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                倒裝芯片仍有部分技術難題亟待解決

                放大字體  縮小字體 發布日期:2015-02-04  瀏覽次數:9984   狀態:狀態
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                展會說明

                芯片市場的競爭從來都不缺少話題,如果說正裝芯片是國民黨正規軍,倒裝芯片技術的異軍突起就像擅長打游擊戰的解放軍。其散熱性能好、光效高、適用大功率、尺寸小等優勢讓眾多芯片企業押寶倒裝芯片技術。
                 

                倒裝芯片仍有部分技術難題亟待解決 
                 

                但在LED行業內任何風吹草動都有可能演變成一場唇槍舌戰,倒裝芯片技術在封裝上遇阻以及良率低等難題就飽受行業內人士詬病。

                 

                就此,LED照明世界記者經采訪華燦光電股份有限公司(以下簡稱“華燦光電”)副總裁兼研發部經理王江波獲知:“倒裝芯片的良率上,某些技術方案能做到跟傳統芯片的良率是一致的,或者說基本一致。”

                 

                同時晶元光電股份有限公司(以下簡稱“晶元光電”)市場行銷中心處長陸宏遠向LED照明世界記者表示:“在芯片良率上,就倒裝芯片跟正裝芯片而言,芯片廠商的良率不會有太大差別。即便倒裝芯片工藝復雜良率會低一點,但是不會低太多,反而是在封裝廠封裝的過程中,設備問題以及封裝倒裝芯片的技術不成熟,在封裝部分良率可能會損失比較多。”

                 

                但部分做芯片封裝的中小企業直言,LED芯片廠商推出的大部分倒裝芯片,在后期加工中要采用價格高達上百萬人民幣的共晶焊設備,給中小封裝廠帶來一定壓力。投入成本的高昂也直接影響倒裝芯片價格居高難下,更不利于市場推廣。

                 

                芯片廠商要想獲得更高的芯片市場份額,還要在倒裝芯片制造工藝上考慮到封裝廠的封裝難度,做出更有利于封裝的產品,以求達到提升良率的同時減少成本。

                 

                倒裝芯片技術優勢凸顯仍有局限

                 

                現在芯片有一個發展趨勢就是倒裝芯片。

                 

                倒裝芯片飽和電流高,電流增加以后相對亮度上可以持續到2安培才飽和,但是一般的芯片在1安培時就飽和了。在亮度、電流增加的時候VF是越低越好,倒裝芯片的VF是最低的。綜合亮度跟VF,它的亮度飽和度高VF又比較低,因此它的Droop現象是最少的。

                 

                倒裝芯片的特性之一,是應用在高電流下,可以很好地展現出它的優勢。

                 

                在相同1000lm輸出情況下,倒裝芯片成本只有正裝芯片成本的一半。優勢在于倒裝芯片有一個非常好的熱傳導,熱和光獲得分離促使熱可以往基板下很好地去傳導,同時無遮擋的去提取光。倒裝芯片不需要打金線,降低了封裝成本,有利于進一步進行集成的研究。

                 

                目前倒裝芯片的諸多優勢已被業界芯片大佬所認同,但各家有各家的制造工藝,王江波分析說:“目前飛利浦公司倒裝芯片與基板焊接采用植金球的方式來焊接,這種技術承接于IC,可靠性很好但成本比較高。后來科銳采用共晶焊工藝,在保證可靠性的同時降低了設備投入和工藝復雜度。”

                 

                “近期出現了很多新的焊接方式,比如點錫膏,在芯片上點錫膏后,通過回流焊和基板連接;還有一種是刷錫膏,使用印刷技術在基板上涂覆一層錫膏,再通過回流焊將芯片焊接到基板。相對于傳統的植金球技術,這些新的技術采用錫膏代替黃金作為焊接材料,在保證一定可靠性的同時大大節省了成本。”

                 

                不論是從光效、散熱還是焊接工藝上,倒裝芯片技術的日趨成熟看似有取代正裝芯片江湖地位的端倪,其實不然。從性價比來看,在一般低電流狀況下正裝芯片性價比高,倒裝芯片并不適用在低電流環境中,必須在高電流狀況下,才能顯現出倒裝芯片超越正裝芯片的性價比。

                 

                陸宏遠表示:“倒裝芯片技術上還是有局限性。”

                 

                矛盾聚焦封裝工藝難題

                 

                當前市場上對倒裝芯片本身的可靠性要求愈發嚴格。但倒裝芯片在芯片制備、封裝的過程中,要經歷芯片裂片、分選、擴晶、固晶等各個環節,這對芯片廠跟封裝廠自身的實力是一個巨大的考驗。

                 

                東莞市星航光電科技有限公司(以下簡稱“星航光電”)總經理蘇星光透露:“其實倒裝芯片技術現在已經很成熟了,就價格方面是我們考慮的重中之重。設備購置成本高,成品不良率也高。像我們做封裝的中小型廠商實在是難以跨入倒裝芯片封裝領域。”

                 

                封裝廠的考量也不無道理,相對于正裝芯片,倒裝芯片工藝復雜,良率低,從而抬高整體造價是不爭的事實。

                 

                但陸宏遠一針見血指明問題所在,他說:“目前芯片怎么設計是一個重點,但封裝廠的技術水平也很重要。技術、資金較強的企業會自己找設備做研發把倒裝芯片封裝好,技術、資金比較弱的企業就沒有辦法參與到倒裝芯片的封裝。”

                 

                “行業內的普遍難題在怎樣去封裝倒裝芯片,最穩當的技術當然是共晶焊的方式,但設備貴、機臺貴、速度也慢,影響整個倒裝芯片在市場的普及。另外用回流焊的方式,速度快且一般封裝廠現有的固晶機臺就可以利用,但仍有精準度不高,良率損失大,效果不好的弊端。”

                 

                為了讓倒裝芯片在市場上有很好的普及,如果能找到用回流焊的方式做封裝,將不會有太大困擾。

                 

                可是王江波提到,近期出現的用錫膏代替黃金作為材料的焊接方式,同樣也使用了回流焊工藝,卻容易造成錫膏溢到芯片側面,產生漏電、良率不高的后果。

                 

                當前倒裝芯片應用的最大問題就是如何優化倒裝芯片與封裝段的工藝契合星航光電蘇星光也說過,芯片廠如果能跟封裝廠有一個很好的聯合,才能更快將成品價格降下來。

                 

                市場上能大規模出貨倒裝芯片的企業并不多,因此抗衡正裝芯片市場地位還需芯片企業與封裝企業之間真正達成共贏的合作局面,王江波就提到:“芯片企業在生產倒裝芯片時,最主要的還是配合封裝企業來提高芯片封裝的良率和可靠性,隨著良率和可靠性的提升,市場會逐漸成熟;同時通過外延和芯片技術的不斷優化,進一步提升倒裝芯片的光效,尤其是超電流使用下的光效。”

                 

                芯片企業技術革新助力市場推廣

                 

                為了更好地助力倒裝芯片市場的推廣,芯片大廠從自身技術上改革,避免了封裝廠采用共晶焊工藝,花費高昂成本購置共晶機、裂片機等生產設備。

                 

                像臺灣具代表性的芯片企業晶元光電、新世紀光電已頗具前瞻性地推出利于封裝的倒裝芯片。

                 

                晶元光電的倒裝芯片已經改良到第三代,現在改良的倒裝芯片Droop更低,另外一個優點就是更利于封裝,正因為晶元光電的倒裝芯片做的是PN同等大,提高了封裝廠在封裝時的良率。

                 

                而新世紀光電目前的倒裝芯片AT CHIP已開發出AT2020、AT2040、AT3838、AT4545、AT5555從小到大的倒裝尺寸,AT CHIP最大的優勢是透過芯片設計,使業者采用一般的回流焊設備即可進行封裝。

                 

                大陸芯片廠商也不甘示弱,在倒裝芯片工藝制造上像華燦光電就采用了新的技術制備方案,與下游的封裝企業緊密配合,利用華燦光電倒裝芯片擁有獨特的反光和側面保護技術,工藝制程簡單,性能穩定,在客戶端采用錫膏作為焊料的條件下,封裝良率能夠和傳統的植金球和共晶焊的方式相媲美,成本大大降低。

                 

                倒裝芯片技術比較成熟的德豪潤達除了推出的新一代天狼星倒裝芯片,除了具有更高的光效以及更持久的穩定性以外,該芯片還擁有高亮度、低正向電壓,高達1A/mm²的驅動電流,124LM/W的高光效,低熱阻,高可靠性能。其“北極光”1ALED照明級高驅動電流倒裝芯片,除了單點光通量高,同時可使用易封裝的回流焊工藝。

                 

                芯片市場風云詭譎,每一項新工藝的發展都取決于市場的反響,不被市場廣泛認可也將“命不久矣”。如果芯片大廠生產出來的產品只能供一家封裝廠進行后續封裝,將難以加快倒裝芯片占領市場份額的進度。

                 

                王江波為此對LED照明世界記者總結:“倒裝芯片技術上相對于正裝芯片,工藝更為復雜,良率也稍低,造成倒裝芯片的整個成本偏高。但是目前用于倒裝芯片的設備很多可以與傳統正裝工藝共用,專門設備投入并不會增加很多。隨著倒裝LED技術的進步,良率會越來越高,成本也會越來越低,相信隨著市場需求量的增大,整個倒裝芯片成本也會進一步降低。”

                 

                芯片廠商們技術上的不斷完善正是順應了市場發展規律,倒裝芯片要想真正成為芯片市場霸主,除了克服封裝工藝上的難題,還要解決在低電流環境中性價比不高的局限性。


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