倒裝芯片來臨加速LED封裝革命
隨著正裝芯片競爭日趨白熱化，中游封裝企業(yè)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(yè)界的注意,，甚至已經(jīng)有不少業(yè)內(nèi)人士預測這項工藝將成為未來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為明顯,。前幾年還只把倒裝技術為技術儲備的眾廠家，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產(chǎn)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(qū)總經(jīng)理唐國慶先生就明確表示：2014年LED倒裝芯片技術盛行,，它的技術性能優(yōu)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(fā)展
倒裝芯片（Flip chip）起源于60年代,，由IBM率先研發(fā)出,，開始應用于IC及部分半導體產(chǎn)品的應用，具體原理是在I/Opad上沉積錫鉛球,，然后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(guī)的打線接合,，逐漸成為未來封裝潮流,。
Philips Lumileds于2006年首次將倒裝工藝引入LED領域，其后倒裝共晶技術不斷發(fā)展,，并且向芯片級封裝滲透,，產(chǎn)生了免封裝的概念。
小知識：
正裝芯片：最早出現(xiàn)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,，從上至下材料為:P-GaN,、發(fā)光層、N-GaN,、襯底,。所以,，相對倒裝來說就是正裝;
倒裝芯片：為了避免正裝芯片中因電極擠占發(fā)光面積從而影響發(fā)光效率，芯片研發(fā)人員設計了倒裝結構,，即把正裝芯片倒置,，使發(fā)光層激發(fā)出的光直接從電極的另一面發(fā)出(襯底最終被剝?nèi)ィ酒牧鲜峭该鞯?,，同時,，針對倒裝設計出方便LED封裝廠焊線的結構，從而,，整個芯片稱為倒裝芯片(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封裝領域后,，相較于常見的正裝芯片,，倒裝芯片工藝具有五大明顯優(yōu)勢。兩岸光電倒裝LED項目經(jīng)理鄧啟愛認為,。一是倒裝后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,；五是為后續(xù)封裝制程發(fā)展打下基礎,。
正裝芯片結構原理示意圖 倒裝芯片結構原理示意圖
正是基于倒裝LED具有正裝芯片無可比擬的眾多優(yōu)勢，近年來許多芯片廠都在積極研發(fā)相關產(chǎn)品,，飛利浦（Philips Lumileds）,、科銳（CREE）早前就已推出產(chǎn)品，一些主流LED廠商在大功率產(chǎn)品市場陸續(xù)開始使用倒裝芯片結構,。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，早期倒裝芯片主要為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(guī)模推廣。”業(yè)內(nèi)專家認為,。
良率較低,、成本較高，雖然具有明顯優(yōu)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(nèi)市場上的應用,。
迎來變革的時代
但是,，Sn錫膏焊接工藝的出現(xiàn)改變了這一切,。
“最新出現(xiàn)的Sn錫膏焊接工藝,，較好的解決了倒裝芯片工藝上的一些難點,，極大提升了產(chǎn)品的可靠性與穩(wěn)定性,，這也引起了業(yè)界的高度關注,，一些國內(nèi)企業(yè)開始在倒裝芯片領域展開研究,，也取得一定的成果,。這也為提升倒裝芯片市場普及程度打下了良好的基礎。”業(yè)內(nèi)專家指出,。
Sn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,，為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,。
鄧啟愛透露,，兩岸光電目前已經(jīng)率先在國內(nèi)掌握了Sn錫膏焊接工藝，持續(xù)圍繞倒裝芯片積極展開研發(fā)創(chuàng)新,，持續(xù)強化了倒裝芯片的優(yōu)勢,，譬如更杰出的熱學性能、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(fā)光面積,。
隨著工藝的成熟及國內(nèi)一些企業(yè)在倒裝芯片領域持續(xù)研發(fā)創(chuàng)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,，整個產(chǎn)業(yè)鏈價格不斷走低,，獲利相對較高的上游芯片企業(yè)也不例外。正裝芯片發(fā)展相對成熟，市場競爭極度白熱化,，價格和利潤率持續(xù)走低,，通過技術制程的進步與導入新產(chǎn)品、縮小芯片尺寸來獲取更高的毛利率,，將成為LED芯片廠共同的目標,。因此，倒裝芯片所體現(xiàn)出的諸多性能優(yōu)勢與成本優(yōu)勢,，受到眾多LED照明廠的關注,。
誰站在了倒裝芯片發(fā)展潮頭？
倒裝芯片優(yōu)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(yè)一些國際大廠手里，國內(nèi)同行因受技術,、人才,、設備等各方面限制，目前投入研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)仍不太多,。
當然,，也不乏一些先行先試的企業(yè)。以兩岸光電為例,，早在2011年,，公司就敏銳洞察到了LED封裝市場趨勢，結合行業(yè)和企業(yè)的戰(zhàn)略,，開始進軍倒裝芯片領域,。在全國范圍內(nèi)廣泛搜羅專業(yè)人才，組建倒裝COB專業(yè)團隊,，陸續(xù)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(yè)設備,，全力以赴投入到倒裝芯片封裝技術的研究中,。在經(jīng)歷了3年潛心鉆研和艱苦探索后，兩岸光電第一個倒裝芯片產(chǎn)品“陶瓷COB系列”驚艷亮相,，并在備受矚目的過程中又攻克了倒裝ML COB技術難題,，完美解決了正裝芯片散熱不良、塌線,、漏藍,、死燈等問題,。
據(jù)悉，兩岸光電目前產(chǎn)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,，這些產(chǎn)品均已完成測試,，并且已經(jīng)進入量產(chǎn)階段。目前,，兩岸光電正裝產(chǎn)品一個月出貨在200KK,，倒裝產(chǎn)品目前每月出貨超過10 KK，處于供不應求的狀態(tài),。
結語：在現(xiàn)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(yè)愿意去嘗試并創(chuàng)新,，相信在未來，基于倒裝芯片技術的封裝產(chǎn)品前景會大有可為,，將廣泛應用于航空通訊,、汽車電子、商業(yè)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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