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倒装芯片仍有部分技术难题亟待解决

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-02-04  浏览次数:5152   状态:状态
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展会说明

芯片市场的竞争从来都不缺少话题,如果说正装芯片是国民党正规军,倒装芯片技术的异军突起就像擅长打游击战的解放军。其散热性能好、光效高、适用大功率、尺寸小等优势让众多芯片企业押宝倒装芯片技术。
 

倒装芯片仍有部分技术难题亟待解决 
 

但在LED行业内任何风吹草动都有可能演变成一场唇枪舌战,倒装芯片技术在封装上遇阻以及良率低等难题就饱受行业内人士诟病。

 

就此,LED照明世界记者经采访华灿光电股份有限公司(以下简称“华灿光电”)副总裁兼研发部经理王江波获知:“倒装芯片的良率上,某些技术方案能做到跟传统芯片的良率是一致的,或者说基本一致。”

 

同时晶元光电股份有限公司(以下简称“晶元光电”)市场行销中心处长陆宏远向LED照明世界记者表示:“在芯片良率上,就倒装芯片跟正装芯片而言,芯片厂商的良率不会有太大差别。即便倒装芯片工艺复杂良率会低一点,但是不会低太多,反而是在封装厂封装的过程中,设备问题以及封装倒装芯片的技术不成熟,在封装部分良率可能会损失比较多。”

 

但部分做芯片封装的中小企业直言,LED芯片厂商推出的大部分倒装芯片,在后期加工中要采用价格高达上百万人民币的共晶焊设备,给中小封装厂带来一定压力。投入成本的高昂也直接影响倒装芯片价格居高难下,更不利于市场推广。

 

芯片厂商要想获得更高的芯片市场份额,还要在倒装芯片制造工艺上考虑到封装厂的封装难度,做出更有利于封装的产品,以求达到提升良率的同时减少成本。

 

倒装芯片技术优势凸显仍有局限

 

现在芯片有一个发展趋势就是倒装芯片。

 

倒装芯片饱和电流高,电流增加以后相对亮度上可以持续到2安培才饱和,但是一般的芯片在1安培时就饱和了。在亮度、电流增加的时候VF是越低越好,倒装芯片的VF是最低的。综合亮度跟VF,它的亮度饱和度高VF又比较低,因此它的Droop现象是最少的。

 

倒装芯片的特性之一,是应用在高电流下,可以很好地展现出它的优势。

 

在相同1000lm输出情况下,倒装芯片成本只有正装芯片成本的一半。优势在于倒装芯片有一个非常好的热传导,热和光获得分离促使热可以往基板下很好地去传导,同时无遮挡的去提取光。倒装芯片不需要打金线,降低了封装成本,有利于进一步进行集成的研究。

 

目前倒装芯片的诸多优势已被业界芯片大佬所认同,但各家有各家的制造工艺,王江波分析说:“目前飞利浦公司倒装芯片与基板焊接采用植金球的方式来焊接,这种技术承接于IC,可靠性很好但成本比较高。后来科锐采用共晶焊工艺,在保证可靠性的同时降低了设备投入和工艺复杂度。”

 

“近期出现了很多新的焊接方式,比如点锡膏,在芯片上点锡膏后,通过回流焊和基板连接;还有一种是刷锡膏,使用印刷技术在基板上涂覆一层锡膏,再通过回流焊将芯片焊接到基板。相对于传统的植金球技术,这些新的技术采用锡膏代替黄金作为焊接材料,在保证一定可靠性的同时大大节省了成本。”

 

不论是从光效、散热还是焊接工艺上,倒装芯片技术的日趋成熟看似有取代正装芯片江湖地位的端倪,其实不然。从性价比来看,在一般低电流状况下正装芯片性价比高,倒装芯片并不适用在低电流环境中,必须在高电流状况下,才能显现出倒装芯片超越正装芯片的性价比。

 

陆宏远表示:“倒装芯片技术上还是有局限性。”

 

矛盾聚焦封装工艺难题

 

当前市场上对倒装芯片本身的可靠性要求愈发严格。但倒装芯片在芯片制备、封装的过程中,要经历芯片裂片、分选、扩晶、固晶等各个环节,这对芯片厂跟封装厂自身的实力是一个巨大的考验。

 

东莞市星航光电科技有限公司(以下简称“星航光电”)总经理苏星光透露:“其实倒装芯片技术现在已经很成熟了,就价格方面是我们考虑的重中之重。设备购置成本高,成品不良率也高。像我们做封装的中小型厂商实在是难以跨入倒装芯片封装领域。”

 

封装厂的考量也不无道理,相对于正装芯片,倒装芯片工艺复杂,良率低,从而抬高整体造价是不争的事实。

 

但陆宏远一针见血指明问题所在,他说:“目前芯片怎么设计是一个重点,但封装厂的技术水平也很重要。技术、资金较强的企业会自己找设备做研发把倒装芯片封装好,技术、资金比较弱的企业就没有办法参与到倒装芯片的封装。”

 

“行业内的普遍难题在怎样去封装倒装芯片,最稳当的技术当然是共晶焊的方式,但设备贵、机台贵、速度也慢,影响整个倒装芯片在市场的普及。另外用回流焊的方式,速度快且一般封装厂现有的固晶机台就可以利用,但仍有精准度不高,良率损失大,效果不好的弊端。”

 

为了让倒装芯片在市场上有很好的普及,如果能找到用回流焊的方式做封装,将不会有太大困扰。

 

可是王江波提到,近期出现的用锡膏代替黄金作为材料的焊接方式,同样也使用了回流焊工艺,却容易造成锡膏溢到芯片侧面,产生漏电、良率不高的后果。

 

当前倒装芯片应用的最大问题就是如何优化倒装芯片与封装段的工艺契合星航光电苏星光也说过,芯片厂如果能跟封装厂有一个很好的联合,才能更快将成品价格降下来。

 

市场上能大规模出货倒装芯片的企业并不多,因此抗衡正装芯片市场地位还需芯片企业与封装企业之间真正达成共赢的合作局面,王江波就提到:“芯片企业在生产倒装芯片时,最主要的还是配合封装企业来提高芯片封装的良率和可靠性,随着良率和可靠性的提升,市场会逐渐成熟;同时通过外延和芯片技术的不断优化,进一步提升倒装芯片的光效,尤其是超电流使用下的光效。”

 

芯片企业技术革新助力市场推广

 

为了更好地助力倒装芯片市场的推广,芯片大厂从自身技术上改革,避免了封装厂采用共晶焊工艺,花费高昂成本购置共晶机、裂片机等生产设备。

 

像台湾具代表性的芯片企业晶元光电、新世纪光电已颇具前瞻性地推出利于封装的倒装芯片。

 

晶元光电的倒装芯片已经改良到第三代,现在改良的倒装芯片Droop更低,另外一个优点就是更利于封装,正因为晶元光电的倒装芯片做的是PN同等大,提高了封装厂在封装时的良率。

 

而新世纪光电目前的倒装芯片AT CHIP已开发出AT2020、AT2040、AT3838、AT4545、AT5555从小到大的倒装尺寸,AT CHIP最大的优势是透过芯片设计,使业者采用一般的回流焊设备即可进行封装。

 

大陆芯片厂商也不甘示弱,在倒装芯片工艺制造上像华灿光电就采用了新的技术制备方案,与下游的封装企业紧密配合,利用华灿光电倒装芯片拥有独特的反光和侧面保护技术,工艺制程简单,性能稳定,在客户端采用锡膏作为焊料的条件下,封装良率能够和传统的植金球和共晶焊的方式相媲美,成本大大降低。

 

倒装芯片技术比较成熟的德豪润达除了推出的新一代天狼星倒装芯片,除了具有更高的光效以及更持久的稳定性以外,该芯片还拥有高亮度、低正向电压,高达1A/mm²的驱动电流,124LM/W的高光效,低热阻,高可靠性能。其“北极光”1ALED照明级高驱动电流倒装芯片,除了单点光通量高,同时可使用易封装的回流焊工艺。

 

芯片市场风云诡谲,每一项新工艺的发展都取决于市场的反响,不被市场广泛认可也将“命不久矣”。如果芯片大厂生产出来的产品只能供一家封装厂进行后续封装,将难以加快倒装芯片占领市场份额的进度。

 

王江波为此对LED照明世界记者总结:“倒装芯片技术上相对于正装芯片,工艺更为复杂,良率也稍低,造成倒装芯片的整个成本偏高。但是目前用于倒装芯片的设备很多可以与传统正装工艺共用,专门设备投入并不会增加很多。随着倒装LED技术的进步,良率会越来越高,成本也会越来越低,相信随着市场需求量的增大,整个倒装芯片成本也会进一步降低。”

 

芯片厂商们技术上的不断完善正是顺应了市场发展规律,倒装芯片要想真正成为芯片市场霸主,除了克服封装工艺上的难题,还要解决在低电流环境中性价比不高的局限性。


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