LED封装专业教学与设备配置研究

吴传兴　何培森

摘 要：本文结合作者所在学校专业教育一体化教学实践，就如何培养适应LED行业的高级技能人才，根据LED封装工艺流程，对教学内容进行模块化设计、优化一体化教学设备配置等方面进行了探索。

关键词：LED封装 教学实践 优化教学设备

中国是半导体照明（LED）封装大国。2012年，我国LED封装产业规模达到320亿元。2012年年12月，全国有LED规模企业达到5000家，其中封装企业1000家，从业人员达到目前的200多万人。而2014年，我国LED产业规模为3507亿元，同比增长36%，其中LED外延芯片市场规模138亿元，占比3.91%；LED封装市场规模517亿元，占比14.74%；LED应用市场规模2852亿元，占比81.32%。中国已经成为全球最重要的LED 封装基地。

2012年3月13日，“广东省半导体照明（LED）职业研发应用基地”在惠州市技师学院挂牌，目的就是为了解决半导体照明行业急需的高技能人才的培养问题，因为珠三角地区LED封装企业数量超过了全国的三分之二。依照职业研发基地的任务要求，笔者对LED封装职业与相关的行业龙头企业，如惠州CREE光电、LG伊偌特等公司的人才职业能力需求与待遇结构进行了调研。

在企业调研的基础上，笔者在专业教育一体化教学实践中，就如何培养LED产业的高级技能人才进行了大胆探索，就如何设计专业教学计划、课程、教学内容、设备配置、教学方法改革、教学质量评价等许多方面积累了创新思路。下面就LED封装专业高级班的教学内容设计与设备配置，谈谈笔者学校的做法。

一、LED封装工艺流程与教学内容的模块化设计

在LED照明产业链中，封装技术发挥着承上启下的枢纽作用。上游生产的LED 芯片必须封装成LED灯珠器件，才能制成各种照明产品。

1.LED封装工艺流程

LED封装形式有Lamp直插式、SMD式、hi-power LED功率型、COB板载芯片封装、集成封装等形式。不同封装形式的LED，其应用场合也不同。因功率型封装的LED主要应用在照明中，故将功率型LED封装作为高级工的教学内容，最符合产业的实际。

功率型LED封装工艺流程，主要由固晶、固晶封烤、焊线、荧光粉涂布、荧光粉烘烤、透镜安装或灌胶成型、胶体封烤、切脚、测试、包装等组成。

对于功率型LED封装工艺，可以选择一种典型结构，比如仿流明结构进行实践教学内容的设计，因为工艺流程大同小异，在有差异的地方要进行比较分析，使得学生能够通过一种LED封装结构的生产，来加深理解其他结构。

2.确定LED封装教学模块

按照工艺流程和工位涉及的主要设备，进行整体设计学习，共提炼出六个一体化学习模块。六个模块分别是LED封装基础相关知识与芯片检测技能训练、LED固晶设备相关知识与技能操作训练、焊线设备相关知识与技能训练、点胶工序相关知识与技能训练、封胶工序相关知识与技能训练、分光工序、包装相关知识与技能训练。

3.教学内容的模块化设计

（1）分好小组，明确学习任务。以上六个一体化教学的模块，仅仅是企业需要的必备知识和技能，但现代企业对技能型人才的要求还包含职业道德、自主学习能力、创新能力、改善能力、沟通能力、基本的管理能力等。为了达到以上目的，采用项目教学法，每个班分成六个小组，每个小组接受一项指定的技能操作训练任务，在规定的时间完成学习任务；每个项目小组有一位小组长，安排学校的实训工厂给每一组配一位实训指导师傅，小组的所有任务包括项目推进计划制订、设备操作指南、SOP作业指导书制作、项目完成后实习总结。实习总结包含小组计划与分工，小组所碰到的问题与解决方案，对生产、质量、工艺、设备、安全管理的理解等。以上项目小组的所有任务要求，在老师规定期限内完成，小组可以协商，老师予以适当的指导和规范，实习结束后教师会对小组长和成员给予评价和考核。

这里设计的六个项目教学过程，一定要注重小组长的计划、协调、组织、沟通、管理能力，以及成员的配合能力的培养。每个成员要积极扮演好自己的角色，并在观摩中互相学习、共同提高。

（2）重要模块加强训练。LED封装设备的自动化程度高，在进行具体的内容设计时，要考虑如下因素：培养对象的差异性问题，需要针对高级工的技能要求和与中级工的差别来取舍；企业与生产线设备的差异性问题，在工业化的现代工厂，有规模的LED封装企业可能有几十、上百条封装生产线，有自动化、半自动化、手工生产设备的组合，在一条生产线中，不同设备操作的难度有差异；LED封装生产线设备操作难易问题，一般的设备在企业师傅的指导下，学生掌握主要的生产操作要领需要一周左右时间，而固晶机、焊线机这一类设备掌握操作要领至少需要一个月的时间。

在安排教学时，重要的固晶机、焊线机模块要加强训练。在操作实训教学中，对固晶机技能操作学习的重点有，光学照相、取晶三点、置晶三点、顶针高度、点胶高度、取晶高度、置晶高度、材料路径、芯片路径等调试内容，以及设备的编程、设备的维护与简单故障处理内容。焊线机技能操作重点学习内容有，开关机程序、工件夹具与料盒、进出料盒凹槽、示教焊接位置、芯片参考系统、引线操作点、示教焊线、矩阵焊线、编辑焊接、瓷嘴与EFO校准、USG与十字准线校准等参数的设置，以及对穿金线、切线、削球、单片试做、首件测试、金球球形与焊点形状检测、拉力大小测试等内容要进行专题训练。

（3）结合企业实际，增加教学内容。在实践教学活动中，还有一个重要任务是学习制作SOP和设备操作指南，目的是为了解决各个工厂设备选型的差异化问题，学生们学会了制作SOP以及设备操作指南的方法，也就学会了企业需要的一项关键技能——ISO工艺文件制作与设备操作步骤分解方法。还有一点需要指出的是，设备操作技能学习六个模块可以按照学期任务进行调整，即每个小组并不需要全部学完六个模块的操作，重点是要掌握设备操作指南制作与SOP制作的要领，以及关键设备操作技能。

（4）总结环节规范化。在实训结束阶段，要注意引导学生进行总结，每个总结报告必须涵盖小组成员的生产、质量、工艺、设备、安全管理、团队合作、问题发现与改善等内容，目的就是锻炼学生的综合能力。

二、深化校企合作，优化一体化教学设备配置

1.充分利用国家政策，解决一体化教学生产线建设的资金问题

学生要学习好LED封装技能，应该有相应的实训设备，但完整的LED封装生产线价格不菲，因此一般职业院校望而止步。笔者学院充分利用国家政策和当地政府对LED产业的扶植政策，争取专项资金支持，可以解决学院内生产线的建设问题。

2.优化一体化教学生产线设备的配置

有了资金，如何配置适合产教研的生产线？笔者学院的做法是，一方面要考虑工厂的需要，第二方面要考虑教学成本需要，第三还要考虑设备的通用性与专业性。

目前，半导体照明市场以大功率LED为主，故培养学生的设备也应该以大功率LED生产线为主。学院的大功率LED生产线配置了固晶机、焊线机、显微镜、烘烤机、封胶机、搅拌脱泡机、点胶机、分选机、编带机、光电综合测试、荧光补粉测试、盖透镜机、压边机等设备。

固晶机与焊线机是设备关键，也是投资一条大功率生产线的主要资金所在。固晶机是一个光、机、电一体化的设备，具有较高的技术门槛，通过历次的技术改进与优化后，目前国产固晶机完全能满足实际生产需要。焊线机是LED封装生产中关键工序的设备，对产品可靠性影响最大，封装企业一般使用进口设备。

固晶机与焊线机以国外的ASM公司、K&S公司技术最成熟，是封装生产线采购的首选品牌。国产厂商主要有深圳市新益昌自动化设备有限公司、深圳市大族光电设备有限公司、深圳市翠涛自动化设备有限公司等。

生产线中的显微镜、光电综合测试、荧光补粉测试等检测设备在技术上已经很成熟，因此可以按照资金支付能力来选择，一般中小企业选择国产化的检测设备较多，因此推荐使用国内的设备，如深圳市大族光电、杭州中为光电、杭州远方等品牌，都可以满足生产的需要。

生产线中所用的烘烤机、封胶机、搅拌脱泡机、点胶机、分选机、编带机、盖透镜机、压边机等设备，已经实现国产化，其性价比已可与国外同类设备比拟。

3.深化校企合作，既出产品又出人才

有了LED封装生产线，如何开展产教研工作？因为LED封装生产线设备自动化程度高、产能高，单独一条大功率线一个月材料费多达几百万，一般院校不可能承担起LED封装工厂运营的高额费用。笔者学院通过深化校企合作层次，将LED封装企业引进学院，办教学工厂，解决了这一瓶颈问题。引进的企业负责生产线正常运作的各项工作与费用，包括生产管理、材料采购等，学生定期到教学工厂进行零距离实训，老师与教学工厂的师傅一起指导培养学生，开展产教研工作，既出产品，又出人才。

LED封装专业是一个新兴专业，也是国家与地方的紧缺专业，这就要求教师不断创新教学内容、改革教学方法、优化设备的选型，进行专业的教学研究与实践，才能更快更好地培养专业的高技能人才，促进半导体照明产业的发展。

（作者单位：广东省惠州市技师学院）