白光晶片對LED市場的衝擊

將LED封裝單元中的螢光粉與晶片直接結合,並且獨立出來成為一種新穎的能夠直接點亮發出白光的產品,是為白光晶片。



 ▲白光晶片封裝

或許我們該賦予白光晶片更為嚴謹的定義:

1) 螢光粉層與晶片緊密包覆(Conformal Coating)。

2) 晶片表面應達成完美的五個出光面之包覆( Pentahedral Coating)。

3) 螢光粉層厚度應與晶片出光量達到最適配的比例(The Most Appropriate Phosphor Thickness),進而讓白光效能最大化。

白光晶片產品,從晶電提倡「免封裝」概念起,便大受市場矚目。無封裝作為產品命名,無異是對封裝業者的挑釁。LED從業人員或對此產生莫大興趣、趨之若鶩,或嗤之以鼻、視為毒蛇猛獸,或以為是營運重生之契機,或當作發展生意的絆腳石,無論如何,都是2012年至今,LED業內最為津津樂道的話題。

在市場上許多人稱「白光晶片」為「免封裝晶片」;事實上,LED產業從未產出過不需要封裝就能使用的晶片。免封裝之所以不可行,主要理由在封裝後的線路,無論是打線或倒裝型式的電聯結區域,都會因暴露在含水的空氣中氧化,進而失效。為了不讓電聯結失效,我們無可避免地要用隔水隔氣的透明材質包裹於晶片與銲接區外,以完成LED光學元件。

「免封裝」一詞主要來自倒裝型式的白光晶片。由於倒裝晶片採取共金焊接加工,取代典型打線製程,螢光層則包覆於作為出光窗口的藍寶石及晶片側壁上,因此外觀看來似能免除封裝的大部份程序。實際運用上,無論是為了光型還是為了出光率,採用適當折射率的透明膠體作外封介質,都是必要的。所以「免封裝」自始至終都不曾存在。


免封裝晶片的製程真相?


「免封裝晶片」的聳動名詞之下,藏著的製程真相,其實是現行可作為量產的混光塗佈製程,很難應用於打線式晶片,螢光層或多或少會塗到電極上,而導致後續焊接困難。現行製程,即使能做到迴避電極塗佈,其白光晶片的良品率也低到難以普級的地步。製造困難的前提下,垂直型白光晶片容或有極少數公司能小量生產,面上型的白光晶片就遲遲未能面世了。

時至如今,LED封裝製程的大多數製程已然設備化且愈形精密;唯一難以控制的是每坨膠水中螢光粉的比例。以點膠製程來說,每千顆點膠量的誤差值已從2000年初的7%縮小到現在的3%,但即便僅有3%的螢光粉量誤差,也足以造成肉眼可見的色偏差。一般肉眼可辨識的色偏差,在麥克亞當橢圓3階以內,而典型封裝廠採用的點膠製程,最精密的程度也只能把色偏差縮小至麥克亞當橢圓5階。可見的色偏差,向來是LED封裝廠的庫存損失主因;尤其在美國頒佈新的能源之星標準後,普世對LED光源產品的色偏差要求更形嚴格。這讓封裝廠不得不尋求更為精準的混光製程。


                         
白光晶片的出現,不啻是封裝製程的一種救贖。理論上,LED封裝廠取得白光晶片後,就不再需要為了混光配色大傷腦筋。配色的責任將上移到晶片製造端,只要封裝端控制好進貨,庫存或廢料風險就能有效降低;順著這個理路,接下來只要白光晶片貨源穩定,封裝廠可減少混光配色的製造程序與資本支出。



整體看來,白光晶片的出現似對封裝業者有利。但免除了舊風險,新風險也接踵而至:當混光配色的責任上移到了晶片製造端後,封裝廠的重要性也將隨之減少。



因此白光晶片,按理說,將會對LED封裝產業造成很大的衝擊。不過前述的分析推論,是築基於「打線式白光晶片」能夠被大量生產製造的前提下才會發生。打線式白光晶片中尤其以「水平式晶片」為大宗,至少佔據了八成的市場份額。

到底誰能突破技術瓶頸、大量地生產水平式白光晶片,革新整個LED產業?讓我們拭目以待。


(文 / 廣科精密股份有限公司)


(以上圖片提供 / 廣科精密股份有限公司)

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