn)LED芯片測試與分選設備的成功產(chǎn)業(yè)化將直接降低芯片制造成本，促進芯片產(chǎn)業(yè)乃至LED應用產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。1.1 技術情況LED芯片檢測機主要用于LED芯片的光電特性采集與分類，簡稱prober。LED芯片分選機主要用于LED芯片的物理分片，即根據(jù)檢測結果和彩圖將芯片分類排列，簡稱sorter。設備主要應用技術：Ø 高精密視覺與運動聯(lián)動控制Ø 高精度視覺標定以及全景掃描Ø 芯片測試與運動控制并行調度Ø 芯片高效匹配Ø 厚膜粘片高速剝離Ø 基于高速回轉機械手臂的芯片移送Ø 雙回路微動探測&

6、#216; 芯片角度自校正算法與實現(xiàn)裝置Ø 基于類別優(yōu)先級的分選路徑規(guī)劃Ø 分選節(jié)拍多軸并行調度芯片測試分選是將無類別的圓片轉換為有類別的方片，業(yè)內也稱“圓轉方”。圓片如圖1-1(a)所示，方片如圖1-1(b)所示。LED圓片LED方片圖2.1 LED芯片載膜 LED芯片分揀過程如下圖1.2所示，將LED芯片從供給Wafer載膜片上順利轉移至布置好的對應類別的接收膜片上。而且芯片分類后不能隨意放置，需按順序整齊排列，以便后續(xù)加工使用。LED芯片待分揀的LED芯片（已檢測完）完成分揀的LED芯片1類N類圖2.2 LED芯片分揀過程示意圖1.1.1 LED芯片分選機情況：產(chǎn)品主

7、要技術參數(shù)序號名稱單位參數(shù)值1平均分選速度ms/顆450 2每小時產(chǎn)量K/h83主導軌行程精度m/mm±5/2004CCD Pixel640*480 5單顆芯片識別時間Ms<=106消耗功率37晶粒放置塊數(shù)量328排列精度±1mil, ±301.1.2 LED芯片檢測機情況：產(chǎn)品主要技術參數(shù)序號名稱單位參數(shù)值1平均檢測速度ms/顆1802每小時產(chǎn)量K/h203主導軌行程精度mm/mm±0.005/1004旋轉軸精度度±0.005/1505CCD Pixel1280*960 6單顆芯片識別時間ms<=107消耗功率Kw1.61.2 現(xiàn)

8、有的和正在申請的知識產(chǎn)權目前本項目已申請相關專利13余項，產(chǎn)品技術標準2項，其中發(fā)明專利8項，實用新型專利5項。1芯片分揀設備的移送裝置發(fā)明專利200910266235.4已受理2芯片分檢設備的頂針機構發(fā)明專利200910266233.5已受理3一種應用于芯片分選系統(tǒng)的晶粒角度校正方法發(fā)明專利201010019276.6已受理4一種基于機器視覺的芯片角度自動旋轉校正方法發(fā)明專利201010019540.6已受理5一種LED芯片角度快速調校方法發(fā)明專利201010019539.3已受理6芯片分揀設備的移送裝置實用新型200920267598.5已受理7芯片分檢設備的頂針機構實用新型2009202

9、67594.7已受理8一種LED芯片檢測用微動探測裝置發(fā)明專利200910214407.3已受理9一種五自由度鏡頭調整裝置發(fā)明專利200910214408.8已受理10一種LED芯片全景掃描匹配方法發(fā)明專利2010101461190.x已受理11一種LED芯片檢測用微動探測裝置實用新型200920295805.8已受理12一種五自由度鏡頭調整裝置實用新型200920295806.2已受理13一種導軌高精度安裝結構實用新型201020135269.8已受理1.3 產(chǎn)品標準產(chǎn)品技術標準1LED管芯檢測設備Q/DGHK 2-2010標準登記號2LED管芯分選設備Q/DGHK 1-2010標準登記號1

10、.4 應用情況說明目前該套設備產(chǎn)品已經(jīng)在東莞福地電子材料有限公司，湖南華磊光電有限公司，國星光電設備有限公司等企業(yè)進行了使用，使用情況較好，獲得了用戶的一致好評。鑒于上述情況，該知識成果已經(jīng)通過廣東省科技鑒定，其中，LED芯片自動檢測設備達到國際先進水平，LED芯片自動分選設備達到國內領先水平。1.5 擬成立公司情況1.5.1 公司股份本項目擬將相關知識產(chǎn)權進行技術評估，并作為技術資本投入公司進行產(chǎn)業(yè)化運作。公司注冊資本1000萬元，其中，技術資本作價140萬進行投入。1.5.2 公司主營業(yè)務及發(fā)展方向主營業(yè)務：研發(fā)、設計、生產(chǎn)LED產(chǎn)業(yè)制造裝備，主打產(chǎn)品為芯片自動檢測分選裝備。發(fā)展方向：在未

11、來3至5年，公司的主要產(chǎn)品方向是LED制造相關裝備，爭取在5年時間內具備一定設備成線能力。1.6 檢測與分選機市場分析1.6.1 市場現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢目前，眾多的LED 芯片制造與封裝企業(yè)，龐大的生產(chǎn)規(guī)模，給LED生產(chǎn)設備的制造廠商提供了前所未有的發(fā)展機遇。國內LED 設備行業(yè)尚處在行業(yè)生命周期的初期階段，競爭態(tài)勢不明了，尤其LED芯片檢測分選機大陸還沒有產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品出現(xiàn)，具有較強技術及經(jīng)濟實力的行業(yè)領導廠商尚未形成，此時正是投資該行業(yè)的最佳時期。未來3到5年，LED測試與分選設備市場非常廣闊：從大功率LED芯片來看，由于其檢測過程較為復雜，芯片生產(chǎn)過程中，需要反復檢測，因此對檢測機的要求和用量

12、比較高。該種設備的市場需求會隨著LED應用規(guī)模的擴大而逾趨強烈。預計用于大功率LED測試的設備需求量在2000臺左右，大功率LED分選的設備500臺左右。但是，我國大功率檢測分選設備的研發(fā)尚未開始。以低功率LED芯片來看，按照最先進的測試與分選機（威控LS-326，最快20k/h，月產(chǎn)能7kk；ASM360，最快20k/h，月產(chǎn)能8KK；長洛全自動分選機M7600，最快18k/h，月產(chǎn)能8Kk），月產(chǎn)能7kk8kk的分選速度，1200億只芯片每年的全自動檢測與分選設備需求總量為1500臺，而目前國內市場該種設備總量不超過400臺，而且均是高價進口產(chǎn)品。未來3-5年，封裝企業(yè)逐步普及檢測分選工序

13、，其裝備市場至少要擴大十倍以上。到2010年8月，全國芯片廠家已超過60家。預計210年全年檢測分選機采購量將達到1000臺以上，2012年檢測分選機全國需求量將超過2000臺。1.6.2 目標客戶目標市場對比表序號目標市場檢測分選機共性需求備 注1芯片制造廠商是檢測分選機目前主要的直接用戶，全國年需求量預計到2010年將超過2000臺。其中包括芯片檢測分選代工企業(yè)。是目前主要的設備目標市場2芯片貿易商這類企業(yè)主要從事芯片貿易，由于對芯片市場非常了解，自己建芯片代工廠比較容易實現(xiàn)，很可能成為設備需求的潛在用戶芯片代工的目標市場，對設備一般沒有直接需求3LED封裝廠封裝廠是LED芯片檢測分選的最

14、終應用市場，到2010年全國已有不下3000千家。隨著LED產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，封裝廠必將成為非常重要的潛在用戶。潛在的用戶4LED裝備成套生產(chǎn)線廠商為芯片廠提供生產(chǎn)線成套，是設備代理商形式的合作單位本公司也可發(fā)展成為芯片生產(chǎn)線成套商，作為公司的輔助業(yè)務。1.6.3 設備需求分析根據(jù)產(chǎn)能增長預估，2011年設備市場需求總量約1000臺，2012年設備需求量1400臺，2013年約2000臺。1.7 產(chǎn)品進入市場的難度1.7.1 產(chǎn)品成熟度目前，芯片檢測設備（prober），已經(jīng)基本成熟，可以小批量生產(chǎn)，投入市場。芯片分選機（sorter）在性能方面尚有不足，需要進一步提高。芯片自動測試分選機已經(jīng)經(jīng)

15、過三代的發(fā)展，在工藝成熟度方面，國外設備占有優(yōu)勢。國產(chǎn)設備尚未達到全面替代進口產(chǎn)品的要求，還需要規(guī)?；瘧玫臋z驗。1.7.2 市場認可度相比國外設備，國內設備進入市場較晚，以至于LED芯片檢測分選機的市場目前被進口產(chǎn)品壟斷。當前市場主要的prober和sorter提供商包括ASM，威控，長洛旺矽，致茂，九元，宏綱等香港和臺灣品牌。相比較，國產(chǎn)設備市場占有率為零。由于該類設備需求量較大，價格昂貴，業(yè)內對國產(chǎn)設備呼聲很高。據(jù)了解，臺灣設備，香港設備使用的都是非簡體中文界面，而且?guī)缀醵际悄７氯毡净蛎绹O備制作，使用比較麻煩。1.7.3 未能與成套生產(chǎn)線制作企業(yè)形成伙伴關系目前，有能力提供LED芯片或

16、器件整條生產(chǎn)線的企業(yè)主要都在臺灣，多通過整合日本，臺灣，香港，歐洲，美國等各國或地區(qū)的設備來建立生產(chǎn)線。其中，歐洲，美國等地的設備主要面向外延制作，芯片制作設備。香港，臺灣主要面向芯片測試與分選，固晶，焊線，點膠，編帶，分光分色等設備。臺灣在芯片產(chǎn)能方面已經(jīng)走到世界前列，在配套整合生產(chǎn)線方面，臺灣的裝備企業(yè)擁有足夠的經(jīng)驗和人才儲備。臺灣設備進入大陸，并在相關生產(chǎn)線上占有較大的份額，其生產(chǎn)線的配套是一個主要原因。公司產(chǎn)品還未推出市場，與生產(chǎn)線制作企業(yè)未形成生產(chǎn)線設備配套關系，阻礙了公司產(chǎn)品在大型生產(chǎn)線上的應用。序號專利名稱專利類型專利號/申請?zhí)柺跈嗲闆r1芯片分揀設備的移送裝置發(fā)明專利200910

17、266235.4已受理2芯片分檢設備的頂針機構發(fā)明專利200910266233.5已受理3一種LED芯片檢測用微動探測裝置發(fā)明專利200910214407.3已受理4一種五自由度鏡頭調整裝置發(fā)明專利200910214408.8已受理5一種應用于芯片分選系統(tǒng)的晶粒角度校正方法發(fā)明專利201010019276.6已受理6一種基于機器視覺的芯片角度自動旋轉校正方法發(fā)明專利201010019540.6已受理7一種LED芯片角度快速調校方法發(fā)明專利201010019539.3已受理8一種LED芯片全景掃描匹配方法發(fā)明專利201010146190.X已受理9芯片分揀設備的移送裝置實用新型200920267

18、598.5已授權10芯片分檢設備的頂針機構實用新型200920267594.7已授權11一種LED芯片檢測用微動探測裝置實用新型200920295805.8已授權12一種五自由度鏡頭調整裝置實用新型200920295806.2已授權13一種導軌高精度安裝結構實用新型201020135269.8已授權1.8 專利明細1.9 3-5年的現(xiàn)金流量分析如下 年度區(qū)域臺套數(shù)量單價年主營業(yè)務收入成本費用稅金凈利潤2011廣東10404003005010402012廣東3035105090010010402013華南1003530502500200702802014華南2003060004000500300

19、12002015全國30030900060006004801920市場開發(fā)模式和資源優(yōu)勢 檢測與分選機市場分析 市場現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 目前，眾多的LED 芯片制造與封裝企業(yè)，龐大的生產(chǎn)規(guī)模，給LED生產(chǎn)設備的制造廠商提供了前所未有的發(fā)展機遇。國內LED 設備行業(yè)尚處在行業(yè)生命周期的初期階段，競爭態(tài)勢不明了，尤其LED芯片檢測分選機大陸還沒有產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品出現(xiàn)，具有較強技術及經(jīng)濟實力的行業(yè)領導廠商尚未形成，此時正是投資該行業(yè)的最佳時期。未來3到5年，LED測試與分選設備市場非常廣闊：從大功率LED芯片來看，由于其檢測過程較為復雜，芯片生產(chǎn)過程中，需要反復檢測，因此對檢測機的要求和用量比較高。該種設備的市場需求會隨著LED應用規(guī)模的擴大而逾趨強烈。預計用于大功率LED測試的設備需求量在2000臺左右，大功率LED分選的設備500臺左右。但是，我國大功率檢測分選設備的研發(fā)尚未開始。以低功率LED芯片來看，按照最先進的測試與分選機（威控LS-326，最快20k/h，月產(chǎn)能7kk；ASM360，最快20k/h，月產(chǎn)能8KK；長洛全