LED封裝專業(yè)教學(xué)與設(shè)備配置研究

吳傳興　何培森

摘 要：本文結(jié)合作者所在學(xué)校專業(yè)教育一體化教學(xué)實踐，就如何培養(yǎng)適應(yīng)LED行業(yè)的高級技能人才，根據(jù)LED封裝工藝流程，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行模塊化設(shè)計、優(yōu)化一體化教學(xué)設(shè)備配置等方面進(jìn)行了探索。

關(guān)鍵詞：LED封裝 教學(xué)實踐 優(yōu)化教學(xué)設(shè)備

中國是半導(dǎo)體照明（LED）封裝大國。2012年，我國LED封裝產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到320億元。2012年年12月，全國有LED規(guī)模企業(yè)達(dá)到5000家，其中封裝企業(yè)1000家，從業(yè)人員達(dá)到目前的200多萬人。而2014年，我國LED產(chǎn)業(yè)規(guī)模為3507億元，同比增長36%，其中LED外延芯片市場規(guī)模138億元，占比3.91%；LED封裝市場規(guī)模517億元，占比14.74%；LED應(yīng)用市場規(guī)模2852億元，占比81.32%。中國已經(jīng)成為全球最重要的LED 封裝基地。

2012年3月13日，“廣東省半導(dǎo)體照明（LED）職業(yè)研發(fā)應(yīng)用基地”在惠州市技師學(xué)院掛牌，目的就是為了解決半導(dǎo)體照明行業(yè)急需的高技能人才的培養(yǎng)問題，因為珠三角地區(qū)LED封裝企業(yè)數(shù)量超過了全國的三分之二。依照職業(yè)研發(fā)基地的任務(wù)要求，筆者對LED封裝職業(yè)與相關(guān)的行業(yè)龍頭企業(yè)，如惠州CREE光電、LG伊偌特等公司的人才職業(yè)能力需求與待遇結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)研。

在企業(yè)調(diào)研的基礎(chǔ)上，筆者在專業(yè)教育一體化教學(xué)實踐中，就如何培養(yǎng)LED產(chǎn)業(yè)的高級技能人才進(jìn)行了大膽探索，就如何設(shè)計專業(yè)教學(xué)計劃、課程、教學(xué)內(nèi)容、設(shè)備配置、教學(xué)方法改革、教學(xué)質(zhì)量評價等許多方面積累了創(chuàng)新思路。下面就LED封裝專業(yè)高級班的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計與設(shè)備配置，談?wù)劰P者學(xué)校的做法。

一、LED封裝工藝流程與教學(xué)內(nèi)容的模塊化設(shè)計

在LED照明產(chǎn)業(yè)鏈中，封裝技術(shù)發(fā)揮著承上啟下的樞紐作用。上游生產(chǎn)的LED 芯片必須封裝成LED燈珠器件，才能制成各種照明產(chǎn)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(yīng)用場合也不同。因功率型封裝的LED主要應(yīng)用在照明中，故將功率型LED封裝作為高級工的教學(xué)內(nèi)容，最符合產(chǎn)業(yè)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(jié)構(gòu)，比如仿流明結(jié)構(gòu)進(jìn)行實踐教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計，因為工藝流程大同小異，在有差異的地方要進(jìn)行比較分析，使得學(xué)生能夠通過一種LED封裝結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)，來加深理解其他結(jié)構(gòu)。

2.確定LED封裝教學(xué)模塊

按照工藝流程和工位涉及的主要設(shè)備，進(jìn)行整體設(shè)計學(xué)習(xí)，共提煉出六個一體化學(xué)習(xí)模塊。六個模塊分別是LED封裝基礎(chǔ)相關(guān)知識與芯片檢測技能訓(xùn)練、LED固晶設(shè)備相關(guān)知識與技能操作訓(xùn)練、焊線設(shè)備相關(guān)知識與技能訓(xùn)練、點膠工序相關(guān)知識與技能訓(xùn)練、封膠工序相關(guān)知識與技能訓(xùn)練、分光工序、包裝相關(guān)知識與技能訓(xùn)練。

3.教學(xué)內(nèi)容的模塊化設(shè)計

（1）分好小組，明確學(xué)習(xí)任務(wù)。以上六個一體化教學(xué)的模塊，僅僅是企業(yè)需要的必備知識和技能，但現(xiàn)代企業(yè)對技能型人才的要求還包含職業(yè)道德、自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、改善能力、溝通能力、基本的管理能力等。為了達(dá)到以上目的，采用項目教學(xué)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(xùn)練任務(wù)，在規(guī)定的時間完成學(xué)習(xí)任務(wù)；每個項目小組有一位小組長，安排學(xué)校的實訓(xùn)工廠給每一組配一位實訓(xùn)指導(dǎo)師傅，小組的所有任務(wù)包括項目推進(jìn)計劃制訂、設(shè)備操作指南、SOP作業(yè)指導(dǎo)書制作、項目完成后實習(xí)總結(jié)。實習(xí)總結(jié)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(chǎn)、質(zhì)量、工藝、設(shè)備、安全管理的理解等。以上項目小組的所有任務(wù)要求，在老師規(guī)定期限內(nèi)完成，小組可以協(xié)商，老師予以適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和規(guī)范，實習(xí)結(jié)束后教師會對小組長和成員給予評價和考核。

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

（2）重要模塊加強(qiáng)訓(xùn)練。LED封裝設(shè)備的自動化程度高，在進(jìn)行具體的內(nèi)容設(shè)計時，要考慮如下因素：培養(yǎng)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(yè)與生產(chǎn)線設(shè)備的差異性問題，在工業(yè)化的現(xiàn)代工廠，有規(guī)模的LED封裝企業(yè)可能有幾十、上百條封裝生產(chǎn)線，有自動化、半自動化、手工生產(chǎn)設(shè)備的組合，在一條生產(chǎn)線中，不同設(shè)備操作的難度有差異；LED封裝生產(chǎn)線設(shè)備操作難易問題，一般的設(shè)備在企業(yè)師傅的指導(dǎo)下，學(xué)生掌握主要的生產(chǎn)操作要領(lǐng)需要一周左右時間，而固晶機(jī)、焊線機(jī)這一類設(shè)備掌握操作要領(lǐng)至少需要一個月的時間。

在安排教學(xué)時，重要的固晶機(jī)、焊線機(jī)模塊要加強(qiáng)訓(xùn)練。在操作實訓(xùn)教學(xué)中，對固晶機(jī)技能操作學(xué)習(xí)的重點有，光學(xué)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(diào)試內(nèi)容，以及設(shè)備的編程、設(shè)備的維護(hù)與簡單故障處理內(nèi)容。焊線機(jī)技能操作重點學(xué)習(xí)內(nèi)容有，開關(guān)機(jī)程序、工件夾具與料盒、進(jìn)出料盒凹槽、示教焊接位置、芯片參考系統(tǒng)、引線操作點、示教焊線、矩陣焊線、編輯焊接、瓷嘴與EFO校準(zhǔn)、USG與十字準(zhǔn)線校準(zhǔn)等參數(shù)的設(shè)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(nèi)容要進(jìn)行專題訓(xùn)練。

（3）結(jié)合企業(yè)實際，增加教學(xué)內(nèi)容。在實踐教學(xué)活動中，還有一個重要任務(wù)是學(xué)習(xí)制作SOP和設(shè)備操作指南，目的是為了解決各個工廠設(shè)備選型的差異化問題，學(xué)生們學(xué)會了制作SOP以及設(shè)備操作指南的方法，也就學(xué)會了企業(yè)需要的一項關(guān)鍵技能——ISO工藝文件制作與設(shè)備操作步驟分解方法。還有一點需要指出的是，設(shè)備操作技能學(xué)習(xí)六個模塊可以按照學(xué)期任務(wù)進(jìn)行調(diào)整，即每個小組并不需要全部學(xué)完六個模塊的操作，重點是要掌握設(shè)備操作指南制作與SOP制作的要領(lǐng)，以及關(guān)鍵設(shè)備操作技能。

（4）總結(jié)環(huán)節(jié)規(guī)范化。在實訓(xùn)結(jié)束階段，要注意引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行總結(jié)，每個總結(jié)報告必須涵蓋小組成員的生產(chǎn)、質(zhì)量、工藝、設(shè)備、安全管理、團(tuán)隊合作、問題發(fā)現(xiàn)與改善等內(nèi)容，目的就是鍛煉學(xué)生的綜合能力。

二、深化校企合作，優(yōu)化一體化教學(xué)設(shè)備配置

1.充分利用國家政策，解決一體化教學(xué)生產(chǎn)線建設(shè)的資金問題

學(xué)生要學(xué)習(xí)好LED封裝技能，應(yīng)該有相應(yīng)的實訓(xùn)設(shè)備，但完整的LED封裝生產(chǎn)線價格不菲，因此一般職業(yè)院校望而止步。筆者學(xué)院充分利用國家政策和當(dāng)?shù)卣畬ED產(chǎn)業(yè)的扶植政策，爭取專項資金支持，可以解決學(xué)院內(nèi)生產(chǎn)線的建設(shè)問題。

2.優(yōu)化一體化教學(xué)生產(chǎn)線設(shè)備的配置

有了資金，如何配置適合產(chǎn)教研的生產(chǎn)線？筆者學(xué)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(xué)成本需要，第三還要考慮設(shè)備的通用性與專業(yè)性。

目前，半導(dǎo)體照明市場以大功率LED為主，故培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)備也應(yīng)該以大功率LED生產(chǎn)線為主。學(xué)院的大功率LED生產(chǎn)線配置了固晶機(jī)、焊線機(jī)、顯微鏡、烘烤機(jī)、封膠機(jī)、攪拌脫泡機(jī)、點膠機(jī)、分選機(jī)、編帶機(jī)、光電綜合測試、熒光補(bǔ)粉測試、蓋透鏡機(jī)、壓邊機(jī)等設(shè)備。

固晶機(jī)與焊線機(jī)是設(shè)備關(guān)鍵，也是投資一條大功率生產(chǎn)線的主要資金所在。固晶機(jī)是一個光、機(jī)、電一體化的設(shè)備，具有較高的技術(shù)門檻，通過歷次的技術(shù)改進(jìn)與優(yōu)化后，目前國產(chǎn)固晶機(jī)完全能滿足實際生產(chǎn)需要。焊線機(jī)是LED封裝生產(chǎn)中關(guān)鍵工序的設(shè)備，對產(chǎn)品可靠性影響最大，封裝企業(yè)一般使用進(jìn)口設(shè)備。

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

生產(chǎn)線中的顯微鏡、光電綜合測試、熒光補(bǔ)粉測試等檢測設(shè)備在技術(shù)上已經(jīng)很成熟，因此可以按照資金支付能力來選擇，一般中小企業(yè)選擇國產(chǎn)化的檢測設(shè)備較多，因此推薦使用國內(nèi)的設(shè)備，如深圳市大族光電、杭州中為光電、杭州遠(yuǎn)方等品牌，都可以滿足生產(chǎn)的需要。

生產(chǎn)線中所用的烘烤機(jī)、封膠機(jī)、攪拌脫泡機(jī)、點膠機(jī)、分選機(jī)、編帶機(jī)、蓋透鏡機(jī)、壓邊機(jī)等設(shè)備，已經(jīng)實現(xiàn)國產(chǎn)化，其性價比已可與國外同類設(shè)備比擬。

3.深化校企合作，既出產(chǎn)品又出人才

有了LED封裝生產(chǎn)線，如何開展產(chǎn)教研工作？因為LED封裝生產(chǎn)線設(shè)備自動化程度高、產(chǎn)能高，單獨一條大功率線一個月材料費(fèi)多達(dá)幾百萬，一般院校不可能承擔(dān)起LED封裝工廠運(yùn)營的高額費(fèi)用。筆者學(xué)院通過深化校企合作層次，將LED封裝企業(yè)引進(jìn)學(xué)院，辦教學(xué)工廠，解決了這一瓶頸問題。引進(jìn)的企業(yè)負(fù)責(zé)生產(chǎn)線正常運(yùn)作的各項工作與費(fèi)用，包括生產(chǎn)管理、材料采購等，學(xué)生定期到教學(xué)工廠進(jìn)行零距離實訓(xùn)，老師與教學(xué)工廠的師傅一起指導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生，開展產(chǎn)教研工作，既出產(chǎn)品，又出人才。

LED封裝專業(yè)是一個新興專業(yè)，也是國家與地方的緊缺專業(yè)，這就要求教師不斷創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法、優(yōu)化設(shè)備的選型，進(jìn)行專業(yè)的教學(xué)研究與實踐，才能更快更好地培養(yǎng)專業(yè)的高技能人才，促進(jìn)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

（作者單位：廣東省惠州市技師學(xué)院）