隨著LED市場和技術(shù)的發(fā)展,從2010年起各種不同封裝形式的成本都在急劇下降,就能效而言,提升了近40%。由于LED材料成本下降空間已經(jīng)接近極限,所以未來就需要在封裝方式的創(chuàng)新以及新材料新技術(shù)的推動(dòng)上下功夫。而中游封裝則是降低成本最具可能性的環(huán)節(jié)。
一、芯片級(jí)封裝技術(shù)的市場價(jià)值及應(yīng)用前景
芯片級(jí)封裝在LED行業(yè)中也被叫做無封裝芯片,從表面來看芯片級(jí)封裝是不需要封裝的芯片,事實(shí)上卻只是芯片廠干了封裝廠的活兒。實(shí)現(xiàn)了封裝面積接近芯片面積的程度,因此又被稱為芯片尺寸封裝(CSP),CSP是一種新型的先進(jìn)封裝形勢,近年來得到了大量的發(fā)展。無封裝芯片與其說是一項(xiàng)新技術(shù),倒不如說它是一項(xiàng)大工程,它的改變并不僅僅從封裝開始,而是從芯片后段制程開始。一旦普及開來目前封裝廠大部分設(shè)備都不能使用,同時(shí)購置新的設(shè)備價(jià)格非常高,而封裝廠的工藝磨合也是個(gè)問題,對(duì)于剛開始做的企業(yè)來說合格率很難達(dá)到預(yù)期。
芯片級(jí)封裝,其封裝尺寸不超過芯片尺寸的1.2倍?梢悦饨鹁,免支架,結(jié)構(gòu)緊湊并且能夠降低成本。芯片級(jí)封裝產(chǎn)品的改進(jìn)、發(fā)光特性和更靈活的設(shè)計(jì)彈性為LED的應(yīng)用和各種設(shè)計(jì)帶來更多可能性,對(duì)于LED企業(yè)而言,不斷推出新技術(shù)與新產(chǎn)品也成為力抗價(jià)格戰(zhàn)的另一個(gè)新方向。但是,雖然芯片級(jí)封裝產(chǎn)品在2013年在市場已經(jīng)很火熱,但是相當(dāng)一部分芯片級(jí)封裝產(chǎn)品仍停留在研發(fā)室中,能否早日進(jìn)入量產(chǎn)階段,仍是許多廠商目前正積極克服的難關(guān)。隨著投入芯片級(jí)封裝產(chǎn)品市場的競爭者越來越多,成功地在2013年掀起熱潮的芯片級(jí)封裝產(chǎn)品,并持續(xù)到2014年。
總之,無封裝芯片目前沒有很大的成本優(yōu)勢,市場份額可以說為零。但反過來說如果沒有很大市場,自然也沒有規(guī)模效應(yīng)所帶來的成本降低。我們不可否認(rèn),它是下一步封裝的技術(shù)趨勢所在,無封裝芯片如果大面積推廣將使得封裝廠和芯片廠的界限不那么清晰。
二、LED產(chǎn)業(yè)鏈中游封裝的發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)
四月份,在LED新技術(shù)高峰論壇上,業(yè)內(nèi)普遍將產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的方向指向芯片級(jí)封裝,其中,易美芯光科技有限公司副總裁劉國旭表示,新技術(shù)變革最大的環(huán)節(jié)應(yīng)該是封裝。隨著芯片級(jí)封裝技術(shù)的興起,芯片廠商將來可能跳過封裝廠商,向下游應(yīng)用供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)件。同時(shí)他也講解了一些關(guān)于LED封裝方面的相關(guān)技術(shù)
1、倒裝芯片焊接
目前,LED封裝用芯片80%是水平結(jié)構(gòu),10%是垂直結(jié)構(gòu),另外還有10%是倒裝芯片(藍(lán)寶石)。倒裝芯片具有諸多優(yōu)點(diǎn),例如免金線、高可靠性、減少光吸收、無表明電極擋光、低熱阻等。
2、集成封裝光引擎技術(shù)
結(jié)構(gòu)簡單,直接交流電源驅(qū)動(dòng),無需交流直流轉(zhuǎn)換和電解質(zhì)電容,可靠性好,免去或減少外部PCB結(jié)構(gòu),更節(jié)省空間;低驅(qū)動(dòng)電流和更好地?zé)釋W(xué)性能;利用HV-LED:6V、9V、21V--驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)更加靈活;可調(diào)光;線性驅(qū)動(dòng),具有良好的功率因素和低總諧波失真;相對(duì)于開關(guān)模式的設(shè)計(jì),具有更低的電磁干擾。目前調(diào)光至10%左右的頻需要閃解決。晶臺(tái)光電總經(jīng)理龔文也非常認(rèn)同集成的概念,“COB 我們下一步的研發(fā)方向是將電源、控制系統(tǒng)用芯片級(jí)的方式集成進(jìn)去,接電就可以使用,這種方式將更好地節(jié)省成本,比如IC 的制造成本。同時(shí)這種方式也更方便,可靠性更高。”
3、縮小暖白和冷白之間的光效差
冷白:CCT=4700-7000K,CRI=70-80,暖白:CCT=2500-3700K,CRI=80-90,對(duì)于暖白,市場占有率超過60%,暖白比冷白LED光效(lm/w)低25%左右。如何將暖白與冷白之間的差距縮小至10%左右;如何使用高光效紅光LED或者新型銀光粉材料技術(shù),改變芯片表面對(duì)藍(lán)光及紅綠光的吸收反射性是目前發(fā)展挑戰(zhàn)。
冷白:CCT=4700-7000K,CRI=70-80,暖白:CCT=2500-3700K,CRI=80-90,對(duì)于暖白,市場占有率超過60%,暖白比冷白LED光效(lm/w)低25%左右。如何將暖白與冷白之間的差距縮小至10%左右;如何使用高光效紅光LED或者新型銀光粉材料技術(shù),改變芯片表面對(duì)藍(lán)光及紅綠光的吸收反射性是目前發(fā)展挑戰(zhàn)。
4、 高顯指,廣色域
對(duì)于商照,高顯指使色彩看起來充滿活力,紅色更加生動(dòng)逼真。CRI=95和R9=95(飽和紅色)可通過U或NUV+RGB Phosphor實(shí)現(xiàn)提高顯色指數(shù)的其他方案:B+RG Phosphor,BR chip+G Phosphor對(duì)于TV和Monitor,廣色域提供了豐富的色彩體驗(yàn)量子點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)NTSC105%和99%的高色域。提高廣色域的其他方案:B+RG Phosphor,BR chip+G Phosphor。
5、 量子點(diǎn)波長轉(zhuǎn)換器
Quantum Dots特性
半導(dǎo)體材料制成的納米晶體可界定各個(gè)尺寸電子-空穴對(duì),實(shí)現(xiàn)不同波長(與熒光粉類似)量子點(diǎn)直徑3-7nm。可實(shí)現(xiàn)全光譜的所有顏色,通過調(diào)整晶體微粒大小,峰值發(fā)射波長可調(diào)整到+/-1nm。半峰寬窄度小于30nm.(熒光粉的半峰為60-80nm)?蓽p少光散射,高量子效率在90%以上。
2、技術(shù)應(yīng)用前景
“談到新技術(shù),變革最大的環(huán)節(jié)應(yīng)該是封裝。” 易美芯光劉國旭說。將SSL推入主流,面臨的挑戰(zhàn)不僅僅是lm/w。更是lm/$。LED封裝企業(yè)應(yīng)該把握節(jié)約成本和技術(shù)革新的機(jī)會(huì),LED封裝類型和封裝材料,決定了是否能夠使用更高的電流密度,和承受更高的環(huán)境溫度。基于倒?fàn)钚酒腃SP技術(shù),有可能成為降低成本,改善性能的未來技術(shù)發(fā)展方向。在對(duì)LED中游的封裝技術(shù)發(fā)展趨勢進(jìn)行了全面的分析之后,他強(qiáng)調(diào),LED封裝作為LED產(chǎn)業(yè)的中游領(lǐng)域,永遠(yuǎn)不會(huì)消失,在未來的發(fā)展中需要通過技術(shù)的革新去滿足市場的需求。
三、EMC技術(shù)和360度發(fā)光COB ——高性價(jià)比 低成本
隨后,深圳斯邁得項(xiàng)目總監(jiān)張路華介紹了EMC技術(shù)和360度發(fā)光COB。
1、EMC技術(shù)
EMC框架具有耐高溫、抗黃化能力,抗UV能力,以及高作業(yè)效率等特性,它的這些特性為追求低成本的LED封廠帶來了新的選擇。解決了傳統(tǒng)材料封裝存在的耐熱性差,達(dá)不到燈具散熱要求等缺陷導(dǎo)致的高成本問題。
在應(yīng)用中,貼片式封裝便于大批量使用,可以有效地提高生產(chǎn)效率。而且EMC耐高溫性能決定了對(duì)燈具的散熱要求不是很苛刻,在一定程度上可以降低散熱器的成本,最終帶來燈具的高性價(jià)比。在產(chǎn)品應(yīng)用中EMS技術(shù)應(yīng)用非常廣泛,在LED照明、背光等方面都可以得到很好的應(yīng)用。
2、360度發(fā)光COB
360°發(fā)光COB是一種外形與懷舊“白熾燈”相似的LED燈絲,這種LED燈絲在結(jié)構(gòu)上具有垂直散熱、熱量傳遞速度快的優(yōu)勢,而且組裝簡單,體積小,可以有效地減少炫光及重影。目前眾多的廠家都在嘗試推注這種封裝模式。但是目前以4W為主,如果要做到更高瓦數(shù),溫度及可靠性都要進(jìn)行相應(yīng)改變。·深圳斯邁得項(xiàng)目總監(jiān)張路華表示,對(duì)于白熾燈廠家來說,白熾燈生產(chǎn)廠原有的設(shè)備在轉(zhuǎn)向生產(chǎn)LED燈絲燈后可以沿用。唯一需要改變的是利用白熾燈原有的支架設(shè)計(jì)LED燈絲柱的連接,后端的生產(chǎn)工序也是利用白熾燈透光效率高的特種玻璃和自動(dòng)吹玻璃球泡生產(chǎn)技術(shù)。這也就意味著,對(duì)于白熾燈生產(chǎn)廠家來說,LED燈絲燈的出現(xiàn)無疑是一個(gè)很好的契機(jī),原有的生產(chǎn)設(shè)備可以充分利用,轉(zhuǎn)型LED照明也不至于再“大換血”,可以為企業(yè)節(jié)省一筆不小的開支。
在整個(gè)LED產(chǎn)業(yè)中,LED封裝處于中間環(huán)節(jié),即LED封裝廠把購入的各種類型的LED芯片按照下游客戶的不同需求封裝成各種器件在進(jìn)行銷售。隨著芯片級(jí)封裝技術(shù)的發(fā)展這一傳統(tǒng)模式可能會(huì)被打破。
2013年是LED行業(yè)芯片級(jí)封裝元年,而2014年的芯片級(jí)封裝技術(shù),再次讓相關(guān)企業(yè)迎來新機(jī)遇,芯片級(jí)封裝等新技術(shù)的發(fā)展也可能會(huì)推進(jìn)行業(yè)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈整合的速度。隨著LED產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,新技術(shù)、新應(yīng)用、新模式正在推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)生變革。