LEDinside盤點:2013年LED行業熱點技術

不知不覺,又到一年終結時,回首2013年,LED市場逐漸回暖,行業快速發展,不斷創新。整個LED技術市場不斷推陳出新,頻現新技術新熱點關鍵詞。EMC,覆晶、倒裝、免封裝等掀起技術市場高潮。在這除舊迎新之際,LEDinside與您一起盤點那些值得被歷史記憶的新技術。


 

EMC封裝

EMC中文名為環氧塑封料,又稱環氧模塑料、是IC(Integrated Circuit)封裝製造中的主要原材料之一。伴隨著IC封裝技術的發展,EMC作為主要的電子封裝材料也得到了快速的發展。EMC以其高可靠性、低成本、生產工藝簡單、適合大規模生產等特點,佔據了整個微電子封裝材料97%以上的市場。現在,EMC更是將觸角伸至半導體器件、集成電路、消費電子、汽車、軍事、航空等各個封裝領域。EMC因其卓越的耐熱性及適合大規模現代化生產,為其在LED封裝應用領域提供極佳解決方案。

EMC是採用改性Epoxy材料和蝕刻技術在Molding設備封裝下的一種高度集成化的框架形式,蝕刻銅基板使得Epoxy與銅基板支架有更大的接觸面積,且相對於PPA等熱塑性塑膠EMC本身粘接力較強,使得EMC產品在防潮氣及紅墨水滲透方面優勢得天獨厚,該封裝形式源於IC封裝,卻又有別於IC封裝。由於材料和結構的變化,使得EMC產品具有高耐熱性、抗UV、高度集成,承受大電流,體積小等顯著特色。尤其是抗UV性能的大幅提升,使得EMC產品應用領域大幅擴展,可以應對室外照明及汽車照明等潮濕惡劣環境中,將對業已成熟的高端陶瓷封裝產品形成有利衝擊。

EMC因其高耐熱性而備受矚目,為追求高性價比,在LED業界超電流使用已成共識,然則超電流使用也是風險與機遇並存,其中最大風險莫過於熱量的處理。目前業界EMC通用封裝工藝為:採用正裝/垂直結構中、小功率芯片,低導熱的絕緣膠作為芯片粘接膠,然後焊線、點粉、切割從而實現成品製作。

EMC(Epoxy Molding Compound,熱固性環氧樹脂)不但帶動具備供應力的台灣LED廠晶電、億光、隆達、東貝、新世紀今年第3季迎旺季之外,也讓台廠在大陸照明市場可與美國科銳一較高下。

大陸照明廠尋找替代材料時,EMC作為封裝支架的概念技術成了高性價比的絕佳選擇,隨著台灣LED相關供應鏈廠快速推出相關導線架、芯片、封裝產品,且成功出貨,並可有效降低單一照明成品的成本達2~5成,也帶動這波EMC在下半年可望一躍成為大陸照明廠的主流技術。

倒裝技術

倒裝晶片之所以被稱為「倒裝」是相對於傳統的金屬線鍵合連接方式(WireBonding)與植球後的工藝而言的。傳統的通過金屬線鍵合與基板連接的晶片電氣面朝上,而倒裝晶片的電氣面朝下,相當於將前者翻轉過來,故稱其為「倒裝晶片」。

倒裝芯片的實質是在傳統工藝的基礎上,將芯片的發光區與電極區不設計在同一個平面這時則由電極區面朝向燈杯底部進行貼裝,可以省掉焊線這一工序,但是對固晶這段工藝的精度要求較高,一般很難達到較高的良率。

優勢:通過MOCVD技術在蘭寶石襯底上生長GaN基LED結構層,由P/N結髮光區發出的光透過上面的P型區射出。由於P型GaN傳導性能不佳,為獲得良好的電流擴展,需要通過蒸鍍技術在P區表面形成一層Ni-Au組成的金屬電極層。P區引線通過該層金屬薄膜引出。為獲得好的電流擴展,Ni-Au金屬電極層就不能太薄。為此,器件的發光效率就會受到很大影響,通常要同時兼顧電流擴展與出光效率二個因素。但無論在什麼情況下,金屬薄膜的存在,總會使透光性能變差。此外,引線焊點的存在也使器件的出光效率受到影響。採用GaNLED倒裝芯片的結構可以從根本上消除上面的問題。

由於大功率商業照明逐漸向大電流、高亮度、多集成方向發展的需要,帶金線的正裝芯片、垂直芯片封裝技術存在著一些不可避免的劣勢,如金線虛焊、浪湧衝擊、耐大流能力不足、封裝硅膠熱脹冷縮造成金線斷裂、製程中金線影響良率等問題。

免封裝技術

新世紀研發中心的陳正言博士表示,免封裝技術只是技術的整合,而不是讓封裝消失,基本上還是封裝。就他個人而言,只要是藍光+螢光粉實現白光的過程就是封裝。至於為什麼市場上的免封裝技術炒熱的原因,陳博士表示因為免封裝省去了一些環節,是可以讓成本做到成品最低的技術。

PFC免封裝產品中,運用flipchip基礎的晶片設計不需要打線,PFC免封裝晶片產品的優勢在於光效提升至200lm/W,發光角度大於300度的超廣角全周光設計,加上可以不用使用二次光學透鏡,將減少光效的耗損與成本。

PFC新產品將主打LED照明市場。特別是應用在蠟燭燈上,不僅可以模擬鎢絲燈的造型,同時可以突破散熱體積的限制,並且取代傳統40W鎢絲蠟燭燈,達到3.5W有350lm輸出的光效。

覆晶技術

覆晶技術指的是由晶片、襯底、凸塊形成了一個空間,而電路結構封裝在這個空間裡面。這樣封裝出來的芯片具有體積小、性能高、連線短等優點。

儘管覆晶技術具備高達19%的年復合成長率,但並非新技術,早在三十年前就由IBM首次引進市場;也因為如此,覆晶封裝很容易被視為是一種舊的、較不吸引人的成熟技術。

事實上,無論使用哪種封裝技術,最終都還是需要凸塊(bumping)這個製程階段。2012年,凸塊技術在中段製程領域佔據81%的安裝產能,約當1,400萬片12吋晶圓;晶圓廠裝載率同樣為高水準,特別是銅柱凸塊平台(Cupillarplatform,88%)。

共晶技術

共晶是指在相對較低的溫度下共晶焊料發生共晶物熔合的現象,共晶合金直接從固態變到液態,而不經過塑性階段,是一個液態同時生成兩個固態的平衡反應。其熔化溫度稱共晶溫度。

共晶銲接技術最關鍵是共晶材料的選擇及銲接溫度的控制。如採用共晶銲接,晶粒底部可以採用純錫(Sn)或金錫(Au-Sn)等合金作接觸面鍍層,晶粒可銲接於鍍有金或銀的基板上。當基板被加熱至適合的共晶溫度時,金或銀元素滲透到金錫合金層,合金層成份的改變提高溶點,令共晶層固化並將LED緊固的焊於熱沉或基板上。共晶層和熱沉或基板完全的鍵合為一體,打破從芯片到基板的散熱系統中的熱瓶頸,提升LED壽命。

雖然此前這項技術就被大廠改採用,不過通常的芯片結構因為是藍寶石襯底而不能適用共晶技術。但是到2013年伴隨非藍寶石襯底的芯片方案增多,另外加上採用藍寶石襯底的大功率芯片廠商推出了更多倒裝結構的芯片,使得共晶技術成為中國封裝廠商提升技術競爭力的選項。因而瑞豐,天電等不少廠商不惜重金購置昂貴的共晶固晶設備。

模組化

曾經火爆一時的山寨機背後有一個強大的推手就是MTK公司推出的集成化模組,雖然這次逆襲最終以智慧機的濫觴而收官。不過這種商業模式上精髓仍有頗多值得借鑑的內容。因為模組化的整合,讓產品設計和製造再次分工出來,產業鏈再次拉長,製造商不用承擔設計失敗的成本和風險,優秀的產品設計業者也不用承擔終端產品商業化成敗的風險。從而眾多競爭也合作的小公司也擁有與系統化整合的大公司抗衡的力量。

一款LED照明燈具,從設計,選料,測試,認證到最後投放市場,耗費大,週期長。往往到一個專案走完流程市場上已經有更有競爭力的產品出現,很多代價不菲的新產品新設計還沒有來得及收回成本就要退市了。在目前競爭更加激烈,生存更艱難的狀況下,小型企業在面對競爭對手的新產品的時候往往有心無力再去追趕,只能選擇固守舊產品或者抄襲。

而有遠見的業者就想到了LED模組化,這其中最有影響力的應屬於Zhaga聯盟。該聯盟是目前最受國際矚目的LED光引擎互換性(Interchangeability)接口標準,目的在推動全球LED照明燈具系統接口的標準化,進而實現不同製造商產品間的相容與互換性,以保障消費者的選購利益。實際上,Zhaga雖然是由九大的領導廠家發起,但現在全球已經擁有190家會員,其所受業界歡迎程度可見一斑。

而對照明業者來說,對於燈具的設計變得簡單。照明廠商只需要關注在最後的整燈或者燈具的製造上,只要讓燈具與Zhaga的接口相容,燈具的設計就從一個複雜的光機熱電的系統工程壓縮到一個簡單的組裝流程。廠商可以花更多的精力和資源在生產管理和市場推廣上。這樣至少在核心組件的設計上,小型廠商有機會和大廠站在相同的平台上。

2013年,我們看到的就是GE,艾迪生,齊瀚光電,Bridgelux眾多大小廠商紛紛投靠zhaga陣營,模組化,模組標準化的趨勢已經不可逆轉。

總結:
隨著LED照明市場起飛,加上背光用LED規格的改變,中功率市場一躍而成2013年LED產業主流規格,產值首度超越高功率市場,EMC和Flip-Chip產品隨著中功率市場興起而成為2013年的閃亮之星。新技術的引進無疑加快了LED行業發展的腳步,推動了LED的普及。

 

RSS RSS     print 列印     mail 分享     announcements 線上投稿        
瀏覽人次:2925
【免責聲明】
1、「LEDinside」包含的內容和資訊是根據公開資料分析和演釋,該公開資料,屬可靠之來源搜集,但這些分析和資訊並未經獨立核實。本網站有權但無此義務,改善或更正在本網站的任何部分之錯誤或疏失。
2、任何在「LEDinside」上出現的資訊(包括但不限於公司資料、資訊、研究報告、產品價格等),力求但不保證資料的準確性,均只作為參考,您須對您自主決定的行為負責。如有錯漏,請以各公司官方網站公佈為準。
【版權聲明】
「LEDinside」所刊原創內容之著作權屬於「LEDinside」網站所有,未經本站之同意或授權,任何人不得以任何形式重制、轉載、散佈、引用、變更、播送或出版該內容之全部或局部,亦不得有其他任何違反本站著作權之行為。