倒裝焊大功率LED芯片、高壓芯片和芯片級模組技術——2017神燈獎申報技術

項目名稱：

倒裝焊大功率LED芯片、高壓芯片和芯片級模組技術

申報單位：

廣東晶科電子股份有限公司

綜合介紹或申報理由：

傳統的光源集成是通過金屬基板上的布線將多個光源連接在一起（DOB）。這樣對多光源的電壓、光色等性能的一致性上有很高的要求，不利于燈具成品的良率、穩定性；而且體積過大，不利于光源的二次配光。集成的大功率模組產品將多顆LED芯片集成在一起進行封裝，解決了上述的DOB光源集成存在的問題。 2 / 10 但傳統的正裝多芯片模組集成是將多顆正裝芯片通過固晶膠固定在基板表面，再通過金線將多顆芯片連接起來。由于產品中存在大量的金線，其斷金線失效的風險很高，可靠性差。通過倒裝芯片形成的大功率集成模組，將實現內部無金線互聯的模組，可靠性顯著提高。

主要技術參數：

晶科電子通過自主創新，實現了具有自主知識產權的1W藍光LED芯片，尺寸為1.1mm×1.1mm，在350mA電流驅動下，實現正向電壓Vf在2.8~3.2V，封裝后白光效率達到138lm/W；1W倒裝HV-LED芯片尺寸為1.1mm×1.1mm，在20mA電流驅動下，正向電壓48~52V，白光效率達到110lm/W；完成了倒裝大功率5W、10W模組芯片，實現內部無金線互聯，更高功率數可按照需要進行定制。

與國內外同類產品或同類技術的比較情況：

倒裝焊的芯片技術，與傳統的正裝及垂直結構相比，散熱能力好、易實現大尺寸、高功率、高亮度、易實現超大功率芯片光源，代表企業僅有PHILIPS Lumileds、晶科電子。正裝技術路線工藝簡單、價格便宜，但需金線連接，可靠性較差，且藍寶石襯底散熱能力差，難以實現大尺寸和高功率化，代表企業Nichia、Epistar、Bridgelux，正裝技術路線比較適合中小功率的LED芯片。垂直技術路線的芯片散熱能力好、易實現大尺寸和高亮度，但仍要打金線連接，且工藝成本高，代表企業SemiLeds、Cree。 隨著市場的發展，大功率LED芯片逐漸趨于采用倒裝和垂直工藝，但倒裝技術逐漸成為市場的熱點，客戶越來越接受。國際上，2012年Cree、Lumileds、Osram量產的1W大功率白光LED光效為100-140lm/W，臺灣Epistar量產的1W大功率LED效率為100-130lm/W。在高壓LED產品方面，臺灣Epistar、韓國三星和首爾半導體開發HV-LED， 其發光效率也接近100-120 lm/W。

經濟評價分析：

產業化及產品應用：晶科電子已經建立了倒裝的130lm/W芯片，高壓LED（HV-LED）和芯片級模組產業化基地，形成了年產能9KK大規模生產線，同時，引進高素質人才的加入，保持晶科電子（廣州）有限公司的持續技術開發能力，研發團隊長期致力于大功率藍光LED芯片、模組等研究，以國內國際半導體照明市場發展為導向進行應用開發，并與下游及應用端用戶保持緊密聯系，建立了良好的產品信息交流平臺，晶科電子同時針對高端客戶進行特殊定制開發，滿足客戶不同市場應用的各種需要。本項目大功率LED芯片、高壓芯片和芯片級模組，可根據具體燈具的使用要求應用于室內照明和室外照明，室內照明包括筒燈、射燈、球泡燈、天花燈等燈具，室外照明包括路燈、礦燈、隧道燈等燈具。本項目產品成功應用于達州到萬州高速公路（四川境）LED隧道照明項目，并獲得全球半導體照明示范工程100佳的獎項。同時，本項目產品已經形成了一批穩定的銷售客戶群體，如：東莞勤上光電股份有限公司佛山電器照明股份有限公司已成功將本項目產品應用于LED路燈中，廣東中龍交通科技有限公司已成功將本項目產品應用于LED隧道燈中，深圳市洲明科技股份有限公司已成功將本項目產品應用于LED投光燈LED筒燈中。 社會效益：首先是推動中國LED產業的發展，本項目的成功實施將打破國外進口LED芯片壟斷國內高端應用市場的局面，使國內LED封裝企業客戶成本大幅度降低，提升產品在全球市場的競爭力。其次是拉動社會內需，本項目的實施將帶動照明行業每年約12億元的市場銷售額。對促進經濟增長、擴大就業和穩定社會發展有現實意義。然后是完成了多名高水平技術人員的培養。最后是促進節能減排，降低污染。以本公司年產9000萬只大功率LED芯片為例，如果全部應用于照明，每年將節約電費75億元人民幣，節約原煤399萬噸，減少CO2排放7710萬噸，減少SO2排放30萬噸。 經濟效益：在該項目完成時，實現了年產9000萬粒大功率LED芯片，極大地帶動了國內LED產業的發展。2011年新增銷售額2162萬元，新增利潤143萬元；2012年新增銷售額4131萬元，新增利潤198萬元；2013年新增銷售額8913萬元，新增利潤464萬元；三年累計新增銷售額15206萬元，新增利潤805萬元。

技術及工藝創新要點：

本項目取得的關鍵技術成果如下：完成了倒裝高壓LED芯片的多芯片單元設計及其工藝開發，在業界最早實現了通過基板互聯的倒裝高壓芯片技術和產品；完成了大功率倒裝芯片模組的設計和制備工藝，率先實現了具有高可靠性的無金線互聯的大功率芯片模組；解決了大規模生產中的關鍵技術，實現了大功率倒裝芯片、高壓芯片及芯片級模組的批量化生產，填補了國內倒裝焊芯片量產技術和產品的空白。 本項目成功開發出1W藍光倒裝LED芯片，尺寸為1.1mm×1.1mm，在350mA電流驅動下，實現正向電壓Vf在2.8~3.2V，封裝后白光效率達到138 lm/W；1W倒裝HV-LED芯片尺寸為1.1mm×1.1mm，在20mA電流驅動下，正向電壓48~52V，白光效率達到110lm/W；完成了倒裝大功率5W、10W等模組芯片，實現內部無金線互聯。 本項目完成后，已經形成了1W倒裝大功率LED芯片、倒裝高壓LED芯片、大功率芯片級模組三大系列共9款產品并實現批量化生產。其中，1W倒裝大功率LED芯片包括40mil、45mil和55mil這3個規格，倒裝高壓LED芯片包括45mil這1個規格，大功率芯片級模組包括5W、10W、15W、25W和40W這5個規格。除了開發形成以上系列LED芯片產品外，還取得了具有自主知識產權的專利13項，其中包括美國發明專利1項、中國發明專利5項、中國實用新型專利7項。制定了企業內部技術標準3項（倒裝LED芯片邦定標準，高壓LED芯片測試標準，5W芯片模組成品和10W 芯片模組成品分類標準）。

實際運用案例和用戶評價意見：

東莞勤上光電股份有限公司佛山電器照明股份有限公司已成功將本項目產品應用于LED路燈中，廣東中龍交通科技有限公司已成功將本項目產品應用于LED隧道燈中，深圳市洲明科技股份有限公司已成功將本項目產品應用于LED投光燈LED筒燈中。

獲獎、專利情況：

廣東省科學技術專利二等獎
   

申報單位介紹：

廣東晶科電子股份有限公司于2006年8月在南沙成立，2016年成功在新三板掛牌上市，股票代碼：836789。公司注冊資本3.19億元，項目已投資10億人民幣，擁有35,000平方米生產廠房與研發基地，計劃總投資規模達15億人民幣。在廣州南沙建設年產值15億大功率LED芯片模組、半導體先進封裝及智慧照明產品生產線，形成規?；腖ED中上游產業鏈制造企業。

產品圖片：