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(shí)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(yù)測這項(xiàng)工藝將成為未來LED封裝的主流技術(shù),，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(shù)為技術(shù)儲備的眾廠家,，如隆達(dá),、晶電、兩岸光電等廠商紛紛推出了基于倒裝芯片技術(shù)的新產(chǎn)品,，也進(jìn)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(shù)盛行，它的技術(shù)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(guān)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(yīng)用于IC及部分半導(dǎo)體產(chǎn)品的應(yīng)用,，具體原理是在I/Opad上沉積錫鉛球,，然后將芯片翻轉(zhuǎn)加熱利用熔融的錫鉛球與陶瓷板相結(jié)合，此技術(shù)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(lǐng)域,，其后倒裝共晶技術(shù)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(jié)構(gòu),，也是小功率芯片中普遍使用的芯片結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu),，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(shè)計(jì)了倒裝結(jié)構(gòu),，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)?，芯片材料是透明?,，同時(shí)，針對倒裝設(shè)計(jì)出方便LED封裝廠焊線的結(jié)構(gòu),，從而,，整個(gè)芯片稱為倒裝芯片(Flip Chip)，該結(jié)構(gòu)目前在大功率芯片較多用到,。
特別是在倒裝芯片應(yīng)用于LED封裝領(lǐng)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(xiàng)目經(jīng)理鄧啟愛認(rèn)為,。一是倒裝后電極直接與散熱基板接觸，沒有通過藍(lán)寶石散熱,，可通大電流使用,；二是尺寸可以做到更小，光學(xué)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(fēng)險(xiǎn),；五是為后續(xù)封裝制程發(fā)展打下基礎(chǔ)。
正裝芯片結(jié)構(gòu)原理示意圖 倒裝芯片結(jié)構(gòu)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(guān)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(jié)構(gòu),。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(shè)備昂貴，良品率較低,；Gold to gold interconnect(金對金連接）可靠性好,，但設(shè)備昂貴，成本居高難下,，無法大規(guī)模推廣,。”業(yè)內(nèi)專家認(rèn)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(yīng)用于溢價(jià)相對較高的大功率LED市場，加之技術(shù)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(yīng)用,。
迎來變革的時(shí)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(diǎn)，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(guān)注,，一些國內(nèi)企業(yè)開始在倒裝芯片領(lǐng)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(chǔ),。”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(jìn)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(shè)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(jià)比也被逐漸拉到與市場預(yù)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(qiáng)化了倒裝芯片的優(yōu)勢,，譬如更杰出的熱學(xué)性能,、更高的可靠性能、簡單,、快捷的制造工,、更好的電學(xué)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(lǐng)域持續(xù)研發(fā)創(chuàng)新所做出不懈努力,，倒裝芯片性價(jià)比進(jìn)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(gè)產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)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(jià)格和利潤率持續(xù)走低,，通過技術(shù)制程的進(jìn)步與導(dǎo)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(biāo),。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(guān)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(shù)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(shù)、人才,、設(shè)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(dāng)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(jié)合行業(yè)和企業(yè)的戰(zhàn)略，開始進(jìn)軍倒裝芯片領(lǐng)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(tuán)隊(duì)，陸續(xù)引進(jìn)固晶機(jī),、焊錫機(jī),、點(diǎn)膠機(jī)、分光機(jī),、編帶機(jī),、精密烤箱等全自動(dòng)化專業(yè)設(shè)備，全力以赴投入到倒裝芯片封裝技術(shù)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(gè)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(shù)難題,，完美解決了正裝芯片散熱不良,、塌線、漏藍(lán),、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(jìn)入量產(chǎn)階段,。目前，兩岸光電正裝產(chǎn)品一個(gè)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(yīng)求的狀態(tài)。
結(jié)語：在現(xiàn)階段,，倒裝芯片技術(shù)雖然還有很多局限性,，但隨著技術(shù)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(shù)的封裝產(chǎn)品前景會大有可為，將廣泛應(yīng)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(yīng)用領(lǐng)域,。
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