-高端品牌LED輔料四大類-
LED封裝材料的應用現狀和發(fā)展趨勢（下）
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【摘要】：
2.5 細分市場五：高端照明五面(miàn)出光CSP
中大功率LED通常采用有機矽橡膠及樹脂做封裝材料，有機矽材料的Si-O鍵能(néng)比環氧樹脂骨架的C-C鍵能(néng)高，能(néng)夠保證材料抵抗藍光衰減。按折射率劃分，有機矽材料分爲1.41折射率的矽橡膠材料、1.46折射率的中折橡膠樹脂複合材料、1.52折射率(及以上)的矽樹脂材料。折射率的提高與有機矽分子骨架側鏈的苯基含量有關，苯基含量越高則折射率越高，高折射率封裝材料有利于LED的出光。
有機矽材料對(duì)比環氧樹脂材料的劣勢是其粘結力和“透氧率”。有機矽樹脂分子鏈缺乏極性分子基團，無法達到環氧樹脂的粘結強度；同時(shí)，有機矽材料分子鏈密度比環氧樹脂疏松，氧氣可以透過(guò)封裝層進(jìn)入芯片表層和金線焊點。
材料廠商不斷通過(guò)分子設計、增粘劑設計、環氧有機矽複合等技術改善有機矽封裝樹脂的粘結力和降低透氧率，道(dào)康甯(現DOW化學(xué))、信越化學(xué)、康美特、德邦先進(jìn)矽、慧谷等廠家的技術能(néng)力及産品市場占有率居領先地位。随著(zhe)倒裝芯片的興起(qǐ)，基于倒裝芯片的CSP封裝方式由于散熱結構好(hǎo)、出光效率高、色溫一緻性強等優點，在電視背光、車燈、閃光燈、智能(néng)及健康照明領域得到大量開(kāi)創性應用。CSP的概念是封裝後(hòu)LED燈珠的尺寸不超過(guò)裸芯片尺寸的1.14倍，因此，CSP封裝工藝和封裝材料與普通中大功率LED采用A、B雙組份矽膠混合熒光粉灌封或點膠的方式有所不同。已經(jīng)量産的CSP封裝多采用刷塗、噴粉、熒光膠膜貼合的封裝方式。特别值得一提的是熒光膠膜貼合封裝，預混并分散了熒光粉的熒光膠膜是基于有機矽樹脂的半固化可相變性質，也稱B-Stage。B-Stage的熒光膠膜在室溫下是固态膠膜，當封裝溫度達到相變臨界點時(shí)(通常是80-120°c)，膠膜由固态轉爲“粘流”狀态，在此狀态下進(jìn)行封裝貼合，最後(hòu)，經(jīng)高溫後(hòu)固化完成(chéng)封裝過(guò)程。熒光膠膜的材料優勢具有很多優點，例如:
(1)、熒光粉在膠膜中分散均一，室溫呈固态的膠膜可以保證熒光粉不沉降，實現封裝LED的光色均一性優良；
(2)、厚膜熒光膠膜(300-450um厚度)采用真空壓合工藝，借助壓合治具的精度，整版壓合厚度偏差可以控制在5um，對(duì)應色溫的偏差在±300K之内;薄膜熒光膜的加工厚度可實現±2um，對(duì)應CSP色溫偏差可控制在±200K;
(3)、薄膜熒光膠膜可以對(duì)裸芯片實施保型貼合，即緊貼芯片形成(chéng)50-70um厚的塗層。這(zhè)種(zhǒng)結構使CSP的出光各個方向(xiàng)更加均勻，并能(néng)消除傳統五面(miàn)出光CSP結構的邊角黃暈。
當前，高端照明有兩(liǎng)個市場熱點，一是歐美市場興起(qǐ)的色溫可調智能(néng)照明；二是發(fā)起(qǐ)自韓國(guó)的太陽光譜健康照明。色溫可調概念是燈具可以在控制系統調控下發(fā)出暖色模式2700K-3000K、冷色模式5700K-6000K和中間模式4500K-5000K色溫的光線。普通吸頂燈可以在燈條上間隔SMT不同色溫2835燈珠實現雙色溫照明，而燈泡、射燈、筒燈、商照等燈具必須在有限空間下集成(chéng)更多數量燈珠， 因此，尺寸更小的CSP是燈具設計的必選封裝方式。應用CSP的雙色溫封裝解決方案比較成(chéng)熟的有以下三種(zhǒng)：
(1)2835雙色溫模塊；
(2)暖色CSP+藍光裸芯片點熒光膠水的COB點陣模塊；
(3)暖色CSP+冷色CSP點透明膠的點陣COB模塊。
2835雙色溫模塊采用焊盤改裝的2835支架，在一粒燈珠中貼裝兩(liǎng)顆CSP1007，其中一顆是冷色、另一顆是暖色，然後(hòu)用透明有機矽膠水灌封保護。單顆CSP1007有0.5W和1W兩(liǎng)種(zhǒng)功率選擇，爲适應功率不同的散熱需求，2835支架反射杯材料可選用PPA材料對(duì)應0.5W功率，而使用PCT材料對(duì)應1W功率。2835雙色溫模塊的優勢是不改變燈具行業最熟悉的燈珠外形尺寸，下遊廠商容易接受CSP及雙色溫新技術的滲透。另外，僅貼裝兩(liǎng)顆CSP形成(chéng)一個雙色溫模塊，對(duì)于CSP的SMT貼裝過(guò)程是相對(duì)容易控制的，良品率也較高。但是，2835雙色溫模塊的不足之處是，對(duì)于高密度光源産品(如高端商照、舞台燈等)因模塊尺寸稍大，無法充分滿足設計要求。其他雙色溫模式都(dōu)是COB光源與CSP的結合産物。暖色CSP+藍光裸芯片方式，可以基本不改變傳統倒裝COB的基闆設計，節省成(chéng)本。但COB點熒光膠水需要較高的工程能(néng)力，才能(néng)保證色溫的一緻性。暖色CSP+冷色CSP方式，因相鄰的CSP混光設計，需要對(duì)COB基闆的焊盤重新布局，初期的設計摸索和基闆開(kāi)版投入較大。雖然兩(liǎng)顆CSP的成(chéng)本比裸芯片方式要高一些，但貼裝過(guò)程及後(hòu)面(miàn)的灌封透明膠水過(guò)程更易提升良品率。
今年，韓國(guó)首爾半導體在法蘭克福照明展發(fā)布了SUNLIKE太陽光譜CSP系列。該技術采用UV芯片激發(fā)R、G、B三種(zhǒng)熒光粉獲得近似太陽光譜的封裝形式，同時(shí)，使不健康的藍光的比例進(jìn)一步減少。國(guó)内廠商開(kāi)發(fā)的全光譜健康照明，基本采用藍光芯片激發(fā)R、G、Y熒光粉方式，雖然藍光與綠光光譜之間仍有不連續的“窪地”，但相較傳統白光LED已改善明顯。還(hái)有一些廠商開(kāi)發(fā)全光譜芯片與紅外芯片結合的模塊，使 LED冷光源有了自然光的溫暖感覺。無論SUNLIKE還(hái)是全光譜芯片，因爲熒光粉配比高，且小粒徑紅粉大量應用，傳統點膠封裝LED方式幾乎無法滿足這(zhè)種(zhǒng)封裝要求。熒光膠膜法制備CSP，可以針對(duì)高熒光粉比例配方，确保其良好(hǎo)分散及避免沉降，所以，當前健康照明的封裝開(kāi)發(fā)都(dōu)集中在CSP方式。
2.6 細分市場六：EMC支架材料
EMC支架是中功率LED器件的能(néng)力放大器，對(duì)比傳統熱塑性塑料PPA和PCT的支架，EMC支架由耐高溫環氧樹脂添加反射填料及白色填料的組成(chéng)。熱固性環氧樹脂複合物的高溫尺寸穩定性比熱塑性塑料強，且樹脂耐黃變能(néng)力更爲突出。特别是環氧樹脂界面(miàn)的極性基團豐富，便于和有機矽材料形成(chéng)強有力的粘合界面(miàn)而确保回流焊不分層。因此，1W以上的LED封裝傾向(xiàng)使用EMC支架。日本日立化成(chéng)、日東電工、松下電工是白色EMC支架材料的壟斷廠商。國(guó)内廠商雖然也不斷立項攻關，但在樹脂高溫黃變、反射效果、點膠後(hòu)爬膠等細節上尚待完善。
2.7 細分市場七：無機封裝材料
無機材料一方面(miàn)是應用于耐受UV、激光LED的封裝需求，另一方面(miàn)是與熒光粉共燒制成(chéng)熒光無機材料。混合熒光粉共燒制的陶瓷或玻璃熒光片的制造成(chéng)本仍高居不下，且調色制樣(yàng)的工程周期較長(cháng)，産品更适合标準化的LED色溫應用。
三、LED 封裝材料技術發(fā)展趨勢
随著(zhe)LED在照明、信号、傳感器、通訊領域的應用發(fā)展，LED的封裝技術方向(xiàng)出現“集成(chéng)化”趨勢：
(1)由單顆獨立封裝結構向(xiàng)集成(chéng)封裝結構轉變。近幾年成(chéng)熟的COB封裝方式就(jiù)是代表産品。“積少成(chéng)多”的大面(miàn)積面(miàn)陣光源使用數量巨大的小功率芯片，通過(guò)陣列方式獲得大功率成(chéng)品。陶瓷基闆或鋁基闆協助芯片陣列散熱，減少了對(duì)傳統複雜鑄鋁翅片散熱結構的依賴，燈具可以做得更薄。最近興起(qǐ)的“Mini”之風，實際上是集成(chéng)封裝的同義詞。Mini-LED的出現使LCD屏與OELD在中小尺寸的競争出現變數。Mini-RGB將(jiāng)加速LED屏向(xiàng)家庭TV的滲透。
(2)封裝工藝向(xiàng)集成(chéng)化轉軌。傳統的封裝工藝以單顆燈珠形态爲特征，從開(kāi)始的固晶打線，到灌封，整個過(guò)程都(dōu)可以看到獨立的單顆燈珠。以CSP引導的白光芯片革命，不隻是最終LED封裝産品的形态變化，其封裝過(guò)程更是以集成(chéng)陣列芯片、統一封裝、最後(hòu)切割成(chéng)單顆産品爲特征的。這(zhè)一技術正向(xiàng)晶圓制造的産業鏈上方滲透，垂直芯片wafer Level制程的白光芯片已經(jīng)在三安光電量産。倒裝芯片CSP工藝的的陣列置晶過(guò)程如果與晶圓廠龐大的分光置晶産能(néng)結合，將(jiāng)是LED整個産業鏈的分工革命。
(3)照明、傳感、通訊、控制的功能(néng)集成(chéng)化發(fā)展。Lifi技術、DOB技術、Mini-RGB技術等催動在基闆上(包括基闆背面(miàn))完成(chéng)不僅包括照明的其他複合功能(néng)與控制功能(néng)。系統集成(chéng)廠商的産業鏈定位同時(shí)向(xiàng)傳統的燈珠封裝及終端應用延伸。
(1)爲提高LED封裝材料的綜合性能(néng)，通過(guò)引入無機納米材料或者透明材料等制備有機/無機複合材料，例如通過(guò)特殊工藝制備出含有熒光粉的有機矽熒光材料，含有與封裝材料相同折射率、不影響透明透光的無機物填充的有機矽或環氧複合材料。這(zhè)些複合材料不僅能(néng)有效地提高封裝材料的光學(xué)性能(néng)，還(hái)能(néng)一定程度上增強材料的力學(xué)和熱性能(néng)、提高LED發(fā)光性能(néng)。
(2)适應集成(chéng)封裝工藝的固态薄膜封裝材料。例如制造白光芯片CSP的B-Stage熒光膠膜，利用其室溫爲固态膠膜的特性，保證熒光粉在膠膜中分散均一，長(cháng)期儲存也不會(huì)發(fā)生熒光粉沉降的問題，實現封裝LED光色均一的目的。特别是，這(zhè)種(zhǒng)熒光膠膜通過(guò)封裝工藝能(néng)夠精确控制封裝層厚度，從而將(jiāng)CSP色溫偏差控制在非常窄的範圍，在芯片的五個出光面(miàn)實現保型貼合封裝，從而爲CSP封裝技術發(fā)展提供了有力支撐。另外膠膜材料已經(jīng)在Mini-LED、Mini-RGB等領域顯示出可靠并且簡單的封裝可行性。
(3)封裝材料的功能(néng)極緻化。封裝材料，無論是有機矽、環氧樹脂以及其二者結合的Hybrid材料，仍然在追求折射率提高、緻密分子結構抵抗“硫化”、耐高溫高電流條件的老化、耐藍光衰減、提升爲不同封裝界面(miàn)的粘結力等技術制高點上做不斷升級，随著(zhe)基礎材料和複合材料科學(xué)領域的探索研究和創新發(fā)展，廣大廠商必將(jiāng)爲LED封裝提供性能(néng)更加優越的封裝材料。
四、LED 封裝材料市場現狀及未來
中國(guó)大陸LED燈珠封裝樹脂市場需求大緻爲液态環氧材料100ton/月、固态EMC樹脂50ton/月、有機矽樹脂500ton/月。低端液态環氧樹脂市場價格約 RMB20-50/Kg、中端環氧樹脂EMC價格爲RMB200-400/Kg，高可靠性環氧樹脂EMC價格爲RMB500-1000/Kg；中低端液态有機矽樹脂市場價格約爲RMB100-500/Kg、高端有機矽材料根據性能(néng)不同而價格在RMB500-2000/Kg。LED封裝材料仍然呈國(guó)外品牌占據價值鏈高端、甚至長(cháng)期細分領先的局面(miàn)。随著(zhe)國(guó)内廠商不斷研發(fā)積累，國(guó)産替代及細分領先的材料近年不斷出現，價格及技術競争日趨白熱化。各市場細分的主要供應商見表5。
封裝材料的國(guó)産化一直是廣大國(guó)内民族品牌廠商的追求目标，也是國(guó)家02專項及大基金引導紅色半導體産業鏈的重要支撐點。然而半導體及LED封裝材料的特點決定了它的基礎研發(fā)時(shí)間長(cháng)、應用開(kāi)發(fā)投資大、替代競争風險高、改朝換代更依賴新技術推動的一個高技術、高風險、高競争的産業形态。封裝材料在封裝後(hòu)器件的總體成(chéng)本上一般比例不超過(guò)10%，但器件可靠性卻和封裝材料緊密相關。進(jìn)口替代雖事(shì)關中國(guó)半導體産業鏈的自主與發(fā)展，但在具體商業層面(miàn)，往往封裝用戶缺乏動力。新技術是新材料應用的助推器，但新技術被(bèi)市場認可需要相當長(cháng)期的培育和試錯，對(duì)材料企業的研發(fā)投入甚至經(jīng)營安全提出了巨大挑戰。
國(guó)産封裝材料近年的發(fā)展已經(jīng)取得不俗的成(chéng)績，相較10年前市場主流進(jìn)口材料價格，固态環氧樹脂已下降約50%、有機矽膠水價格下降得更多。國(guó)産材料已經(jīng)基本滿足通用器件的封裝要求。相信随著(zhe)國(guó)家半導體及光電産業的振興，封裝材料事(shì)業會(huì)迎來更新更快的發(fā)展。
來源 | 阿拉丁照明網
中大功率LED通常采用有機矽橡膠及樹脂做封裝材料，有機矽材料的Si-O鍵能(néng)比環氧樹脂骨架的C-C鍵能(néng)高，能(néng)夠保證材料抵抗藍光衰減。按折射率劃分，有機矽材料分爲1.41折射率的矽橡膠材料、1.46折射率的中折橡膠樹脂複合材料、1.52折射率(及以上)的矽樹脂材料。折射率的提高與有機矽分子骨架側鏈的苯基含量有關，苯基含量越高則折射率越高，高折射率封裝材料有利于LED的出光。
有機矽材料對(duì)比環氧樹脂材料的劣勢是其粘結力和“透氧率”。有機矽樹脂分子鏈缺乏極性分子基團，無法達到環氧樹脂的粘結強度；同時(shí)，有機矽材料分子鏈密度比環氧樹脂疏松，氧氣可以透過(guò)封裝層進(jìn)入芯片表層和金線焊點。
材料廠商不斷通過(guò)分子設計、增粘劑設計、環氧有機矽複合等技術改善有機矽封裝樹脂的粘結力和降低透氧率，道(dào)康甯(現DOW化學(xué))、信越化學(xué)、康美特、德邦先進(jìn)矽、慧谷等廠家的技術能(néng)力及産品市場占有率居領先地位。随著(zhe)倒裝芯片的興起(qǐ)，基于倒裝芯片的CSP封裝方式由于散熱結構好(hǎo)、出光效率高、色溫一緻性強等優點，在電視背光、車燈、閃光燈、智能(néng)及健康照明領域得到大量開(kāi)創性應用。CSP的概念是封裝後(hòu)LED燈珠的尺寸不超過(guò)裸芯片尺寸的1.14倍，因此，CSP封裝工藝和封裝材料與普通中大功率LED采用A、B雙組份矽膠混合熒光粉灌封或點膠的方式有所不同。已經(jīng)量産的CSP封裝多采用刷塗、噴粉、熒光膠膜貼合的封裝方式。特别值得一提的是熒光膠膜貼合封裝，預混并分散了熒光粉的熒光膠膜是基于有機矽樹脂的半固化可相變性質，也稱B-Stage。B-Stage的熒光膠膜在室溫下是固态膠膜，當封裝溫度達到相變臨界點時(shí)(通常是80-120°c)，膠膜由固态轉爲“粘流”狀态，在此狀态下進(jìn)行封裝貼合，最後(hòu)，經(jīng)高溫後(hòu)固化完成(chéng)封裝過(guò)程。熒光膠膜的材料優勢具有很多優點，例如:
(1)、熒光粉在膠膜中分散均一，室溫呈固态的膠膜可以保證熒光粉不沉降，實現封裝LED的光色均一性優良；
(2)、厚膜熒光膠膜(300-450um厚度)采用真空壓合工藝，借助壓合治具的精度，整版壓合厚度偏差可以控制在5um，對(duì)應色溫的偏差在±300K之内;薄膜熒光膜的加工厚度可實現±2um，對(duì)應CSP色溫偏差可控制在±200K;
(3)、薄膜熒光膠膜可以對(duì)裸芯片實施保型貼合，即緊貼芯片形成(chéng)50-70um厚的塗層。這(zhè)種(zhǒng)結構使CSP的出光各個方向(xiàng)更加均勻，并能(néng)消除傳統五面(miàn)出光CSP結構的邊角黃暈。
當前，高端照明有兩(liǎng)個市場熱點，一是歐美市場興起(qǐ)的色溫可調智能(néng)照明；二是發(fā)起(qǐ)自韓國(guó)的太陽光譜健康照明。色溫可調概念是燈具可以在控制系統調控下發(fā)出暖色模式2700K-3000K、冷色模式5700K-6000K和中間模式4500K-5000K色溫的光線。普通吸頂燈可以在燈條上間隔SMT不同色溫2835燈珠實現雙色溫照明，而燈泡、射燈、筒燈、商照等燈具必須在有限空間下集成(chéng)更多數量燈珠， 因此，尺寸更小的CSP是燈具設計的必選封裝方式。應用CSP的雙色溫封裝解決方案比較成(chéng)熟的有以下三種(zhǒng)：
(1)2835雙色溫模塊；
(2)暖色CSP+藍光裸芯片點熒光膠水的COB點陣模塊；
(3)暖色CSP+冷色CSP點透明膠的點陣COB模塊。
2835雙色溫模塊采用焊盤改裝的2835支架，在一粒燈珠中貼裝兩(liǎng)顆CSP1007，其中一顆是冷色、另一顆是暖色，然後(hòu)用透明有機矽膠水灌封保護。單顆CSP1007有0.5W和1W兩(liǎng)種(zhǒng)功率選擇，爲适應功率不同的散熱需求，2835支架反射杯材料可選用PPA材料對(duì)應0.5W功率，而使用PCT材料對(duì)應1W功率。2835雙色溫模塊的優勢是不改變燈具行業最熟悉的燈珠外形尺寸，下遊廠商容易接受CSP及雙色溫新技術的滲透。另外，僅貼裝兩(liǎng)顆CSP形成(chéng)一個雙色溫模塊，對(duì)于CSP的SMT貼裝過(guò)程是相對(duì)容易控制的，良品率也較高。但是，2835雙色溫模塊的不足之處是，對(duì)于高密度光源産品(如高端商照、舞台燈等)因模塊尺寸稍大，無法充分滿足設計要求。其他雙色溫模式都(dōu)是COB光源與CSP的結合産物。暖色CSP+藍光裸芯片方式，可以基本不改變傳統倒裝COB的基闆設計，節省成(chéng)本。但COB點熒光膠水需要較高的工程能(néng)力，才能(néng)保證色溫的一緻性。暖色CSP+冷色CSP方式，因相鄰的CSP混光設計，需要對(duì)COB基闆的焊盤重新布局，初期的設計摸索和基闆開(kāi)版投入較大。雖然兩(liǎng)顆CSP的成(chéng)本比裸芯片方式要高一些，但貼裝過(guò)程及後(hòu)面(miàn)的灌封透明膠水過(guò)程更易提升良品率。
今年，韓國(guó)首爾半導體在法蘭克福照明展發(fā)布了SUNLIKE太陽光譜CSP系列。該技術采用UV芯片激發(fā)R、G、B三種(zhǒng)熒光粉獲得近似太陽光譜的封裝形式，同時(shí)，使不健康的藍光的比例進(jìn)一步減少。國(guó)内廠商開(kāi)發(fā)的全光譜健康照明，基本采用藍光芯片激發(fā)R、G、Y熒光粉方式，雖然藍光與綠光光譜之間仍有不連續的“窪地”，但相較傳統白光LED已改善明顯。還(hái)有一些廠商開(kāi)發(fā)全光譜芯片與紅外芯片結合的模塊，使 LED冷光源有了自然光的溫暖感覺。無論SUNLIKE還(hái)是全光譜芯片，因爲熒光粉配比高，且小粒徑紅粉大量應用，傳統點膠封裝LED方式幾乎無法滿足這(zhè)種(zhǒng)封裝要求。熒光膠膜法制備CSP，可以針對(duì)高熒光粉比例配方，确保其良好(hǎo)分散及避免沉降，所以，當前健康照明的封裝開(kāi)發(fā)都(dōu)集中在CSP方式。
EMC支架是中功率LED器件的能(néng)力放大器，對(duì)比傳統熱塑性塑料PPA和PCT的支架，EMC支架由耐高溫環氧樹脂添加反射填料及白色填料的組成(chéng)。熱固性環氧樹脂複合物的高溫尺寸穩定性比熱塑性塑料強，且樹脂耐黃變能(néng)力更爲突出。特别是環氧樹脂界面(miàn)的極性基團豐富，便于和有機矽材料形成(chéng)強有力的粘合界面(miàn)而确保回流焊不分層。因此，1W以上的LED封裝傾向(xiàng)使用EMC支架。日本日立化成(chéng)、日東電工、松下電工是白色EMC支架材料的壟斷廠商。國(guó)内廠商雖然也不斷立項攻關，但在樹脂高溫黃變、反射效果、點膠後(hòu)爬膠等細節上尚待完善。
無機材料一方面(miàn)是應用于耐受UV、激光LED的封裝需求，另一方面(miàn)是與熒光粉共燒制成(chéng)熒光無機材料。混合熒光粉共燒制的陶瓷或玻璃熒光片的制造成(chéng)本仍高居不下，且調色制樣(yàng)的工程周期較長(cháng)，産品更适合标準化的LED色溫應用。
三、LED 封裝材料技術發(fā)展趨勢
随著(zhe)LED在照明、信号、傳感器、通訊領域的應用發(fā)展，LED的封裝技術方向(xiàng)出現“集成(chéng)化”趨勢：
(1)由單顆獨立封裝結構向(xiàng)集成(chéng)封裝結構轉變。近幾年成(chéng)熟的COB封裝方式就(jiù)是代表産品。“積少成(chéng)多”的大面(miàn)積面(miàn)陣光源使用數量巨大的小功率芯片，通過(guò)陣列方式獲得大功率成(chéng)品。陶瓷基闆或鋁基闆協助芯片陣列散熱，減少了對(duì)傳統複雜鑄鋁翅片散熱結構的依賴，燈具可以做得更薄。最近興起(qǐ)的“Mini”之風，實際上是集成(chéng)封裝的同義詞。Mini-LED的出現使LCD屏與OELD在中小尺寸的競争出現變數。Mini-RGB將(jiāng)加速LED屏向(xiàng)家庭TV的滲透。
(2)封裝工藝向(xiàng)集成(chéng)化轉軌。傳統的封裝工藝以單顆燈珠形态爲特征，從開(kāi)始的固晶打線，到灌封，整個過(guò)程都(dōu)可以看到獨立的單顆燈珠。以CSP引導的白光芯片革命，不隻是最終LED封裝産品的形态變化，其封裝過(guò)程更是以集成(chéng)陣列芯片、統一封裝、最後(hòu)切割成(chéng)單顆産品爲特征的。這(zhè)一技術正向(xiàng)晶圓制造的産業鏈上方滲透，垂直芯片wafer Level制程的白光芯片已經(jīng)在三安光電量産。倒裝芯片CSP工藝的的陣列置晶過(guò)程如果與晶圓廠龐大的分光置晶産能(néng)結合，將(jiāng)是LED整個産業鏈的分工革命。
(3)照明、傳感、通訊、控制的功能(néng)集成(chéng)化發(fā)展。Lifi技術、DOB技術、Mini-RGB技術等催動在基闆上(包括基闆背面(miàn))完成(chéng)不僅包括照明的其他複合功能(néng)與控制功能(néng)。系統集成(chéng)廠商的産業鏈定位同時(shí)向(xiàng)傳統的燈珠封裝及終端應用延伸。
(1)爲提高LED封裝材料的綜合性能(néng)，通過(guò)引入無機納米材料或者透明材料等制備有機/無機複合材料，例如通過(guò)特殊工藝制備出含有熒光粉的有機矽熒光材料，含有與封裝材料相同折射率、不影響透明透光的無機物填充的有機矽或環氧複合材料。這(zhè)些複合材料不僅能(néng)有效地提高封裝材料的光學(xué)性能(néng)，還(hái)能(néng)一定程度上增強材料的力學(xué)和熱性能(néng)、提高LED發(fā)光性能(néng)。
(2)适應集成(chéng)封裝工藝的固态薄膜封裝材料。例如制造白光芯片CSP的B-Stage熒光膠膜，利用其室溫爲固态膠膜的特性，保證熒光粉在膠膜中分散均一，長(cháng)期儲存也不會(huì)發(fā)生熒光粉沉降的問題，實現封裝LED光色均一的目的。特别是，這(zhè)種(zhǒng)熒光膠膜通過(guò)封裝工藝能(néng)夠精确控制封裝層厚度，從而將(jiāng)CSP色溫偏差控制在非常窄的範圍，在芯片的五個出光面(miàn)實現保型貼合封裝，從而爲CSP封裝技術發(fā)展提供了有力支撐。另外膠膜材料已經(jīng)在Mini-LED、Mini-RGB等領域顯示出可靠并且簡單的封裝可行性。
(3)封裝材料的功能(néng)極緻化。封裝材料，無論是有機矽、環氧樹脂以及其二者結合的Hybrid材料，仍然在追求折射率提高、緻密分子結構抵抗“硫化”、耐高溫高電流條件的老化、耐藍光衰減、提升爲不同封裝界面(miàn)的粘結力等技術制高點上做不斷升級，随著(zhe)基礎材料和複合材料科學(xué)領域的探索研究和創新發(fā)展，廣大廠商必將(jiāng)爲LED封裝提供性能(néng)更加優越的封裝材料。
中國(guó)大陸LED燈珠封裝樹脂市場需求大緻爲液态環氧材料100ton/月、固态EMC樹脂50ton/月、有機矽樹脂500ton/月。低端液态環氧樹脂市場價格約 RMB20-50/Kg、中端環氧樹脂EMC價格爲RMB200-400/Kg，高可靠性環氧樹脂EMC價格爲RMB500-1000/Kg；中低端液态有機矽樹脂市場價格約爲RMB100-500/Kg、高端有機矽材料根據性能(néng)不同而價格在RMB500-2000/Kg。LED封裝材料仍然呈國(guó)外品牌占據價值鏈高端、甚至長(cháng)期細分領先的局面(miàn)。随著(zhe)國(guó)内廠商不斷研發(fā)積累，國(guó)産替代及細分領先的材料近年不斷出現，價格及技術競争日趨白熱化。各市場細分的主要供應商見表5。
封裝材料的國(guó)産化一直是廣大國(guó)内民族品牌廠商的追求目标，也是國(guó)家02專項及大基金引導紅色半導體産業鏈的重要支撐點。然而半導體及LED封裝材料的特點決定了它的基礎研發(fā)時(shí)間長(cháng)、應用開(kāi)發(fā)投資大、替代競争風險高、改朝換代更依賴新技術推動的一個高技術、高風險、高競争的産業形态。封裝材料在封裝後(hòu)器件的總體成(chéng)本上一般比例不超過(guò)10%，但器件可靠性卻和封裝材料緊密相關。進(jìn)口替代雖事(shì)關中國(guó)半導體産業鏈的自主與發(fā)展，但在具體商業層面(miàn)，往往封裝用戶缺乏動力。新技術是新材料應用的助推器，但新技術被(bèi)市場認可需要相當長(cháng)期的培育和試錯，對(duì)材料企業的研發(fā)投入甚至經(jīng)營安全提出了巨大挑戰。
國(guó)産封裝材料近年的發(fā)展已經(jīng)取得不俗的成(chéng)績，相較10年前市場主流進(jìn)口材料價格，固态環氧樹脂已下降約50%、有機矽膠水價格下降得更多。國(guó)産材料已經(jīng)基本滿足通用器件的封裝要求。相信随著(zhe)國(guó)家半導體及光電産業的振興，封裝材料事(shì)業會(huì)迎來更新更快的發(fā)展。
來源 | 阿拉丁照明網
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