LED封裝專業教學與設備配置研究

吳傳興　何培森

摘 要：本文結合作者所在學校專業教育一體化教學實踐，就如何培養適應LED行業的高級技能人才，根據LED封裝工藝流程，對教學內容進行模塊化設計、優化一體化教學設備配置等方面進行了探索。

關鍵詞：LED封裝 教學實踐 優化教學設備

中國是半導體照明（LED）封裝大國。2012年，我國LED封裝產業規模達到320億元。2012年年12月，全國有LED規模企業達到5000家，其中封裝企業1000家，從業人員達到目前的200多萬人。而2014年，我國LED產業規模為3507億元，同比增長36%，其中LED外延芯片市場規模138億元，占比3.91%；LED封裝市場規模517億元，占比14.74%；LED應用市場規模2852億元，占比81.32%。中國已經成為全球最重要的LED 封裝基地。

2012年3月13日，“廣東省半導體照明（LED）職業研發應用基地”在惠州市技師學院掛牌，目的就是為了解決半導體照明行業急需的高技能人才的培養問題，因為珠三角地區LED封裝企業數量超過了全國的三分之二。依照職業研發基地的任務要求，筆者對LED封裝職業與相關的行業龍頭企業，如惠州CREE光電、LG伊偌特等公司的人才職業能力需求與待遇結構進行了調研。

在企業調研的基礎上，筆者在專業教育一體化教學實踐中，就如何培養LED產業的高級技能人才進行了大膽探索，就如何設計專業教學計劃、課程、教學內容、設備配置、教學方法改革、教學質量評價等許多方面積累了創新思路。下面就LED封裝專業高級班的教學內容設計與設備配置，談談筆者學校的做法。

一、LED封裝工藝流程與教學內容的模塊化設計

在LED照明產業鏈中，封裝技術發揮著承上啟下的樞紐作用。上游生產的LED 芯片必須封裝成LED燈珠器件，才能制成各種照明產品。

1.LED封裝工藝流程

LED封裝形式有Lamp直插式、SMD式、hi-power LED功率型、COB板載芯片封裝、集成封裝等形式。不同封裝形式的LED，其應用場合也不同。因功率型封裝的LED主要應用在照明中，故將功率型LED封裝作為高級工的教學內容，最符合產業的實際。

功率型LED封裝工藝流程，主要由固晶、固晶封烤、焊線、熒光粉涂布、熒光粉烘烤、透鏡安裝或灌膠成型、膠體封烤、切腳、測試、包裝等組成。

對于功率型LED封裝工藝，可以選擇一種典型結構，比如仿流明結構進行實踐教學內容的設計，因為工藝流程大同小異，在有差異的地方要進行比較分析，使得學生能夠通過一種LED封裝結構的生產，來加深理解其他結構。

2.確定LED封裝教學模塊

按照工藝流程和工位涉及的主要設備，進行整體設計學習，共提煉出六個一體化學習模塊。六個模塊分別是LED封裝基礎相關知識與芯片檢測技能訓練、LED固晶設備相關知識與技能操作訓練、焊線設備相關知識與技能訓練、點膠工序相關知識與技能訓練、封膠工序相關知識與技能訓練、分光工序、包裝相關知識與技能訓練。

3.教學內容的模塊化設計

（1）分好小組，明確學習任務。以上六個一體化教學的模塊，僅僅是企業需要的必備知識和技能，但現代企業對技能型人才的要求還包含職業道德、自主學習能力、創新能力、改善能力、溝通能力、基本的管理能力等。為了達到以上目的，采用項目教學法，每個班分成六個小組，每個小組接受一項指定的技能操作訓練任務，在規定的時間完成學習任務；每個項目小組有一位小組長，安排學校的實訓工廠給每一組配一位實訓指導師傅，小組的所有任務包括項目推進計劃制訂、設備操作指南、SOP作業指導書制作、項目完成后實習總結。實習總結包含小組計劃與分工，小組所碰到的問題與解決方案，對生產、質量、工藝、設備、安全管理的理解等。以上項目小組的所有任務要求，在老師規定期限內完成，小組可以協商，老師予以適當的指導和規范，實習結束后教師會對小組長和成員給予評價和考核。

這里設計的六個項目教學過程，一定要注重小組長的計劃、協調、組織、溝通、管理能力，以及成員的配合能力的培養。每個成員要積極扮演好自己的角色，并在觀摩中互相學習、共同提高。

（2）重要模塊加強訓練。LED封裝設備的自動化程度高，在進行具體的內容設計時，要考慮如下因素：培養對象的差異性問題，需要針對高級工的技能要求和與中級工的差別來取舍；企業與生產線設備的差異性問題，在工業化的現代工廠，有規模的LED封裝企業可能有幾十、上百條封裝生產線，有自動化、半自動化、手工生產設備的組合，在一條生產線中，不同設備操作的難度有差異；LED封裝生產線設備操作難易問題，一般的設備在企業師傅的指導下，學生掌握主要的生產操作要領需要一周左右時間，而固晶機、焊線機這一類設備掌握操作要領至少需要一個月的時間。

在安排教學時，重要的固晶機、焊線機模塊要加強訓練。在操作實訓教學中，對固晶機技能操作學習的重點有，光學照相、取晶三點、置晶三點、頂針高度、點膠高度、取晶高度、置晶高度、材料路徑、芯片路徑等調試內容，以及設備的編程、設備的維護與簡單故障處理內容。焊線機技能操作重點學習內容有，開關機程序、工件夾具與料盒、進出料盒凹槽、示教焊接位置、芯片參考系統、引線操作點、示教焊線、矩陣焊線、編輯焊接、瓷嘴與EFO校準、USG與十字準線校準等參數的設置，以及對穿金線、切線、削球、單片試做、首件測試、金球球形與焊點形狀檢測、拉力大小測試等內容要進行專題訓練。

（3）結合企業實際，增加教學內容。在實踐教學活動中，還有一個重要任務是學習制作SOP和設備操作指南，目的是為了解決各個工廠設備選型的差異化問題，學生們學會了制作SOP以及設備操作指南的方法，也就學會了企業需要的一項關鍵技能——ISO工藝文件制作與設備操作步驟分解方法。還有一點需要指出的是，設備操作技能學習六個模塊可以按照學期任務進行調整，即每個小組并不需要全部學完六個模塊的操作，重點是要掌握設備操作指南制作與SOP制作的要領，以及關鍵設備操作技能。

（4）總結環節規范化。在實訓結束階段，要注意引導學生進行總結，每個總結報告必須涵蓋小組成員的生產、質量、工藝、設備、安全管理、團隊合作、問題發現與改善等內容，目的就是鍛煉學生的綜合能力。

二、深化校企合作，優化一體化教學設備配置

1.充分利用國家政策，解決一體化教學生產線建設的資金問題

學生要學習好LED封裝技能，應該有相應的實訓設備，但完整的LED封裝生產線價格不菲，因此一般職業院校望而止步。筆者學院充分利用國家政策和當地政府對LED產業的扶植政策，爭取專項資金支持，可以解決學院內生產線的建設問題。

2.優化一體化教學生產線設備的配置

有了資金，如何配置適合產教研的生產線？筆者學院的做法是，一方面要考慮工廠的需要，第二方面要考慮教學成本需要，第三還要考慮設備的通用性與專業性。

目前，半導體照明市場以大功率LED為主，故培養學生的設備也應該以大功率LED生產線為主。學院的大功率LED生產線配置了固晶機、焊線機、顯微鏡、烘烤機、封膠機、攪拌脫泡機、點膠機、分選機、編帶機、光電綜合測試、熒光補粉測試、蓋透鏡機、壓邊機等設備。

固晶機與焊線機是設備關鍵，也是投資一條大功率生產線的主要資金所在。固晶機是一個光、機、電一體化的設備，具有較高的技術門檻，通過歷次的技術改進與優化后，目前國產固晶機完全能滿足實際生產需要。焊線機是LED封裝生產中關鍵工序的設備，對產品可靠性影響最大，封裝企業一般使用進口設備。

固晶機與焊線機以國外的ASM公司、K&S公司技術最成熟，是封裝生產線采購的首選品牌。國產廠商主要有深圳市新益昌自動化設備有限公司、深圳市大族光電設備有限公司、深圳市翠濤自動化設備有限公司等。

生產線中的顯微鏡、光電綜合測試、熒光補粉測試等檢測設備在技術上已經很成熟，因此可以按照資金支付能力來選擇，一般中小企業選擇國產化的檢測設備較多，因此推薦使用國內的設備，如深圳市大族光電、杭州中為光電、杭州遠方等品牌，都可以滿足生產的需要。

生產線中所用的烘烤機、封膠機、攪拌脫泡機、點膠機、分選機、編帶機、蓋透鏡機、壓邊機等設備，已經實現國產化，其性價比已可與國外同類設備比擬。

3.深化校企合作，既出產品又出人才

有了LED封裝生產線，如何開展產教研工作？因為LED封裝生產線設備自動化程度高、產能高，單獨一條大功率線一個月材料費多達幾百萬，一般院校不可能承擔起LED封裝工廠運營的高額費用。筆者學院通過深化校企合作層次，將LED封裝企業引進學院，辦教學工廠，解決了這一瓶頸問題。引進的企業負責生產線正常運作的各項工作與費用，包括生產管理、材料采購等，學生定期到教學工廠進行零距離實訓，老師與教學工廠的師傅一起指導培養學生，開展產教研工作，既出產品，又出人才。

LED封裝專業是一個新興專業，也是國家與地方的緊缺專業，這就要求教師不斷創新教學內容、改革教學方法、優化設備的選型，進行專業的教學研究與實踐，才能更快更好地培養專業的高技能人才，促進半導體照明產業的發展。

（作者單位：廣東省惠州市技師學院）