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1、目录一、前言i二、技术原理：1三、商业模式分析：5四、风险分析：6五、投资分析7六、市场分析：9七、竞争分析12八、创业建议：13九、结论14前吕长期以来，电子业一直是国民经济中高科技行业的代表。从个人电脑到智能手机等大量 电子产品都已走入千家万户，深刻地改变了人类的生活和工作方式。也正是因为这一行业如 此繁荣，市场如此巨大，因此吸引了大批年轻人进入这个领域开始自己的事业。所以我们看 到了无数人大小小的企业在其中激烈竞争的场景。显然，在这样的竟争情势下创业的压力会 非常大，必须具备绝佳的创新，过硬的技术，以及高明的营销手段才能成功。既然这一行业竞争太过激烈，那么我们是否可以转换一下思路，看看有
2、没有受到电子业 带动前景很好但是竞争又不那么激烈的行业呢？在这些地方创业的成功率就会更高一些。所 以这篇报告试图挖掘在可穿戴设备大发展的趋势下，光器件封装行业可以抓住的商机。现在苹果的Apple Watch已经面世了，其搭载的功能模块中有相当一部分是用于健康和 运动检测的。而这部分的功能也是公认可穿戴设备相比于手机最具优势的地方。因为只有跟 人的身体密切接触，才能时刻监测和记录人的生理数据，从而为医疗和健康管理提供可靠的 分析材料。在所有健康检测项目当中，心率和血氧含量是两个重要指标。这两个指标的传统测量方 法分别是电极法和验血法。电极法是在身体儿个部位如胸，手指等地方贴上电极触片，然后 用心
3、电仪测量电流变化。验血法顾名思义就是抽血化验。但在可穿戴设备的情形中，要求测 量必须可持续即无需人工干预，而且测量仪器体积微小，这就使得光电测量的方法发展起来 了。苹果的Apple Watch也选择了这样的方法，这预示着光电传感器供应商能够在可穿戴设 备的市场成长中获得可观的利益，是光器件行业的一个新的商业机会。二、技术原理：光电测量心率和血氧含量的原理很简单，基本就是一个光发射接收的过程，用图示说明 如下:4LED Emitter PD receiver光电法测心率的原理根据朗伯比尔定律，液体对一定波长的光的吸收系数与其浓度有关。当光线入射到血液 中时，一部分被吸收，一部分被反射。如果是在动
4、脉血管中，因为血液会随着动脉血管的周 期性扩张收缩而呈波动性流动，这个波动周期与心率是一致的，而这种浓度变化又会引起血 液对入射光的吸收量的改变，从而导致反射光强度的变化。因此我们探测反射光强即可计算 出心率指标。在实际应用中，因为这种光强变化量非常微弱，所以很容易受到外界干扰的影响，如杂 散光，人体汗液等，并不是容易的事情。现在一般会采用两个LED组合，发射绿光，因为绿 光在人体组织的反射率较高。如国内的厂商-华晶宝丰电子推出的传感器模组LST1303就是 采用了双绿光LED组合的方案。血氧浓度的测量。血液中的含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白对光的吸收系数是不同的，含 氧血红蛋白吸收红外光多于红光
5、，而脱氧血红蛋白正好相反。它们对两种波长的光的不同吸 收就构成了我们测量其相对比重的基础。如上图所示，两种血红蛋白的吸收光谱图，网者在红光区和红外区的吸收系数不同。将 发红光和发红外光的两个LED同时照射人体部位，再测量反射到光敏元件的光的强度，计算 出两者比值，最后运用经验公式即可换算出血氧浓度。当然，实际的算法会更复杂，为了排 除两个LED的差异造成的影响，测量前要进行校准，测量中也要设法去除干扰。以上我们简单介绍了光电传感器测量心率和血氧浓度的原理，具体的算法主要是可穿戴 设备制造商来设计，作为传感器模组的封装厂商，并不需要了解。所以下面我们重点介绍封 装的技术原理。这种传感器模组内包括
6、LED,光敏元件，IC芯片，采用QFN封装形式。这个示意图只画出了两个LED芯片，只能用于测量心率和血氧浓度两者其一的指标。如果两个都要测，一般需要配置4个LED,分别是2个绿光LED, 个红光LED和一个红外光LEDo封装的流程为:1.来料处理原材料检验,清洗2.涂胶涂胶机在基板 或芯片上涂布 粘接鵬3.贴片4.键合芯片贴在基板 芯片与基板电 上遨的电气连接A烘烤，7.测试指标测试5.塑封模组的密封, 成型6 切筋将模组分离开， 并对引脚或焊 处于田烘烤，胶固化 厂温老化J胶固化封装流程示意图第一步是来料的预处理，包括基板，封装壳体的清洗，芯片的目检等，目的是保证原材料的 质量C第二步是在基
7、板或者芯片（取决于工艺选择）固定的位置涂上胶水，一般为了散热或导电的 需要用银浆（即掺银粉的坏氧胶）。可以用涂胶机进行自动化点胶。第三步用贴片机将芯片贴放在预定的位置，因为已经涂覆了胶水，所以粘接后应立即进行固 化。一般在烘箱中以特定高温，特定时I可控制固化程度。第四步是一个关键的工艺，即用金线将芯片焊盘与基板上的金属电极连接起来，完成电气连 接。这一步需要用键合机来完成，有手动和自动两种方式。第五步是将键合完的芯片支架放在模具中然后灌入熔融塑料，冷却成型。这一步是要对连接 好的芯片做密封保护，同吋形成封装体的外形。第六步则是先将原来连在一起的芯片封装体切开，再将要与PCB焊接的引脚或焊盘镀上
8、一 层金，以便于用焊料焊接。第七步也即最后出货前测试各项性能指标，排除不合格品。总体來说，封装流程与一般的LED或半导体一样，难度不大，但是需要有经验的人來操 作。下面是ADI公司给三星Galaxy Gear供应的心率传感器图片：ADI的心率传感器模组左边是IC芯片，右边是光敏元件，需要外置的LED。这个模组的结构很简单，就是将两块芯片封装在一个壳体内。可见，这个产品对于封装厂商来说并没有技术难度。不过由于封 装涉及到髙标准的生产环境和昂贵的设备，所以有一定的行业门槛。三、商业模式分析:首先我们给出产业链的层次关系:光器件封装CVD工艺AMSUN电子集成开发，软件设计等光电芯片厂商可穿戴设备厂
9、商光电传感器供应商EPISTAR corporation终端消费者www.firstrend .com心率传感器产业链层次图底层是芯片供应商,主要供应光源芯片和探测器芯片,如LED和硅错光电二极管(PD), 涉及到典型的光电芯片制作工艺-MOCVD和PECVD,以及光刻，蚀刻，镀膜等流程。这些 设备的投入非常大，而且需要丰富的经验才能掌握，不适合小规模投资的创业者。光电传感器供应商主要的工作是将采购的芯片封装成器件，涉及到一般光电器件的 封装工艺-如贴片(die bonding),键合(wire bonding),封焊(seam welding)等。设备投入会比一般电子产品组装要大，但是仍然远
10、不如芯片制造，所以是有创业机会的。 最后面向消费者的就是可穿戴设备的开发，制造商，现在已经非常多了，既有苹果， 三星这样的巨头企业，也有大量的创业公司。对于这些企业来说，光电传感器只是其中 一个部件，是提供测量数据的工具。它们最重要的工作是在软件川运用适当的算法来分 析原始数据，得出准确的与健康有关的结论。所以这一层面的企业一般不是典型的光学 行业公司。本报告将聚焦于传统光器件行业能够在可穿戴设备的光电传感器产品发展中抓住的 簡业机会，并对此展开深入的分析。风险分析:光电传感器在可穿戴设备的健康检测部分的应用与另外一项技术电极测量法存在竞争。 电极法具有测量指标多，能耗小，受环境影响小，体积小
11、等优点，在测量精确度上是优于光 电法的，但是却有一个明显的缺点，就是需要多点测量，即用户需要有意识的将两个或以上 的电极贴在不同部位才能测量，这种方式显然不符合可持续监控，大数据分析的发展趋势, 这也是苹果，三星这样的领头企业选择光电法的原因。当然，现在一些企业也在研究单手电 极测量方案，但还没有成熟的产品问世。目前来看，光电测量法的胜算更大。作为光器件封装厂商，通常的方案是釆购LED和光接收芯片，然后封装成器件出售。但 是现在有一些做芯片的公司，将光探测器和电路直接在硅片上做单片集成并封装，这样只要 再加上封装好的LED芯片即可组成完整的光电传感器。这种方案给了可穿戴设备厂商一个选 择，就是
12、分别购买封装好的接收芯片和LED芯片，然后自己组合成传感部分，这样就绕过了 纯粹的器件封装厂商。这种方式会给器件级封装行业带来冲击，值得从业人员密切的观察。 现在Silicon Labs就有这样的产品。不过，这种方式会比将光源和接收芯片一起封装占用更 大的空间。两种方式孰优孰劣将取决于客户的选择。最后是关于行业内的竞争风险。因为光器件行业也有不少大型企业，如Avago,住友电 工，古河电工，富士通等，均具备先进的光电产品封装技术。现在Avago己公开宣称要生产 用于可穿戴设备的光电传感器。其它厂商虽还没有消息，但是将来也有可能会跟进，而且这 个产品的难度不大，对于这些大厂来说，完全没有技术障碍
13、。所以在将来创业者很可能会面 对比较激烈的竞争。另外，传感器的客户即可穿戴设备制造商现在品牌众多，不但有苹果，谷歌，三星等大 厂，也有大量小型初创公司，还没有形成垄断性的市场形势。但是随着一些领头企业开始加 大产品开发力度，将来有可能会出现几家大公司占据绝对优势地位的情况，这对于传感器供 应商而言是非常不利的。因为客户的强势地位必然会挤压供应商的利润空间，更何况大企业 会更倾向于和大型的供应商合作。综合以上分析，我们建议创业者要加快开发建设进度，抢占先机，争取口身赶快做大做 强，才能应付将来激烈的竞争。五、投资分析光器件行业的投资比较大，主要在于生产线建设。光电传感器产品的材料清单：品名用途数
14、量价格总价说明釆购渠道LED芯片光源241.63.67.2芯片越多，测台湾品元或量越准确，但是功其它耗增加。接收器IC反射137.57.522.5集成了探测器Silicon Labs-44- l_L 心片光接收，PD和光电流预放或其他模拟芯片放大大器的芯片供应商热沉芯片122镀导电电极的日立，中瓷等载体和散陶瓷基片或PCB陶瓷片厂家，及执牧泰莱等PCB厂家。滤光片过滤111过滤杂光的影一般的光学杂散光响，提高精度。玻璃生产商封装耗材贴片，10.50.5粘接胶，键合国内半导体键合，密金属丝，密封胶等封装材料供应筒封塑封材料密封10.50.5将元件封装在机械件企业成型其中。定制注:本表仅包含基本材料清单，并且各个渠道的报价有所不同，而且价格与采购量关联极大, 所列价格仅供参考。设备清单：设备名数量价格（万元）说明采购渠道用于热层上芯片粘国内设备代自动点胶机11. 5接区的胶涂布理用于裸芯片的粘接，国产设备厂口动贴片机132固左商芯片与导线的电气国产设备厂自动球焊线机140连接商国产设备厂真空泵10. 5贴片机的配套设备商半自动模压塑112粘接胶的固化国内设备代封机理国产设备
