支架式倒裝是封裝業革命性的技術?

「非常不容易,LED做到今天,端午節假期都沒有把時間放在陪家人上,而是來這裡做展覽、做交流。」 在由LEDinside、中國LED網主辦的LEDforum 2016中國國際LED市場趨勢高峰論壇上,瑞豐光電CTO裴小明以這樣一句感嘆語引入他要講的主題《支架式FC-LED封裝產品》 ,這句話說的是整個LED產業,也是在說他自己的演講主題支架式倒裝FEMC。

支架式倒裝與FEMC的定義與關係

眾所都知,當前LED晶片大體分為3種結構,第一種是正裝晶片,第二種是垂直晶片,第三種是倒裝晶片——FC-LED,而目前以正裝晶片居多。

正裝的佔有率居多,並不影響倒裝的發展。雖然倒裝式晶片市佔率還沒佔住很大市場,但是其結構確實存在很多,有陶瓷基板的,有單顆封裝的,還有集成式封裝和CSP。其中支架式倒裝是倒裝晶片封裝的其中一種結構。

支架式倒裝的出現,其實跟正裝晶片是有關聯的。因為之前正裝採用的就是支架式的,而且產業鏈的相關設備也是與其相配合的。基於這樣的背景,才會有今天的支架式倒裝的概念。即指的是倒裝晶片+帶杯腔支架,而FEMC是指"Filp-chip+EMC支架",就是倒裝晶片與EMC支架相結合的封裝產品,是支架式封裝其中的一種。

而瑞豐目前做的支架式倒裝主要以EMC支架為載體,無論從熱阻、結溫、電壓、飽和電流、熱穩態流明,相比普通SMD、陶瓷FC、COBFC,CSP都有相當大的優勢。

支架式倒裝存在的意義

從LED封裝市場容量來看,陶瓷和COB封裝約佔LED封裝器件的3%,EMC佔20%,PLCC約佔75%,可見目前支架式封裝佔LED封裝的大部分,而在支架式封裝中導入倒裝晶片,這對傳統封裝將是一次革命。據LEDinside數據顯示,從2002年到2017年倒裝晶片的年複合增長率達到99%,同時倒裝支架的應用有近3倍的成長。

從技術的角度來講,支架式封裝和CSP、陶瓷封裝、COB封裝存在最大的差別是支架式封裝不是簡單的二維平面封裝。

從可靠性和設備匹配來看,因為倒裝晶片的優點,使得支架式倒裝的飽和電流更大,承受的電流也更高,產品可靠性就會更好。同時又能夠滿足比較普遍性的貼片技術水平,而CSP封裝雖有很多好處,但是在貼片時,對設備要求比較高。因此支架式的封裝除了有保護性之外,在應用時要更加簡便。

從固晶材料來看,相比正裝EMC封裝,倒裝支架的封裝的整個錫膏導熱率是高於絕緣膠的,對於整個產品的可靠性而言是一種非常好的保障。

從光效角度來看, 雖然倒裝晶片出光效率目前還不能跟正裝晶片相比,但對於光效要求不是很高的領域,它具有非常好的單燈透光率,因為它的電壓比較低。所以整體而言,如果不考慮太多光效問題,使用倒裝產品可以降低綜合光源的成本。尤其在電視背光應用上,因玻璃透光率越來越低,對LED光效的要求比沒那麼高,所以基本上可以做到無縫切入。

支架式倒裝FEMC的封裝製程

支架式倒裝LED封裝製程,簡單來說就是通過3D印刷的技術,把錫膏印刷到支架上,然後通過回流焊和灌封實現封裝的過程。

但在實際操作中,會遇到了幾大問題。首先是二次回流焊的問題;其次是空洞率;最後是漏電死燈。在過去的一年多的時間裡,瑞豐把這些難題全攻克了。

對於傳統封裝來說,如果支架式倒裝能走下去,對整個LED產業,尤其是封裝業,將是一個大的變革。(文/LEDinside Skavy整理)

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