其它方面的难点,还期待更多技术专家给予更为专业的解答。
图1:FCCSP
图2:WL-CSP(来源:东芝)
图3:新型均匀扩张的扩晶机
再来看看LED国际巨头在CSP方面的进展。
隆达电子曾于“2014法兰克福灯光照明暨建筑物自动化展(Light+Building)”中,发布首款无封装白光LED芯片,主要系瞄准50瓦LED照明,如U10投射灯、水晶蜡烛灯及灯管等应用,并于第二季已小量试产。今年光亚展上,隆达声称发布业界最小CSP无封装UV LED封装产品,法人指出,隆达因背光CSP产品已获欧、日、陆系客户采用,预计今年出货量可望放大挹注背光业绩,今年营运在背光业绩维持成长下,产品营收比重背光约占60%、照明40%。
东芝则于2014年推出一款行业最小的白光芯片级封装LED(CSP-LED),尺寸仅为0.65 x 0.65 mm,产品可用于照明。东芝在白色LED业务领域起步较晚。2014年市场份额还不到1%,所以,当时计划将其擅长的半导体技术运用到白色LED上,从而挽回颓势。但是目前成效如何还不得而知。
日亚化的研发和推广力度似乎更大,宣布将投资数十亿日圆建置覆晶封装(FCCSP)产线,预估今年10月即可开出每月达数千万颗的初期产能,目标在未来3~5年内将覆晶封装LED推上市场主流。
而首尔,据其产品经理刘欣近期透露,首尔半导体所研发的1.9*1.9mm以及1.5*1.5mm的CSP芯片已实现批量生产。
三星今年光亚展则展出了三款倒装芯片技术的新产品,包括全新倒装芯片技术中功率LED器件(LM301A);全新COB产品(极小发光面,高光色质量);第二代芯片级封装器件CSP。其中,第二代CSP LED产品,使LED器件的外型更加紧凑,达到1.2mm*1.2mm。这些尺寸较第一代CSP缩小30%,同时性能却提高了10%。此外,第二代CSPLED器件还可以提供2×2和3×3的CSP阵列,可降低热阻,提高光效,带来更多的设计灵活性,二次配光更加简单易行。
同样是今年6月,广东朗能董事长邓超华以30%股权进入立体光电公司。立体光电据称也是全国第一家能够将无封装芯片批量使用的企业。据了解,目前立体光电的CSP设备已经量产,预计今年销售达300台。首推的无封装光源封装产品,已进行量产,月量产能达到5kk。而三星、晶元、德豪都是其战略合作伙伴。
再看台积电,5月底在美国ECTC上,分享了“WLCSP封装可靠性”的内容,透露出台积电不仅从事半导体前工序,还在向晶圆级封装领域扩大业务,其技术水平也值得关注。
……
需要说明的是,以上信息基本来自官方,GSC君在采访各巨头时,问及目前CSP的良率及成本控制情况,多是三缄其口。但这同时表明一个信息:他们的确在力促加速商用,声势也是扶摇直上,但只是蓄势待发期,未及大张旗鼓之时。
革了封装厂的命?
在各大厂商及媒体宣传CSP封装时,多数绕不开这样一段话——传统LED照明生产分为芯片、封装、灯具三个环节,使用CSP封装后,可省去封装环节,芯片厂可直接和灯具厂进行无缝对接,大幅简化产出工艺和降低成本——这字里行间似乎都在表达封装环节从此将被剔除,封装厂将无活路。但事实并非如此。
先来普及一个概念,所谓的“芯片级封装”,或者“无封装”、“免封装”其实正解是采用倒装芯片直接封焊到封装底部的焊盘,无金线、无支架、简化生产流程、降低生产成本,这可使得封装尺寸更小,即同样的封装尺寸下可以提供更大的功率。
用晶元光电协理林依达的话说——“芯片级封装并不是没有封装,至少看来还是没有办法做到免封装,所以不可能革掉传统封装的命,而且从LED产业发展至今,并没有一项封装技术完完全全替代另一项封装技术。”
那么,究竟在什么情况下,芯片厂可不顾封装厂的感受,直接与灯具厂进行无缝对接?
业内皆知,LED封装就是将外引线连接到LED芯片的电极上,同时保护好LED芯片,并且起到提高光取出效率的作用。回顾LED封装历史,主要可分为直插式封装(LAMP)、贴片式封装(SMD)、数码管封装(Display)、功率型封装(POWER)、集成式封装(COB)。
重点来了,目前最主流的封装形式为SMD、POWER和COB,而CSP封装欲革掉的正是这些主流封装的命,即可以替代目前主流的LED2835、3528、5050等。所以,需要注意的是,它影响的并非整个封装行业,而是目前封装行业中的主流形式。它属于芯片环节的技术更新,而不属于封装世界。
封装龙头企业鸿利光电总经理雷利宁近日坦诚:“我们必须直视和面对CSP的来临,我们也在做技术突破和努力。CSP封装技术还面临着诸多技术难点,包括封装工艺的难易度、选取工艺等,如何实现一个标准化的推广,是否存在更具有突破性的工艺等这一系列的问题,还等待我们去解决。而这也正将给SMD、COB等产品带来更多的变化。比如COB目前占有率可能只达15%—20%,但是CSP的到来会给COB带来不同的转变。”
所以,封装厂仍旧有它存在的价值,并且在CSP产品的良率和成本问题还未得到解决之前,在照明领域,SMD封装等这一性价比极高的技术仍将会是主流。当然,这并不代表封装厂可以高枕有忧,而更应该趁势做到继续未雨绸缪。
开照明新时代?
针对本文开篇中,某业内人士提出的CSP技术“一没有拓展行业生存空间,二也没有降低行业竞争压力,即使实现了2500lm/$,然而也并没有什么卵用。”这一说法,在此也表达了一下GSC君的观点:1、掌握新技术,赶超很多公司,目的肯定不是为了降低他人的竞争压力,而是降低自己的竞争压力。2、CSP技术未来存在无限可能性,将会出现很多未知新应用,拓展空间将是必然。
目前,相比总的照明市场和封装市场,CSP封装产品的比重还很小,更多应用于背光源领域。并且,大部分的商业照明还是偏向以中小功率为主,而CSP目前还是主要集中在大功率,截止目前,只有东芝等极少公司推出中小功率的CSP,且技术难度大,良品率未知。所以,也不排除技术突破下,未来能更多应用于中小功率。所以,未来CSP在照明领域产生的可能性尚属未知。科锐中国区总经理邵嘉平则在公开场合表示,目前CSP无封装芯片已应用到背光屏幕、通用性照明等领域,相信随着CSP不断创新完善,未来将在闪光灯、汽车灯、显示屏等领域拥有更大的发展空间,创造出更大的价值。
德豪润达芯片事业部副总裁莫庆伟也认为:“当初2835或者5630就是当时韩国电视机背光把它简化到了极致,大批量的生产,最终这个技术渗透和占领照明市场,CSP很有可能走同样的路。因为目前CSP在电视背光上已得到大规模的应用,可靠性提高,成本降低,照明市场很有可能继续重演此戏。”
所以,可以想见,CSP势必会在一定程度上给LED部分环节带来一定的冲击,但是力度如何,还不得而知。
综上所述,CSP封装技术的确称得上是新技术和好技术,是芯片尺寸封装的一个突破性进展,不容小觑,但它再好,还是原来的“芯片”,所以也无须神化它。
如今巨头们都在开始发力,那么按照新技术发展的正常逻辑,最快半年,良率和成本问题将会得到解决,最慢也只需要一年。未来,不排除封装和芯片之间的边界,以及封装与组装工艺之间的边界会日渐模糊,而整个LED行业的格局将愈加清晰,风云再起,请各位看官自行捕捉信号,判断自身发展步伐,伺机而动。