2012年新春才剛開始，國際上各科技廠家已迫不急待為放眼全球的客戶推出最夯、最新的科技新品與新技術。一年一度在東京由Reed Exhibitions Japan Ltd.公司所舉辦的第四屆次世代照明技術展-4th LED/OLED Lighting Technology於今天起(1月18日)一連三天為2012年的全球照明產業揭開一連串精彩可期的技術新知與產品資訊，同期展出的還包括亞洲最大規模電子技術展41th NEPCON JAPAN以及汽車電子技術展AUTOMOTIVE WORLD 2012，展出內容橫跨照明、電路板、IC封裝、汽車電子等產業領域，另外搭配上由國際級業界領袖主講的專門技術研討會，此展覽的組成兼具廣度與深度，為參訪者帶來新的產業視野及趨勢，本社編輯群一連三天將在日本東京透過現場參訪及各項專門技術研討會的參與，為台灣讀者帶來現場最新的一手資訊。
LIGHTING JAPAN 開幕儀式展現國際化
今年次世代照明技術展在東京BIG SIGHT西館舉行，展出內容除了從材料/元件、裝置、製造設備到照明燈具等所有與LED/OLED照明相關之產品及技術外，還新增設散熱對策區、照明控制、LED晶片製造及安裝等四區，來自全球15個國家總共440家廠家參展，再次突破往年的記錄，從參觀會場中川流不息的人潮看來，此次的參與人數將可能再創新高。主辦單位為突顯展場國際化及促進產業人士的深度交流，在開幕儀式中特別邀請數十位全球知名業界領袖進行剪綵儀式，除了日本大廠PANASONIC、TOSHIBA、NEC LIGHTING、ENDO LIGHTING及歐美大廠PHILIPS LIGHTING、OSRAM、CREE外，中國、韓國及台灣總共19家公司亦應邀參與，其中台灣LED大廠晶電李秉傑董事長與億光葉寅夫董事長皆親自到場，可見對此展的重視。另外值得一提的是，主辦單位特別在18日晚上舉辦盛大的Welcoming Party，讓業界人士與全球知名大廠總裁及產業界重要人士做進一步的討論與接觸，在輕鬆的氣氛中拉近彼此的距離，實為一個交流的好機會。
圖一、第四屆Lighting Japan 開幕儀式，晶電李秉傑董事長(後排左二)與億光葉寅夫董事長(後排右一)皆應邀出席剪綵
圖二、第四屆Lighting Japan 開幕儀式，台灣億光葉寅夫董事長正向與會來賓致意
Lighting基調演講對焦照明大廠的企業戰略
在基調演講中，歐洲傳統照明的兩大廠商PHILIPS及OSRAM AG，雖然對於全球LED照明取代傳統照明的年成長率及市場規模金額略有不同，但都是朝正向成長。飛利浦認為2011到2015之年成長率約有5~7%，到了2015年LED照明的滲透率預估達約45%。而兩家公司的LED產品均強調從元件端、模組到照明、系統控制全系列，且LED照明產品除了多樣性/複雜性之外，由於LED可調光特性，兩家大廠均提出可遠端控制及光環境人因照明等未來方向。以飛利浦的醫院病房為例，利用LED照明調整病房白天與夜晚的不同光環境模擬自然光源，可以有效幫助病人改善睡眠，提高治癒率。而OSRAM AG則提出SSL開發的策略，如下圖所示，目前是以開發高效能、高可靠度的照明產品為主，而未來的走向則以設計及遠端控制等為目標。
圖三、OSRAM AG對於固態照明的開發策略
在日本方面，今年邀請的是東芝照明這家傳統照明大廠進行發表，由於東北大地震後節電的需求，促進了日本LED照明的普及化，日本政府政策希望在2020年照明完全由LED照明取代，而對東芝照明而言，除了LED照明普及化的議題之外，如何將公司產品在傳統照明與LED照明產品之間做個平衡及轉換，亦是其挑戰的課題，另外，也如同前兩家歐洲的公司一樣，在未來LED照明技術上，同一空間內光環境的可調控化及客製化等，亦是東芝照明未來開發重點。
日本LED家庭照明準備好了!
日本企業裝設LED節能燈具已經是具有實質的經濟效益，而且在2012年的一些新建案方面，包括震災後的新建案，都會以LED照明為主要考量，AEON（JUSCO）等許多商場都已經大幅置換LED燈具並與現行螢光燈管的改善並行使用，包括燈管的反射改善與燈管的縮短，除了電力損耗外，空調與新鮮食品的保鮮問題（UV光）也是要加入整體效益的考量重點。LED燈具產品線幾乎已經完全可以隨照明設計放在賣場的各個角落，投資回收期約在2-3年，決勝的戰場在每個家庭，日本各大3C賣場已經大量出現家庭用燈具（圖），且100%都是LED直下光式加上一塊PC為材質的光擴散罩，總光通量小於2000lm，利用導光板的側光式所做的燈具已經差不多陣亡，原因在於防火過不了（壓克力）、光效能與昂貴的價格。
在討論LED燈具照明的同時，在照明控制方面，除了調光（基本）與智慧（附加）的電子控制外，每個廠商都在討論光量與配光的控制技術，如何最佳化使用LED燈具是進入家庭的重要關鍵之一，新的設計思維會開啟更多先進照明的需求。
圖四、LED家庭用燈具
最新的LED/OLED市場趨勢與應用實證
在“Latest Marketing Trends and Applications of LED/OLED Lighting”演講中，AEON Retail公司建設本部的日下雅之店鋪企劃部長分享AEON安裝LED照明的實際案例研究，AEON為日本一個大型連鎖百貨商店，因為節能減碳的議題，在2005年制訂中期目標降低地球暖化問題，再加上今年3月日本東北大地震所引發的節電需求，介紹其品川seaside店鋪食品賣場導入LED照明達到節電的案例，同時其全國 AEON集團約1130個店鋪預計在今年(2012)完成全部LED照明，預計可以為整個集團省下15%的用電量，節省約5663百萬日圓。其次，飛利浦Laura Ashton從”A Passion for Innovation”來介紹飛利浦公司的實際佈設LED情況。飛利浦公司的營業項目，主要分成健康照顧產品 (40%)、照明(34%)及消費性家電(26%)，其創新的觀念來自於people focused、partners in innovation及meaningful solution三個方面。身為傳統照明大廠，對於LED照明所強調的差異化，來自於快速都市化所產生之livable cities的觀念，除了節能省電之外，美化環境也是LED照明的重點，因此其舉出世界各大城市運用其LED照明技術同時成為景點的案例，例如紐西蘭的Christchurch機場、新加坡的Flyer及英國的Birmingham兒童醫院等等。在OLED方面則預計在未來3~8年之間會有各式產品逐漸開發在可撓曲、透明化、鏡面化及大面積化等應用上，飛利浦的OLED已有商品化應用，其中一個案例即在台北的某家飯店，運用OLED作為牆面照明及裝飾。
在固態照明的市場趨勢方面，野村總合研究所的前原孝章說明LED發光效能的技術，在2011年已經超過120 lm/W，目前日本LED照明市場，主要是在辦公室及店面照明，其次才為住宅用照明，特用照明則仍佔少數，如下圖所示。至於其他各國，則會因為區域及基礎建設的差異，而對於LED照明需有不同的考量。
圖五、日本照明市場規模(Source: NRI)
從 IC Packaging Technology Expo 2012看高性能半導體封裝材料技術
在這三天的時間裡除了有世界知名的半導體大廠，Sumsung、Amkor等參與外，主辦公司Reed Exhibitions Japan有鑑於日本半導體產業近些年逐漸向國外，尤其是東南亞區域遷移，本土許多中小企業急需進行海外商業拓展的機會，在展場中設計與招攬了80多家技術精良的中小企業參與此一盛會，並介紹自己的技術與產品。另外，主辦單位亦邀請了Sumitimo Bakelite、NAMICS、Hitachi Chemical以及Sony Chemcial的資深研發主管分別針對未來高密度、大尺寸以及薄型複雜構裝半導體構裝用封裝材料的技術發展挑戰和解決之道提出了各家看法。
Sumitomo Bakelite的演講題目是Technical trend for the latest molding compound for semiconductor，主要的技術著眼點在未來打線式半導體構裝不僅導線會愈來愈細長、構型愈薄型化，導線的種類也會由金線向銅線變化。而銅在本質上就比金不安定、易變化，傳統構裝技術和模封材料已無法滿足這樣的構裝產品信賴性需求。然而，與以往非常不同的是，Sumitomo Bakelite一開始並不是從如何提昇模封材料特性著手，而是先詳細介紹分析了打線製程/參數對構裝信賴性影響的重要性以及彼此之間相互關聯性。
圖六、打線製程與半導體構裝要因分析
接著Sumitomo Bakelite以16p SOP構裝進行一系列打線參數評估實驗，EFP時間、導線組成以及Al-pad厚度等，找出最佳組合後才進行模封材料技術開發。
圖 七、打線參數評估實驗
演講中Sumitomo Bakelite清楚地提出了pH值和Cl-濃度是影響構裝HAST信賴性的主要因素這一論點。並指出傳統固態模封材料由於其硬化劑為較酸性的phenolic compound，且環氧樹脂也含有數十ppm之Cl-，當導線是較不安定的銅細線，材料的吸濕性又不夠低時，非常容易產生酸性液體/不純物而造成腐蝕斷裂問題的發生。因此，開發新型硬化劑和高純度環氧樹脂是目前高信賴性半導體封裝材料重要發展課題。
圖八、 pH與Cl-的HAST-MTTF實驗評估
日本Underfill封裝材料主要製造商NAMICS以Current State for Underfill Materials為題，針對高密度覆晶構裝或是3DIC覆晶構裝用封裝材料課題介紹了該公司的技術發展概念。與Sumitomo Bakelite研發手法極為相似，MAMICS公司是利用模擬分析方法，針對兩種不同構裝型式覆晶載具，探討封裝材料模數、Tg、熱膨脹係數等材料特對構裝翹曲、Bump strain和封裝材料自身破裂影響趨勢，找出low bump strain和low warpage以及high S-S curve area是未來覆晶封裝的技術開發主軸。
圖九、覆晶封裝構型模擬分析
在堆疊式覆晶封裝用underfill 材料開發上，NAMICS是結合真空輔助底部填充製程/設備(Vacuum assist capillary underfill，簡稱VCUF)開發了具高產速、void-free封裝技術。
圖十、真空輔助底部填充封裝製程
固然，真空輔助底部填充製程由於其製程壓差參數設計可以輔肋封裝材料均勻填充至非常細間隙的覆晶構裝底部，特別是晶片邊緣的角落，更可以用壓差將空洞消除，因而提高信賴性，但也由於封裝時的高度真空環境，封裝材料如果存有濕氣或是揮發物，就會比傳統點膠製程更容易產生氣泡，而導致覆晶封裝的失敗率提高。所以NAMICS也非常強調未來應開發高純度環氧樹脂和低吸濕硬化劑材料技術。
Hitachi Chemical則是由其基磐研究所的研發主任針對Thermal conductive polymer technology介紹了日立化成新型LCP 環氧樹脂技術。日立化成主要的材料設計概念是如果單純添加高導熱性粉體，會造成材料加工性劣化和成本過高的問題，所以要從如何提昇高分子基材導熱特性來著手。日立化成也利用Bruggeman model1計算分析了高導熱高分子對混成材料導熱增益性，發現只要基材的導熱係數從原來的0.2W/mk提高到0.4W/mk，就可以大幅增益混成材料的導熱性。
圖十一、基材導熱性提昇之增益性分析
日立化成於是開發了LCP環氧樹脂，藉由環氧樹脂主鏈結構設計與加工製程參數調控混成材料的morphology，開發出傳熱介電係數高於5.5W/mK之高導熱薄膜材料。目前日立化成已將此系列材料應用在LED、IGBT和CPU等半導體構裝產品上。
圖十二、高導熱基材設計構想圖
這場研討會說明日本封裝材料廠商研發方法已非常強調事先的模擬分析和構裝驗證評估，且都是公司內部完成整套相關工作，以利技術資料的建置完備性。另外，各大材料廠商從不同的構裝需求，不約而同的提出新型硬化劑和高純度樹脂技術開發的必要性。然而，真空輔助底部填充製程似乎已成為複雜構型構裝產品封裝製程選項之一，未來應注意此製程與真空固態模封製程技術的發展變化。
這場匯聚照明、封裝/構裝、車用電子業界的年度盛會正在日本東京有明國際展覽會場熱鬧展開，更多深入而精彩的內容，敬請鎖定材料世界網。
以上是材料世界網/工業材料雜誌編輯室李巡天/黃淑禎/趙志強/康靜怡來自東京LIGHTING JAPAN & NEPCON JAPAN & AUTOMOTIVE WORLD 2012現場的Live 報導。
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