【中國半導體照明網專稿】“CSP”一詞出現之前,LED業內就提出”三無”概念,即”無封裝、無金線、無支架”,其封裝工藝簡潔,所謂的無封裝并不是真正省去封裝環節,而是將部分封裝工序提前到芯片工藝階段完成,即采用倒裝芯片直接封焊到封裝底部的焊盤,無金線,無支架,簡化生產流程,降低生產成本,封裝尺寸可以做得更小,而同樣的封裝尺寸可以提供更大的功率,也就是CSP——芯片級封裝。
自進入2015年以來,LED行業對CSP應用于照明燈具的呼聲漸高,被認為是革LED封裝廠的命的“顛覆產品”!
基于LED應用風向開始偏向CSP,很多企業開始紛紛布局CSP,生怕脫離了CSP便被應用拋棄的危險 。
但是,是不是所有封裝企業都有資本、有能力(技術能力和設備能力)進行CSP布局? 對于傳統封裝企業而言,因為一直努力于正裝LED,在生產領域、工藝領域有得天獨厚的優勢,在應用市場上也存在著龐大的應用群體。當CSP概念來臨時,一直從事封裝行業的企業、大企業、上市企業紛紛涉足搶占先機,不想錯失機遇期。
但對于中小型封裝企業而言,并不是說轉投就可以輕松轉投,因為企業本來體量和規模不大,應用群體較窄,營收有限,如果跟風投入CSP研發,整改設備、添置設備、技術攻關等等重大動作,牽動的資金、產品拓展上存在很大的風險和不確定性。更難做出抉擇的是,目前CSP的發展還處在初級階段,優勢不明顯。炒得火熱的CSP對比目前的封裝形式,CSP的封裝目前還存在幾個難點:
1、光效設計對比正裝芯片不具性價比優勢;
2、同功率同光效下,正裝芯片的良品率和技術成熟程度比目前的CSP更有優勢;
3、同光效同光通量輸出時,正裝亦有優勢;
4、燈具廠家對CSP的SMT的使用習慣等。
鑒于此,照明行業精英聯盟微信群于2015年11月29日在《精英視角》欄目就CSP目前還有哪些未知的和待解決的技術?成熟后CSP除了在傳統的閃光燈、背光顯示方面發揮優勢作用,在照明領域是否如人們期待般理想?等問題進行了熱烈探討。深圳市新亮點電子總經理陳勇擔任本期嘉賓主持。中國半導體照明網作為支持媒體,以期通過群內對CSP技術進一步的交流和互動討論,能對產業和企業未來發展能有所幫助。以下是參與討論嘉賓觀點(僅供參考):
【精英觀點】
問題1:CSP LED的現狀?
解答者:陳勇(深圳市新亮點電子總經理)
CSP的全稱是Chip Scale Package,中文意思是芯片級封裝、芯片尺寸封裝。
CSP LED 的現狀:1. 光效不高;2. 可靠性待驗證; 3. 價格偏高;4. ESD等級偏低;5. 應用端貼裝精度要求高貼裝成本偏高。
在回答日孚袁海輝總經理提出CSP具有那些優點時,陳勇如是回答:”CSP無封裝芯片三大主流結構:1.采用硅膠熒光粉壓制而成,五面出光,光效高,但是頂部和四周的色溫一致性控制較差;2.頂部一個發光面(單面出光),四周采用二氧化鈦保護再覆熒光膜,光的一致性和指向性很好,但是損失了四周的光輸出,光效嚴重偏低;3.用熒光膜全覆蓋,再加透明硅膠固定成型,光品質稍差(各向顏色一致性不好)”。
在回答萬伽光電張棟源的問題時也提到,因為通過背鍍,做反射腔或者在底面做量子阱都涉及專利問題。但從應用端來看目前2835 9v 100mA 1w的產品做到0.11-0.16RMB之間了,CSP LED還需要很長時間的沉淀,才能做到這個性價比。CSP目前在背光、閃光燈上的應用在快速增加,將來在UV、照明、景觀燈、指示燈等應用上也有望完成現有光源的替代。 作為戶內30w以下的產品有可能替代掉一部分SMD和cob的市場。
CSP用在閃光燈上,主要利用了CSP超薄 、體積小、點亮時間只在瞬間。
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問題2:CSP技術應用成熟后對哪些領域影響?
解答者:陳勇(深圳市新亮點電子總經理)
它影響的并非整個封裝行業,而是目前封裝行業中的主流形式。它屬于芯片環節的技術更新,而不屬于封裝世界。只是一種產品形式,是整個LED產品類別的一個補充,短期不會對整個封裝態勢造成太大的影響。當然,現有的封裝廠仍舊有它存在的價值,并且在CSP產品的良率和成本問題還未得到解決之前。在照明領域,SMD封裝這一性價比極高的技術仍將會是主流,可以預期至少3-5年內還是SMD的天下,CSP良率問題也要搞個3年左右,從目前眾多CSP工廠的良率粗略估計在70%左右。所以封裝企業不要把自己嚇得半死。
2016年封裝企業努力提高機器的效率,淘汰產能低下的設備,通過技術改進提升良率才是重點。在CSP規模化量產應用之后,價格應該不是問題, 主要是CSP現在的良率問題, 理論上來講應該是可以做到比SMD更低的價格。
問題3:CSP在大規模照明應用上存在哪些問題?
解答者:陳勇(深圳市新亮點電子總經理)
在照明上試驗性應用我大膽預測會有一批敢于吃螃蟹的老板被拍在沙灘上,建議試用可以,與廠商簽訂好賠償協議。
問題4:CSP目前仍存在哪些技術難點?
解答者:陳勇(深圳市新亮點電子總經理)
CSP技術是從IC封裝中移轉過來的,以IC集成電路芯片焊盤與封裝基片焊盤的連接方式主要有三種:倒裝片鍵合、TAB鍵合、引線鍵合,因此,開發CSP產品需要開發的封裝技術就可以分為三類:
①開發倒裝片鍵合CSP產品需要開發的封裝技術
(a)凸點形成(電鍍金凸點或焊料凸點)技術。在再分布的芯片焊盤上形成凸點。(這個鳥技術基本掌握在國外手里,使用該技術又要付費)
(b)倒裝片鍵合技術。
(c)把帶有凸點的芯片面朝下鍵合在基片上。
(d)包封技術。
包封時,由于包封的材料厚度薄,空洞、裂紋的存在會更嚴重的影響電路的可靠性。因此,在包封時要減少甚至避免孔洞、裂紋的出現。另外,還要提高材料的抗水汽滲透能力。因此,在CSP產品的包封中,不僅要提高包封技術,還要使用性能更好的包封材料。
(e)焊球安裝技術。 在基片下面安裝焊球。
步驟一:倒裝邦定 難點超聲熱壓焊 金屬凸點焊球 保證超聲焊接溫度達到160℃穩固的結合( 為導電和導熱提供良好的通道,注意熱電不分離) 噴涂的均勻性,噴涂硅膠材料CTE以及耐熱性能
步驟二:噴涂熒光粉 需要噴涂前對芯片進行分選 亮度1.1倍波長2.5nm或更小
步驟三:模制透鏡 精密的模具和穩定的脫模工藝.
步驟四:切割。刀片切割和激光切割,基本會采用激光切割 重點在于避免對熒光粉層造成的損傷。
步驟五:測試分裝, 基于以上的諸多問題或技術難點,有沒有什么具體的改善方向,比如說,新材料,新的封裝工藝,或者說從芯片的源頭來改進長晶工藝。
以5w球泡為例,CSP LED要取代用2835 5730 cob做的板,首先考慮的是成本, 大芯片CSP 實際上是采用陣列技術。一旦CSP的應用技術成熟,首先cob廠不好過,特別是小瓦數的球泡以及被2835 1w和線性驅動攻占了, 20w以下 cob會逐步完全退出歷史舞臺。但是,在未來技術應用之后成熟的CSP產品,尺寸標準化問題 將來會是一個老大難問題。
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問題5:對未來CSP應用方面的看法?
解答者: 張棟源(萬伽光電副總經理)
個人認為:1、即使技術成熟,CSP的特性決定了在未來5年的應用上也不可能完全取代SMD,甚至四分之一都取代不了,只會在自身具有優勢的產品上可以完全替換SMD,比如背光源等。隨著光效提高成本下降,搶占COB光源市場是必然的結果,特別是在小功率光源領域。CSP是一種新型的光源品種,并不會出現像SMD取代直插型草帽燈那樣完全覆蓋淘汰的情況。
2、既然在應用上有局限性,未來選擇CSP的產品的也一定是針對有性價比優勢,目前已經有長期穩定的客戶訂單的封裝企業。一旦技術成熟,性價比超過現有封裝技術,對這些企業來說算是產品升級,老舊設備淘汰,引進新型生產線。但對大多數LED封裝和應用企業來說則完全是個新領域,不宜盲目的跟風,產品面對不熟悉的應用市場,無異于做T管的企業進入顯示屏的市場,結局會如何?可想而知。
問題6:關于CSP專利問題。
解答者:陳勇(深圳市新亮點電子總經理)
熒光膜的技術主要是材料方面,相對實現起來技術難度要低. 增加底部反射層應該不是太難,主要考慮到技術專利問題,最后可能通過授權或者支付技術專利使用費. 作為目前過渡產品現在好多工廠提供的是帶基板的CSP, 業界也稱NCSP。
問題7:技術應用成熟后的CSP能對封裝企業造成多大影響?
解答者:陳勇(深圳市新亮點電子總經理)
LED封裝及照明產品?技術成熟的時候,對國內封裝企業影響它影響的并非整個封裝行業,而是目前封裝行業中的主流形式。它屬于芯片環節的技術更新,而不屬于封裝世界。CSP只是一種產品形式,是LED產品類別的一個補充,短期不會對整個封裝態勢造成太大的影響。CSP技術成熟,SMD也會有他的市場, 成熟后,SMD也是逐步萎縮到一定的市場比例,而不會出現斷崖式的完全退出市場的, 現在SMD 在照明方向上基本上也是往0.5w 1w的方向發展,大功率及模組化一定是CSP。
問題8:CSP能革SMD之命嗎?
解答者:陳勇(深圳市新亮點電子總經理)
估計上帝都看不到這一天了吧? 8年后誰知道會發生什么?想想五年前就知道了。
【群英觀點】
以下為參與討論者對CSP發表的觀點(摘錄):
茆學華:CSP前期的先進,已經作出很好的試驗,有些方面還存在改進的可能。
易志輝:近年來,隨著LED在器件材料、芯片工藝、封裝制程技術等方面的研究不斷進步,尤其是倒轉芯片的逐漸成熟與熒光粉涂覆技術的多樣化,一種新的芯片尺寸級封裝CSP(Chip Scale Package)技術應運而生。
李子豪:個人認為CSP未來兩三年內會成為主力,目前以日本企業為技術優勢走在前列,CREE,Philips等LED封裝企業均都有推出產品,這些大企業可以引導自身有技優勢封裝產品,CSP在燈具應用上可以小型化,模組化,及成本站絕對優勢,CSP目前在LED照明上需要解決光學應用難題及廠家貼片精度問題。如得以解決,相信CSP可成為大功率點光源主流。SMD 在散光應用有優勢,但在點射燈及模組上不及3-5W優勢, CSP未來3W的價格會落到0.8元的價格區間。對于CSP封裝形式對中小封裝企業影響比較大,CSP封裝設備,封裝技術相對有門檻,一但解決應用端問題,批量生產,價格優勢明顯,國內中小型封裝企業無法跟上換代,將會被淘汰。
殷樹元:前段時間首爾又推出了WiCop,而且目前國內據說有兩家在做了,這樣看來,CSP有沒有可能只是一個過渡形式的封裝光源產品呢? WiCop是外延級封裝的CSP,但是無論是哪一個級別的封裝,封裝廠都可以做封裝,只是看去買成品芯片還是買整片圓片來封裝。對于CSP上線不久的企業,對于要上又躊躇不前的企業,對于做了很久也沒有重大突破的企業或許很有幫助。
郭平:如果有一天,CSP的設備都是國產了,就有可能是CSP的時代了!
袁誠駿:有些廠家在搞大芯片CSP了!20w, 20w以內COB將會在CSP的技術脅迫下淡出, 現在大尺寸貼片已經可以讓20w以內cob無路可逃, 如外形 尺寸的5050, 其境況象仿流明退出此一領域的照明歷史舞臺一樣, EMC5050按照目前的應用已經可以做到8w, 若外形尺寸7070的芯片,保守估計可以做到16w。
陳炳泉:CSP或許在照明應用上的呼聲僅是呼聲而已,在照明領域的應用技術中,CSP的后面據說還有更具技術優勢的WiCop大兵壓境。CSP或許停留在閃光燈、背光等專用領域。對于CSP應用于照明,技術上的問題解決不容易, SMT廠家需要對設備上做出整改,還有在大量應用于燈具的推廣工作存在難度,量產不足價格高企,在成本不占優的前提下,CSP真的能形成照明應用趨勢有待觀察。對于CSP應用于球泡取代2835 5730,這個問題感覺有點沉重,也許CSP的光效、光通量、價格需要比現在在用光源更有優勢。當CSP能夠在應用上完全沒有障礙,取代球泡的光源已經是不在話下的事。但是,當CSP的應用之路風風火火,后面已經出現WiCop,若CSP一不小心被WiCop狙殺、顛覆,那么,CSP的照明應用生命長度及為CSP所做的努力,會淪為"然并卵"的殘酷事實!LED的應用技術發掘應該還沒見底,其技術不斷出現、又被顛覆著發展的過程還在繼續著。
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