LED覆晶技术PK免封装

时间：2015-05-27 16:23:15 来源：电子设计技术　　 点击量：155

　　LED行业历经几十年的发展，其暴利时代可谓是一去不复返，这在中游封装行业中体现得尤为明显。以前1W大功率灯珠赚几块钱一颗，SMD器件赚几毛钱一颗，而现在能赚几厘钱都有厂家出售。当利润“无节操”的下滑，势必导致市场发展的改变，而市场的变动引发了产品的变革，覆晶或者说倒装及CSP就是这个时段下的产物，旧技术新产品的倒装与新技术新产品的CSP谁能独当LED大道？
　　微利时代的LED封装企业急需新的封装工艺来打破增收不增利的困局。无论对于国内厂商还是国外厂商而言，未来LED封装市场份额的提升主要的挑战仍来自于技术。所以不管以大陆晶科电子，台湾新世纪为首的倒装技术，还是飞利浦为首的csp技术在LED行业都备受行业格外关注。
　　最近，日亚化学株式会社芥川胜行也表示，LED产业投资规模每年增长三至四成，但终端产品价格却维持20-30%的下滑走势，此种反向发展趋势导致LED业者的投资和获利落差日益扩大，相关厂商须不断挖掘更低成本的制程方案；现阶段，覆晶封装可大幅精简LED制程，让生产成本等比例下降，因此日亚化旗下ELEDS覆晶技术仍规划在今年10月步入量产阶段，产能规模约数千万颗，日亚化认为该技术可望在3～5年之内成为主流产品，应用领域可横跨汽车、照明与背光产品，提前抢占先机。
　　前世今生的因缘
　　覆晶技术(Flip-Chip)，也 称“倒晶封装”或“倒晶封装法”，是芯片封装技术的一种。此一封装技术主要在于有别于过去芯片封装的方式，以往是将芯片置放于基板上，再用打线技术将芯片与基板上之连结点连接。覆晶封装技术是将芯片连接点长凸块，然后将芯片翻转过来使凸块与基板直接连结而得其名。
　　该技术起源于20世纪60年代，目前在国外和台湾都已比较成熟，但是在大陆市场进展比较迟缓，只有少数几家企业涉足。除了封装良率低外，主要原因在于此套工艺的价格成本比较高，以中小封装企业为主的大陆封装主流市场一时还难以接受。
　　而CSP这个概念，最初是由芯片企业提出来的。如果就其基本涵义而言，它是需要去掉基板部分的，但结合现有封装技术来考量的话，去掉基板部分暂时还无法运作所以，当前绝大部分的光源企业在生产CSP器件时，多会采用倒装的封装形式。而采用这种封装形式后，其较普通的倒装器件能够提升10%-15%的光效，同时还能满足芯片级封装的要求。因此，现有的CSP封装是基于倒装技术而存在的。
　　在现有的众多封装形式中，也只有倒装技术能够让CSP封装实施起来更加容易。传统的正装和垂直结构在实施CSP封装时会遭遇很多难点，而倒装技术的适时出现能够解决这一难题。因为如果采用正装或者垂直结构，其上面必须保证要有开口，这样的封装方式，会把电极暴露出来，导致其在进行白光封装时，在涂覆荧光粉的过程中会遭遇很多挑战。而如果采用倒装结构，其电极均在下方，不需要做任何引线，那么可以将一整片的荧光粉、荧光胶涂覆上去，做到一次到位，从而大大降低CSP封装工艺流程的难度。
　　优势凸显背后难逃价格忧伤
　　据了解覆晶LED光源免去了打金线的环节，死灯概率降低了90%，从而保证了产品的稳定性。而正装芯片封装形式主要通过金线进行电性连接，瞬间大电流的冲击极易烧断金线。而倒装芯片封装用来连接芯片和陶瓷基板的电极占了约60%的芯片面积，相比于金线来说它的电性接触面扩大了1000倍以上，可承受的电流密度提升万倍，芯片推力将增加至2000g以上，因此整个封装器件的可靠性将更高。
　　对于正装芯片封装方式，目前业内大多使用银胶来固晶，由于芯片和基板主要为无机成分，而银胶为有机成分。有机成分与无机 成分在热膨胀系数方面存在很大差异，冷热交替的情况下，很容易导致芯片从基板剥落。
　　行业人士预计，覆晶技术因不须打线封装，成本骤降，但价位太高，而且目前还局限在大电流的应用上，预计2015年年应可往下渗透到1～3瓦的市场，有利开拓新市场。
　　而CSP器件，由于其自身是基于倒装技术，也具有无金线、无支架，因而各类“免封装”、“无封装”的词汇也应运而生。免封装'这个概念，实际上是一些台系厂商为了推广它的CSP白光芯片，做的一个比较有商业动机的宣传。实际情形是，这些芯片企业的确可以提供白光芯片，但是在应用端的企业是无法直接使用它的。CSP器件由芯片到最终的光源产品，仍必须经过封装工艺这一步。总体而言，传统封装流程中的一些基础工艺，CSP器件同样需要具备。根据现行LED业界的封装要求，需要把热量散出去，把光散发出来，同时兼顾机械的保护作用及电气的合理结合方式，而对于这些要求，CSP器件同样是不可或缺。
　　但当前生产CSP器件的多为芯片企业，而封装企业却很少。像这类CSP器件，很多封装厂暂时还无法生产它，而且通常情况下芯片企业会将芯片直接做成光源产品，供应给应用厂家进行使用。某种程度上现阶段的CSP器件的确在工艺流程上似乎与一般的封装厂关系不大。究其个中原因主要是因为CSP封装是存在技术壁垒的，而许多封装企业暂时还缺乏这方面的一些技术条件，所以通常情况下这一整套的工艺流程常常会由芯片厂包办。因此，当前也有不少业内人士表示，未来随着CSP器件的普遍上量，传统的封装企业极有可能会走向行业发展的末途。
　　所以，无论从倒装还是CSP，就目前了解到的行业情况而言，这仅仅只是一个行业猜想，封装形式多种多样，CSP封装还是覆晶技术成为未来行业的主流封装模式，仍有待于时间的检验。