CSP技術(shù)是LED照明的核武還是行業(yè)噱頭？

CSP技術(shù)是LED照明的核武還是行業(yè)噱頭？

CSP的全稱是Chip Scale Package，中文意思是芯片級封裝、芯片尺寸封裝。傳統(tǒng)定義為封裝體積與LED晶片相同(簡稱“晶片級封裝”)，或是體積不大于LED晶片20%且功能完整的封裝元件。因為芯片沒有經(jīng)過傳統(tǒng)的固晶和焊線這些封裝流程，所以CSP又俗稱“無封裝芯片”。這種叫法最早由中國臺灣命名，并傳入中國大陸。由于宣稱“無封裝”，因此CSP廣泛引起業(yè)內(nèi)人士的興趣，成為時下談?wù)摰臒衢T話題。

LED企業(yè)的潮流新寵

CSP是2007年由Philips Lumileds推出來，其后一直沒動靜，直到2012、2013年開始才成為LED業(yè)界最具話題性的技術(shù)。飛利浦、科銳、三星等企業(yè)被認(rèn)為是CSP巨頭。

在韓國，三星出貨量最大的LM-131A的芯片尺寸是0.78mm×0.78mm，封裝尺寸是1.42mm×1.42mm，嚴(yán)格來說不滿足CSP封裝尺寸要求，所以稱為CSP似乎有點不嚴(yán)謹(jǐn)。三星在今年推出的第二代芯片級封裝器件CSP，尺寸達(dá)到1.2mm×1.2mm，比第一代CSP縮小30%，同時性能卻提高了10%。三星LED中國區(qū)總經(jīng)理唐國慶表示CSP將是三星2015年重點發(fā)展產(chǎn)品。首爾半導(dǎo)體則宣稱1.9mm×1.9mm以及1.5mm×1.5mm的CSP芯片已實現(xiàn)批量生產(chǎn)。

在日本，東芝在去年推出一款尺寸僅為0.65mm× 0.65mm的白光芯片級封裝LED(CSP-LED)，號稱行業(yè)最小。日亞的覆晶封裝(FCCSP)產(chǎn)線預(yù)計今年10月起即可每個月達(dá)數(shù)千萬顆的初期產(chǎn)能，目標(biāo)在未來3-5年內(nèi)將覆晶封裝LED推上市場主流位置。

在臺灣，隆達(dá)電子去年發(fā)布首款無封裝白光LED芯片，并已小量試產(chǎn);今年又宣稱發(fā)布業(yè)界最小CSP無封裝UVLED封裝產(chǎn)品。臺積電則向業(yè)界分享了“WLCSP封裝可靠性”的內(nèi)容，其技術(shù)水平引起業(yè)內(nèi)關(guān)注。

在國內(nèi)，CSP僅限在話題性，真正展出的產(chǎn)品不多，天電、德豪潤達(dá)、晶科等LED企業(yè)表示將陸續(xù)推出CSP產(chǎn)品。國內(nèi)最先將倒裝技術(shù)應(yīng)用于白光LED的是江蘇長電，而真正開創(chuàng)倒裝無金線封裝新潮流的是廣州晶科電子。晶科電子總裁特助宋東表示，晶科的LED無金線倒裝技術(shù)已大量應(yīng)用在大功率路燈、電視機(jī)背光系列、手機(jī)閃光燈系列，在全球市場中大約已經(jīng)占了10%左右的份額。宋東還披露：“晶科電子在前些年已經(jīng)開始對芯片級光源也就是CSP進(jìn)行研發(fā)了，經(jīng)過了這幾年的技術(shù)處理今年已經(jīng)成功實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，而且已經(jīng)得到了大量的應(yīng)用。在未來我們大概會有超過40%-50%的市場份額。”

最近值得關(guān)注的另一家國內(nèi)企業(yè)是立體光電。6月份，廣東朗能入股立體光電公司，并舉辦了CSP專用設(shè)備揭幕典禮。立體光電是從去年年初開始以CSP技術(shù)及解決方案吸引業(yè)內(nèi)的目光，有說法認(rèn)為它是全國第一家能夠?qū)o封裝芯片批量使用的企業(yè)。立體光電總經(jīng)理程勝鵬在與三星簽約合作協(xié)議時表示，2015年將會是無封裝芯片推廣應(yīng)用的元年，未來兩三年內(nèi)相信無封裝芯片會大行其道。

優(yōu)勢凸顯的封裝技術(shù)

立體光電總經(jīng)理程勝鵬表示CSP具有諸多優(yōu)點：1、穩(wěn)定性更好，沒有了金線和支架，故障率更低。安裝、運(yùn)輸、儲存過程中損壞的幾率大幅降低，減少生產(chǎn)損耗。2、尺寸更小，光密度更高，更利于光的控制。3、熱阻更低，直接接觸芯片底部鍍焊盤，減少熱阻層。4、靈活性更好，可以任意組合成各種功率和串并數(shù)。5、性價比更高，減少了支架和硅膠的用量，減少了封裝這一流通環(huán)節(jié)，整體成本降低。

CSP被支持者認(rèn)為是LED未來的發(fā)展趨勢。首先，從性能上來看，不僅解決封裝體積微型化的發(fā)展與改善散熱問題，而且能夠?qū)崿F(xiàn)單個器件封裝的簡單化，小型化，可以大大降低每個器件的物料成本，所以量產(chǎn)實現(xiàn)的產(chǎn)能很大。其次，從現(xiàn)有發(fā)展模式上來看，行業(yè)發(fā)展從“芯片廠+封裝廠+應(yīng)用商”模式走向“芯片廠+應(yīng)用商”的模式，省去封裝環(huán)節(jié)，縮短產(chǎn)業(yè)鏈，是會降低整個流通成本，讓LED價格更貼近百姓。最后，從以前封裝制程來看，高功率封裝以thinfilm晶片為基礎(chǔ)，再將晶片貼合到陶瓷基板上，再進(jìn)行熒光粉涂布，而中低功率封裝則多以水平晶片為基礎(chǔ)，使用導(dǎo)線架并且需要打線制程，或是采QFN封裝型態(tài)，在噴涂熒光粉的方式進(jìn)行。而CSP技術(shù)為高功率與中功率封裝型態(tài)帶來新選擇。

不同的聲音來自對“無封裝”、“免封裝”這一命名的質(zhì)疑。在市場上許多人稱“白光晶片”為“免封裝晶片”，事實上，LED產(chǎn)業(yè)從未出產(chǎn)過不需要封裝就能使用的晶片。免封裝之所以不可行，主要理由是封裝后的線路，無論是打線或倒裝型式的電聯(lián)結(jié)區(qū)域，都會因暴露在含水的空氣中氧化，進(jìn)而失效。為了不讓電聯(lián)結(jié)失效，無可避免地要用隔水隔氣的透明材質(zhì)包裹于晶片與焊接區(qū)外，以完成LED光學(xué)元件。由于倒裝晶片采取共金焊接加工，取代典型打線制程，熒光層則包覆于作為出光窗口的藍(lán)寶石及晶片側(cè)壁上，因此外觀看來似能免除封裝的大部分程序。而實際運(yùn)用上，無論是為了光型還是為了出光率，采用適當(dāng)折射率的透明膠體作外封介質(zhì)，都是必要的。所以，“免封裝”自始至終都不曾存在。

質(zhì)疑者還指出，CSP從本質(zhì)上看仍舊處于原有提升lm/$的軌跡上，無非還是搶占了其它封裝的市場份額，一沒有拓展行業(yè)生存空間，二也沒有降低行業(yè)競爭壓力，即使實現(xiàn)了2500lm/$，也沒有什么價值。支持者則強(qiáng)調(diào)，最早使用CSP的是背光和閃光燈，目前蘋果和三星的手機(jī)閃光燈都是使用CSP無封裝芯片，三星和LG的超薄電視部分使用的CSP無封裝芯片;在照明行業(yè)，CSP因為體積小，靈活度高，應(yīng)用范圍非常廣泛。

關(guān)于CSP技術(shù)對LED封裝產(chǎn)業(yè)的影響，在理論上，LED封裝廠取得白光晶片后，就不再需要為了混光配色大傷腦筋。配色的責(zé)任將上移到晶片制造端，只要封裝端控制好進(jìn)貨，庫存或廢料風(fēng)險就能有效降低。順著這個思路，接下來只要白光晶片貨源穩(wěn)定，封裝廠可減少混光配色的制造程序與資本支出。整體看來，白光晶片的出現(xiàn)似對封裝業(yè)者有利。但免除了舊風(fēng)險，新風(fēng)險接踵而至：當(dāng)混光配色的責(zé)任上移到了晶片制造端后，封裝廠的重要性也將隨之減少。因此白光晶片，按理說，將會對LED封裝產(chǎn)業(yè)造成很大的沖擊。

聲稱掌握CSP技術(shù)的LED企業(yè)也認(rèn)為對當(dāng)前的“CSP熱”要理智看待。晶科電子總裁特助宋東說：“CSP不是萬能的，它是針對不同的產(chǎn)品有不同的應(yīng)用，適合你的，你這個產(chǎn)品才有市場;不適合你的，你這個產(chǎn)品就沒有市場。最終還是要靠消費(fèi)者市場來決定。”他還表示，“針對不同的產(chǎn)品來做倒裝的無封裝技術(shù)，就像我們的日光燈、廣告球泡燈就不適合用這這種無金線產(chǎn)品，但是針對電視機(jī)和路燈以及手機(jī)閃光燈就比較適合。不同領(lǐng)域需求是不一樣的，對產(chǎn)品的定位也不一樣。我認(rèn)為每種封裝方式在不同的領(lǐng)域中都各有優(yōu)勢。”

鴻利光電總經(jīng)理雷利寧坦陳，CSP封裝技術(shù)面臨著諸多技術(shù)難點，包括封裝工藝的難易度不同、如何選取工藝，不同工藝性能的差異如何來進(jìn)行優(yōu)化，CSP產(chǎn)品的尺寸是多樣化的、怎么樣實現(xiàn)一個標(biāo)準(zhǔn)化的推廣，是否存在更具有突破性的工藝等一系列的問題。業(yè)內(nèi)人士指出，CSP產(chǎn)品價格相對于照明領(lǐng)域產(chǎn)品仍在較高價位，并且很多企業(yè)并未能實現(xiàn)量產(chǎn)，但其應(yīng)用于LED背光領(lǐng)域、手機(jī)閃光燈的市場一直在增長。在CSP產(chǎn)品的良率和成本問題還未得到解決之前，在照明領(lǐng)域，SMD封裝等這一性價比極高的技術(shù)仍將會是主流。

沸沸揚(yáng)揚(yáng)的業(yè)界聲音

鴻利光電總經(jīng)理雷利寧：

“我們必須直視和面對CSP的來臨，我們也在做技術(shù)突破和努力。”

易美芯光(北京)科技有限公司執(zhí)行副總裁劉國旭：

“目前CSP的發(fā)展暫時沒有一個標(biāo)準(zhǔn)，大家的尺寸不像中功率2835、4014、5630那樣都采用同樣的標(biāo)準(zhǔn)。若形成一個標(biāo)準(zhǔn)，它的推廣將會加速。照明要使用CSP可能還需要一些時間，或需開發(fā)更小尺寸的CSP?！?/p>

廣東省半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)聯(lián)合創(chuàng)新中心主任眭世榮：

“從技術(shù)方面看，無封裝芯片具備穩(wěn)定性好、光色一致性好、熱阻低等優(yōu)勢，與此同時，無封裝芯片也十分符合我國當(dāng)前LED產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、組件化的發(fā)展大趨勢。”

三星電子執(zhí)行副社長譚昌琳：

“一項產(chǎn)業(yè)新技術(shù)從誕生到落地，需要很多配套，能讓業(yè)界快速使用到產(chǎn)品，而未來CSP將是芯片領(lǐng)域的趨勢。對此三星將不斷努力創(chuàng)新，明年將推出全新的碳化硅襯底，這將是一個新紀(jì)元的開始?！?/p>

亮銳(Lumileds)亞洲區(qū)市場總監(jiān)周學(xué)軍：

“如果未來不能夠掌握CSP技術(shù)及產(chǎn)品的話，可能會面臨淘汰的危險。CSP技術(shù)進(jìn)入的門檻非常高，超越照明行業(yè)原先一把螺絲刀所能解決的范疇?！?/p>

科銳中國區(qū)總經(jīng)理邵嘉平：

“目前CSP無封裝芯片已應(yīng)用到背光屏幕、通用性照明等領(lǐng)域，相信隨著CSP不斷創(chuàng)新完善，未來將在閃光燈、汽車燈、顯示屏等領(lǐng)域擁有更大的發(fā)展空間，創(chuàng)造出更大的價值。”

晶能光電總經(jīng)理梁伏波：

“CSP無封裝技術(shù)早幾年就已應(yīng)用到顯示屏領(lǐng)域，但由于各種因素使得芯片有好地方，也有不好的地方，讓人很頭疼。”

臺灣晶元光電行銷中心協(xié)理林依達(dá)：

“芯片級封裝并不是沒有封裝，至少看來還是沒有辦法做到免封裝，所以不可能革掉傳統(tǒng)封裝的命，而且從LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今，并沒有一項封裝技術(shù)完完全全替代另一項封裝技術(shù)?！?/p>

德豪潤達(dá)芯片事業(yè)部副總裁莫慶偉：

“當(dāng)初2835或者5630就是當(dāng)時韓國電視機(jī)背光把它簡化到了極致，大批量的生產(chǎn)，最終這個技術(shù)滲透和占領(lǐng)照明市場，CSP很有可能走同樣的路。因為目前CSP在電視背光上已得到大規(guī)模的應(yīng)用，可靠性提高，成本降低，照明市場很有可能繼續(xù)重演此戲?！?/p>