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倒裝芯片來臨加速LED封裝革命
来源:江西创成电子有限公司 | 发布时间:2015-6-13 | 浏览次数:

隨著正裝芯片競爭日趨白熱化,中遊封裝企業多在思考如何擺脫增收不增利的時候,一種新的芯片封裝工藝引起了業界的注意,甚至已經有不少業內人士預測這項工藝將成爲未來LED封裝的主流技術,這就是倒裝芯片工藝。
  特別是今年這種變化尤爲明顯。前幾年還只把倒裝技術爲技術儲備的衆廠家,如隆達、晶電、兩岸光電等廠商紛紛推出了基于倒裝芯片技術的新産品,也進一步印證了倒裝芯片的市場春天到來。
  三星LED中國區總經理唐國慶先生就明確表示:2014LED倒裝芯片技術盛行,它的技術性能優勢與未來的市場前景,將越來越受芯片、封裝大廠關注,將加速LED封裝革命。
  倒裝芯片的發展
  倒裝芯片(Flip chip)起源于60年代,由IBM率先研發出,開始應用于IC及部分半導體産品的應用,具體原理是在I/Opad上沈積錫鉛球,然後將芯片翻轉加熱利用熔融的錫鉛球與陶瓷板相結合,此技術已替換常規的打線接合,逐漸成爲未來封裝潮流。
  Philips Lumileds2006年首次將倒裝工藝引入LED領域,其後倒裝共晶技術不斷發展,並且向芯片級封裝滲透,産生了免封裝的概念。

  小知識:
  正裝芯片:最早出現的芯片結構,也是小功率芯片中普遍使用的芯片結構。該結構,電極在上方,從上至下材料爲:P-GaN、發光層、N-GaN、襯底。所以,相對倒裝來說就是正裝;
  倒裝芯片:爲了避免正裝芯片中因電極擠占發光面積從而影響發光效率,芯片研發人員設計了倒裝結構,即把正裝芯片倒置,使發光層激發出的光直接從電極的另一面發出(襯底最終被剝去,芯片材料是透明的),同時,針對倒裝設計出方便LED封裝廠焊線的結構,從而,整個芯片稱爲倒裝芯片(Flip Chip),該結構目前在大功率芯片較多用到。
  特別是在倒裝芯片應用于LED封裝領域後,相較于常見的正裝芯片,倒裝芯片工藝具有五大明顯優勢。兩岸光電倒裝LED項目經理鄧啓愛認爲。一是倒裝後電極直接與散熱基板接觸,沒有通過藍寶石散熱,可通大電流使用;二是尺寸可以做到更小,光學更容易匹配;三是散熱功能提升,延長芯片壽命;四是免打線,避免斷線風險;五是爲後續封裝制程發展打下基礎。正是基于倒裝LED具有正裝芯片無可比擬的衆多優勢,近年來許多芯片廠都在積極研發相關産品,飛利浦(Philips Lumileds)、科銳(CREE)早前就已推出産品,一些主流LED廠商在大功率産品市場多數都是使用倒裝芯片結構,且市場上最頂尖的産品一直爲倒裝産品占據。但在中小功率民用市場則不多見。這主要受倒裝芯片焊接工藝限制,早期倒裝芯片主要爲AuSn共晶焊接和Gold to gold interconnect(金對金連接)兩種焊接方式,AuSn共晶焊接設備昂貴,良品率較低;Gold to gold interconnect(金對金連接)可靠性好,但設備昂貴,成本居高難下,無法大規模推廣。業內專家認爲。
  良率較低、成本較高,雖然具有明顯優勢,使得倒裝芯片只能應用于溢價相對較高的大功率LED市場,加之技術儲備主要在國際大廠,這都極大限制了倒裝芯片在國內市場上的應用。
  迎來變革的時代
  但是,錫膏焊接工藝的出現改變了這一切。
  最新出現的錫膏焊接工藝,較好的解決了倒裝芯片工藝上的一些難點,極大提升了産品的可靠性與穩定性,這也引起了業界的高度關注,一些國內企業開始在倒裝芯片領域展開研究,也取得一定的成果。這也爲提升倒裝芯片市場普及程度打下了良好的基礎。業內專家指出。錫膏焊接工藝直接使用錫膏代替銀膠進行固晶,在制造工藝和程序上簡化了不少,省去了固晶烘烤工序和焊線工序,設備也相對開放,爲倒裝芯片工藝的升級提供了更多的可能性,倒裝芯片的性價比也被逐漸拉到與市場預期持平。
  鄧啓愛透露,兩岸光電目前已經率先在國內掌握了錫膏焊接工藝,持續圍繞倒裝芯片積極展開研發創新,持續強化了倒裝芯片的優勢,譬如更傑出的熱學性能、更高的可靠性能、簡單、快捷的制造工、更好的電學性能、相對大的發光面積。
  隨著工藝的成熟及國內一些企業在倒裝芯片領域持續研發創新所做出不懈努力,倒裝芯片性價比進一步提升,市場普及程度日漸提高。
  此外隨著LED照明的普及,整個産業鏈價格不斷走低,獲利相對較高的上遊芯片企業也不例外。正裝芯片發展相對成熟,市場競爭極度白熱化,價格和利潤率持續走低,通過技術制程的進步與導入新産品、縮小芯片尺寸來獲取更高的毛利率,將成爲LED芯片廠共同的目標。因此,倒裝芯片所體現出的諸多性能優勢與成本優勢,受到衆多LED照明廠的關注。
  誰站在了倒裝芯片發展潮頭?
  倒裝芯片優勢雖多,但目前畢竟在我國剛剛興起不久,倒裝技術也多掌握在同行業一些國際大廠手裏,國內同行因受技術、人才、設備等各方面限制,目前投入研發生産的企業仍不太多。當然,也不乏一些先行先試的企業。以兩岸光電爲例,早在2011年,公司就敏銳洞察到了LED封裝市場趨勢,結合行業和企業的戰略,開始進軍倒裝芯片領域。在全國範圍內廣泛搜羅專業人才,組建倒裝COB專業團隊,陸續引進固晶機、焊錫機、點膠機、分光機、編帶機、精密烤箱等全自動化專業設備,全力以赴投入到倒裝芯片封裝技術的研究中。在經曆了3年潛心鑽研和艱苦探索後,兩岸光電第一個倒裝芯片産品陶瓷COB系列驚豔亮相,並在備受矚目的過程中又攻克了倒裝MLCOB技術難題,同時采用倒裝芯片制作的燈絲産品完美解決了正裝芯片燈絲中散熱不良、塌線、漏藍、死燈等問題。
  據悉,兩岸光電目前産品線包括陶瓷基板系列、鋁基板系列、倒裝燈絲、倒裝ML COB組件等,這些産品均已完成測試,並且已經進入量産階段。目前,兩岸光電正裝産品一個月出貨在200KK,倒裝産品目前每月出貨超過1 KK,處于供不應求的狀態。
  結語:在現階段,倒裝芯片技術雖然還有很多局限性,但隨著技術的不斷完善,以及越來越多的人與企業願意去嘗試並創新,相信在未來,基于倒裝芯片技術的封裝産品前景會大有可爲,將廣泛應用于航空通訊、汽車電子、商業及民用照明、城市亮化工程、廣告裝飾燈飾等應用領域。

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