LED產業朝價值創新之路前進(下)

 

刊登日期:2014/9/26
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1. Flip Chip LED 躍升亞洲廠商新寵
覆晶( Flip Chip )的概念源自於半導體產業,並在該產業發展成熟。所謂覆晶結構,如圖四所示,即是將傳統的元件反置,並在 p型電極上方製作反射率較高的反射層,藉以將原先從元件上方發出的光線從元件其他的發光角度導出,而由藍寶石基板端緣取光。此結構的 LED元件優點包括光量輸出,較傳統式多出兩倍左右,而且可直接藉由電極/凸塊與封裝結構中的散熱結構直接接觸,大幅提升散熱效果,同時免除打線、導線架等製程,又可以高電流驅動,對業者而言,其 CP( Cost and Performance )值相當高。

最重要的是,此結構的 LED元件搭配「無封裝」製程後,可以省去 Level-1 的封裝製程,直接在 Level-0 中完成封裝作業,交貨給客戶。對急於尋求「降低成本」的 LED晶片廠而言,是一種創新商業運作模式(雖此無封裝技術在半導體發展相對成熟,但並非新技術),而成為近期亞洲LED廠商競相投入的重點項目。

有別於亞洲業者以傳統水平結構的中、小功率LED為主要出貨形式,歐美系業者如 Philips Lumileds、Osram 及 Cree 對於 Flip Chip 結構的高功率 LED 研發投入時間較早、技術含量及專利佈局較具有優勢,並以銷售照明應用為主的產品,使得亞洲業者不易進入這塊市場。然而,韓國三星因率先將 Flip Chip LED 導入電視背光應用,拉動市場需求,使得過去亞洲廠商一直周旋於垂直( Vertical )及覆晶結構技術的情況有所改變。


圖四、覆晶LED結構

2. CSP提供中/高功率封裝型態新選擇
CSP技術源自於半導體產業,其發展主因是為了縮小封裝體積、改善散熱問題,並提升晶片可靠度。CSP型態的 LED封裝尺寸與 LED晶片相近(封裝大小約為晶片面積 1.2倍),可搭配採用傳統水平結構晶片、覆晶結構晶片(圖六),或者是垂直式晶片,端看應用產品需求而決定;其優勢包括光輸出密度高、體積小、易於進行光學設計等,對於應用在照明產品上,不但能提升 LED的混光和二次光學設計彈性,同時產品 CP值也相當具競爭優勢。

與無封裝結構相較,CSP可採用的晶片型式選擇多,包括 Flip Chip、Thin-GaN、TFFC( Thin-Film Flip Chip )、傳統水平式 Face up 結構也可行,只是封裝尺寸會較其它晶片大一些;而無封裝則需採用Flip Chip晶片。在突波發光角度而言,CSP依透鏡設計角度而定,但無封裝因不需透鏡,本身發光角度就很廣,約 140˚~160˚左右。防護及導熱基板上 CSP封裝結構皆有,但無封裝型態則沒有。另外,就發光角度而言,CSP依透鏡設計角度而定,但無封裝因不需透鏡,本身發光角度就很廣,約 140˚~160˚左右。


圖七、日本東芝推出全世界最小的CSP LED

3. EMC封裝反射材料需求浮現
過去幾年中,液晶面板背光源一直扮演推動 LED產業持續成長的重要推手。2013年韓系廠商因成本考量,開始推出低成本直下式背光設計新機種,導入高功率 LED,使散熱需求較中、低功率 LED為高,向來用於傳統 SMD( Surface Mount Devices )封裝型式的熱塑型反射材料 PPA( Polyphthalamide ),無法滿足產品需求,因此,業者開始導入……以上內容為重點摘錄,如欲詳全文請見原文。

作者:郭子菱/工研院電光所
本文節錄自「工業材料雜誌333期」,更多資料請見:https://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=17098


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