LED覆晶技術PK免封裝

時間：2015-05-27 16:23:15 來源：電子設計技術　　 點擊量：215

　　LED行業歷經幾十年的發展，其暴利時代可謂是一去不復返，這在中游封裝行業中體現得尤為明顯。以前1W大功率燈珠賺幾塊錢一顆，SMD器件賺幾毛錢一顆，而現在能賺幾厘錢都有廠家出售。當利潤“無節操”的下滑，勢必導致市場發展的改變，而市場的變動引發了產品的變革，覆晶或者說倒裝及CSP就是這個時段下的產物，舊技術新產品的倒裝與新技術新產品的CSP誰能獨當LED大道？
　　微利時代的LED封裝企業急需新的封裝工藝來打破增收不增利的困局。無論對于國內廠商還是國外廠商而言，未來LED封裝市場份額的提升主要的挑戰仍來自于技術。所以不管以大陸晶科電子，臺灣新世紀為首的倒裝技術，還是飛利浦為首的csp技術在LED行業都備受行業格外關注。
　　最近，日亞化學株式會社芥川勝行也表示，LED產業投資規模每年增長三至四成，但終端產品價格卻維持20-30%的下滑走勢，此種反向發展趨勢導致LED業者的投資和獲利落差日益擴大，相關廠商須不斷挖掘更低成本的制程方案；現階段，覆晶封裝可大幅精簡LED制程，讓生產成本等比例下降，因此日亞化旗下ELEDS覆晶技術仍規劃在今年10月步入量產階段，產能規模約數千萬顆，日亞化認為該技術可望在3～5年之內成為主流產品，應用領域可橫跨汽車、照明與背光產品，提前搶占先機。
　　前世今生的因緣
　　覆晶技術(Flip-Chip)，也 稱“倒晶封裝”或“倒晶封裝法”，是芯片封裝技術的一種。此一封裝技術主要在于有別于過去芯片封裝的方式，以往是將芯片置放于基板上，再用打線技術將芯片與基板上之連結點連接。覆晶封裝技術是將芯片連接點長凸塊，然后將芯片翻轉過來使凸塊與基板直接連結而得其名。
　　該技術起源于20世紀60年代，目前在國外和臺灣都已比較成熟，但是在大陸市場進展比較遲緩，只有少數幾家企業涉足。除了封裝良率低外，主要原因在于此套工藝的價格成本比較高，以中小封裝企業為主的大陸封裝主流市場一時還難以接受。
　　而CSP這個概念，最初是由芯片企業提出來的。如果就其基本涵義而言，它是需要去掉基板部分的，但結合現有封裝技術來考量的話，去掉基板部分暫時還無法運作所以，當前絕大部分的光源企業在生產CSP器件時，多會采用倒裝的封裝形式。而采用這種封裝形式后，其較普通的倒裝器件能夠提升10%-15%的光效，同時還能滿足芯片級封裝的要求。因此，現有的CSP封裝是基于倒裝技術而存在的。
　　在現有的眾多封裝形式中，也只有倒裝技術能夠讓CSP封裝實施起來更加容易。傳統的正裝和垂直結構在實施CSP封裝時會遭遇很多難點，而倒裝技術的適時出現能夠解決這一難題。因為如果采用正裝或者垂直結構，其上面必須保證要有開口，這樣的封裝方式，會把電極暴露出來，導致其在進行白光封裝時，在涂覆熒光粉的過程中會遭遇很多挑戰。而如果采用倒裝結構，其電極均在下方，不需要做任何引線，那么可以將一整片的熒光粉、熒光膠涂覆上去，做到一次到位，從而大大降低CSP封裝工藝流程的難度。
　　優勢凸顯背后難逃價格憂傷
　　據了解覆晶LED光源免去了打金線的環節，死燈概率降低了90%，從而保證了產品的穩定性。而正裝芯片封裝形式主要通過金線進行電性連接，瞬間大電流的沖擊極易燒斷金線。而倒裝芯片封裝用來連接芯片和陶瓷基板的電極占了約60%的芯片面積，相比于金線來說它的電性接觸面擴大了1000倍以上，可承受的電流密度提升萬倍，芯片推力將增加至2000g以上，因此整個封裝器件的可靠性將更高。
　　對于正裝芯片封裝方式，目前業內大多使用銀膠來固晶，由于芯片和基板主要為無機成分，而銀膠為有機成分。有機成分與無機 成分在熱膨脹系數方面存在很大差異，冷熱交替的情況下，很容易導致芯片從基板剝落。
　　行業人士預計，覆晶技術因不須打線封裝，成本驟降，但價位太高，而且目前還局限在大電流的應用上，預計2015年年應可往下滲透到1～3瓦的市場，有利開拓新市場。
　　而CSP器件，由于其自身是基于倒裝技術，也具有無金線、無支架，因而各類“免封裝”、“無封裝”的詞匯也應運而生。免封裝'這個概念，實際上是一些臺系廠商為了推廣它的CSP白光芯片，做的一個比較有商業動機的宣傳。實際情形是，這些芯片企業的確可以提供白光芯片，但是在應用端的企業是無法直接使用它的。CSP器件由芯片到最終的光源產品，仍必須經過封裝工藝這一步。總體而言，傳統封裝流程中的一些基礎工藝，CSP器件同樣需要具備。根據現行LED業界的封裝要求，需要把熱量散出去，把光散發出來，同時兼顧機械的保護作用及電氣的合理結合方式，而對于這些要求，CSP器件同樣是不可或缺。
　　但當前生產CSP器件的多為芯片企業，而封裝企業卻很少。像這類CSP器件，很多封裝廠暫時還無法生產它，而且通常情況下芯片企業會將芯片直接做成光源產品，供應給應用廠家進行使用。某種程度上現階段的CSP器件的確在工藝流程上似乎與一般的封裝廠關系不大。究其個中原因主要是因為CSP封裝是存在技術壁壘的，而許多封裝企業暫時還缺乏這方面的一些技術條件，所以通常情況下這一整套的工藝流程常常會由芯片廠包辦。因此，當前也有不少業內人士表示，未來隨著CSP器件的普遍上量，傳統的封裝企業極有可能會走向行業發展的末途。
　　所以，無論從倒裝還是CSP，就目前了解到的行業情況而言，這僅僅只是一個行業猜想，封裝形式多種多樣，CSP封裝還是覆晶技術成為未來行業的主流封裝模式，仍有待于時間的檢驗。