白光芯片“免封装”对LED市场的冲击

LED封装单元中的荧光粉与芯片直接结合,并且独立出来成为一种新颖的能够直接点亮发出白光的产品,是为白光芯片。

白光芯片封装 

或许我们该赋予白光芯片更为严谨的定义:

1)荧光粉层与芯片紧密包覆(Conformal Coating)。

2)芯片表面应达成完美的五个出光面之包覆( Pentahedral Coating)。

3)荧光粉层厚度应与芯片出光量达到最适配的比例(The Most Appropriate Phosphor Thickness),进而让白光效能最大化。

白光芯片产品,从晶电提倡“免封装”概念起,便大受市场瞩目。无封装作为产品命名,无异是对封装业者的挑衅。LED从业人员或对此产生莫大兴趣、趋之若鹜,或嗤之以鼻、视为毒蛇猛兽,或以为是营运重生之契机,或当作发展生意的绊脚石,无论如何,都是2012年至今,LED业内最为津津乐道的话题。

在市场上许多人称“白光芯片”为“免封装芯片”;事实上,LED产业从未产出过不需要封装就能使用的芯片。免封装之所以不可行,主要理由在封装后的线路,无论是打线或倒装型式的电联结区域,都会因暴露在含水的空气中氧化,进而失效。为了不让电联结失效,我们无可避免地要用隔水隔气的透明材质包裹于芯片与焊接区外,以完成LED光学元件。

“免封装”一词主要来自倒装型式的白光芯片。由于倒装芯片采取共金焊接加工,取代典型打线制程,萤光层则包覆于作为出光窗口的蓝宝石及芯片侧壁上,因此外观看来似能免除封装的大部份程序。实际运用上,无论是为了光型还是为了出光率,采用适当折射率的透明胶体作外封介质,都是必要的。所以“免封装”自始至终都不曾存在。

免封装芯片的制程真相?

“免封装芯片”的耸动名词之下,藏着的制程真相,其实是现行可作为量产的混光涂布制程,很难应用于打线式芯片,萤光层或多或少会涂到电极上,而导致后续焊接困难。现行制程,即使能做到回避电极涂布,其白光芯片的良品率也低到难以普级的地步。制造困难的前提下,垂直型白光芯片容或有极少数公司能小量生产,面上型的白光芯片就迟迟未能面世了。

时至如今,LED封装制程的大多数制程已然设备化且愈形精密;唯一难以控制的是每坨胶水中荧光粉的比例。以点胶制程来说,每千颗点胶量的误差值已从2000年初的7%缩小到现在的3%,但即便仅有3%的荧光粉量误差,也足以造成肉眼可见的色偏差。一般肉眼可辨识的色偏差,在麦克亚当椭圆3阶以内,而典型封装厂采用的点胶制程,最精密的 ​​程度也只能把色偏差缩小至麦克亚当椭圆5阶。可见的色偏差,向来是LED封装厂的库存损失主因;尤其在美国颁布新的能源之星标准后,普世对LED光源产品的色偏差要求更形严格。这让封装厂不得不寻求更为精准的混光制程。

白光芯片的出现,不啻是封装制程的一种救赎。理论上,LED封装厂取得白光芯片后,就不再需要为了混光配色大伤脑筋。配色的责任将上移到芯片制造端,只要封装端控制好进货,库存或废料风险就能有效降低;顺着这个理路,接下来只要白光芯片货源稳定,封装厂可减少混光配色的制造程序与资本支出。

整体看来,白光芯片的出现似对封装业者有利。但免除了旧风险,新风险也接踵而至:当混光配色的责任上移到了芯片制造端后,封装厂的重要性也将随之减少。

因此白光芯片,按理说,将会对LED封装产业造成很大的冲击。不过前述的分析推论,是筑基于「打线式白光芯片」能够被大量生产制造的前提下才会发生。打线式白光芯片中尤其以「水平式芯片」为大宗,至少占据了八成的市场份额。 到底谁能突破技术瓶颈、大量地生产水平式白光芯片,革新整个LED产业?让我们拭目以待。(文/ 广科精密股份有限公司)

(以上图片提供/ 广科精密股份有限公司)

 

 

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