在芯片和封裝領域,這幾年討論最多的技術非“CSP”莫屬,“革命”封裝,“爆發(fā)”年等聳人聽聞的字眼屢屢搶占頭條。而事實上,市面上尤其在國內關于CSP規(guī)?;瘧玫陌咐齾s寥寥無幾。但近期三星面板和蘋果手機閃光燈對CSP的應用,讓國內廠商嗅到了強大的商機,同時,在汽車照明,道路照明等高端應用領域似乎也有破局之勢。
那么目前CSP應用狀況如何?還有哪些瓶頸?阿拉丁新聞中心記者采訪了業(yè)內CSP企業(yè)代表和資深專家,共同探討CSP的技術發(fā)展和應用現狀。
現實:CSP現階段發(fā)展狀況如何?
業(yè)界人都注意到,近兩年LED封裝市場悄然掀起一股CSP強風,很多企業(yè)開始紛紛涉足,CSP封裝被認為是LED發(fā)展的必然趨勢,然而卻沒能如預言那樣橫掃市場。
用李世瑋教授話來說,大部分的LED封裝技術都是從IC封裝引進的,IC的CSP封裝從開始發(fā)展到最后大規(guī)模應用大概花了將近10年的時間,LED的CSP封裝算是搭了便車,時間可能可以短一點,但要花個6-7年也應屬正常。
在晶瑞CTO趙漢民博士看來,目前CSP的應用仍然處于初步階段。他指出,CSP目前應用比較大的主要有兩個方面:一是手機閃光燈。由于CSP具有光強高,電流大,體積小等優(yōu)點,正適合閃光燈手機的應用需求;比如蘋果手機在兩年前iPhone6就全部換成了CSP,鑒于CSP體積小、散熱好,iPhone7更是采用4顆CSP做的全光譜閃光燈。
二是電視背光。CSP在電視背光的應用可謂比較成熟了,就如三星的電視背光在2016年50%以上采用CSP,在2017年三星直下式背光將全部采用CSP?!艾F在只是市場的體驗階段,但我們可以看到,CSP的量很快就會起來。而在汽車照明,手電以及商業(yè)照明領域,也逐步在應用。”趙漢民博士如是分析。
對此,群創(chuàng)光電科技有限公司顧問葉國光直言不諱:“CSP是倒裝的一種封裝形式,倒裝跟正裝相比,性價比較差,所以倒裝還是應用于一些特殊應用產品,也是單價較高的產品,但在一般的照明或者市場化的產品方面,倒裝的機會少一點?!?/p>
“SP技術已經提出好幾年了,CSP產品中游封裝廠和上游芯片廠均有推出產品,但尚未大規(guī)模的應用。目前多種工藝技術路線并存,孰優(yōu)孰劣,眾說紛紜。主要有三種工藝路線:一種是熒光粉硅膠/熒光膜壓合,覆蓋倒裝芯片頂部和四周,五面出光;一種是倒裝芯片四周白墻,頂部熒光粉硅膠/熒光膜壓制,單面出光;還有一種是熒光粉保形涂覆覆蓋芯片四周和頂部,再透明硅膠塑封,五面出光?!眹前坠馄骷聵I(yè)部副總經理謝志國博士表示。
“CSP基于倒裝芯片,而倒裝芯片的優(yōu)勢在于結構利于散熱利于大電流驅動,結合CSP體積小的優(yōu)勢,主要在需要高密度光通量輸出應用場合有所表現:直下式背光、手機閃光燈、汽車前大燈。盡管CSP在結構上節(jié)省了封裝的材料,但是由于倒裝芯片的性價比和CSP制程上配套設備不完善,現在CSP在性價比的表現上并不明顯,無法和中高功率TOP LED在性價比競爭。”謝志國博士補充道。
[NT:PAGE]揭秘:是什么原因限制CSP大規(guī)模應用?
由上可以看出,CSP盡管目前正逐漸被應用于手機閃光燈、顯示器背光和通用照明領域,但是尚未大規(guī)模的應用。那么,就目前而言,CSP在技術和產業(yè)發(fā)展上面臨哪些瓶頸和局限?且聽行業(yè)人士娓娓道來。
關鍵字:成本、性價比、良率、工藝、設備、光效
晶能光電CTO趙漢民博士:價格偏高+貼片精度高
一方面,在通用照明領域,普通封裝產品的價格已經做到極低,而CSP產品采用的是倒裝芯片,價格稍高;另一方面,CSP體積小,貼片需要較高的精度,所以在貼片環(huán)節(jié)還有一定的技術難度。
晶能光電CSP事業(yè)部總經理樸一雨:材料開發(fā)不夠+價格偏高
目前CSP應用的最大問題在于應用于CSP的材料開發(fā)不夠,且原材料價格較高導致CSP的價格也相對較高。但是隨著CSP材料和技術的成熟,以及應用逐漸擴大,其價格下調的空間也非常大,所以未來CSP的應用前景是非常明朗的。
晶能光電研發(fā)經理肖偉民:良率低+貼片精度高+成本壓力
1、因為封裝體積小,對制作和工藝控制水準、配套的生產設備精度以及操控人員的水平要求都相對高,量產良率和成本考驗較大,譬如在芯片與芯片距離控制、熒光粉均勻性和厚度的一致性、膠水的密封性、產品結構的堅固性等問題上,有一定的挑戰(zhàn);
2、CSP完全可以由芯片廠商設計并制造,但如果芯片廠商增加固定資產和人員,勢必會影響現有的產業(yè)布局,封裝公司也有類似顧慮--為CSP產品投資新設備,則現有設備可能會被擱置,轉型時不免擔心是否會成為“小白鼠”;
3、在應用上配套的貼片設備、光電套件和基板不夠完善,相對于已經成熟的SMDLED作業(yè),CSP的SMT作業(yè)對作業(yè)精度和配套部件如吸嘴等的要求更高,這就要求應用廠商投資以升級設備;同時,對基板導熱系數的要求和線路設計的考量,在一定程度上提高了應用門檻;另外,客戶面臨的二次光學的透鏡定制問題同樣阻礙了CSP的快速應用;
4、價格偏高,CSP是基于倒裝芯片的封裝器件,超80%的器件成本來自倒裝芯片,而當前倒裝芯片市場占有率相對較低,整個體量不大,成本上無法與正裝芯片“正面廝殺”,并且基于正裝芯片的SMDLED在價格上已經是“血海茫?!保珻SP在價格競爭上更“壓力山大”。
佛山市香港科技大學LED-FPD工程技術研究開發(fā)中心李世瑋教授:觀望心態(tài)+設備限制
從芯片封裝的層面來看,其實技術都已經存在(主要的技術在芯片制作),但由于目前主流的LED封裝設備并不能直接轉做CSP,所以這牽涉到新的設備投資,大家會先心存觀望,需要時間讓那些資本家去建立信心;從板級組裝的層面來看,現有的表面貼裝的設備,可能很多都還達不到CSP的要求,也就是說即便你有CSP元器件,但你目前的SMT設備(也包含作業(yè)員的素質和訓練)可能還無法順利地進行CSP貼裝。這些都還需要時間漸次達到成熟。
群創(chuàng)光電科技有限公司顧問葉國光:工藝成本高+設備投資大
CSP是倒裝的其一形式,只不過簡化了倒裝的封裝形式,基本上沒有支架,而是直接做成芯片,再貼上熒光粉,把SMT貼片于燈具或者支架上。所以理論上這個技術可降低成本,因為不用支架也不用焊線,但最大問題是它的工藝復雜,工藝成本較高,尤其是CSP的工藝成本非常高,設備投資也較大,這是造成他的性價比落后于正裝及一般SMD的原因,所以目前還是局限于特殊的照明領域。
國星白光器件事業(yè)部副總經理謝志國博士:技術/工藝路線/配套設備不成熟
CSP大規(guī)模應用的瓶頸在于適合于CSP應用特點的倒裝芯片技術不成熟,工藝路線的不成熟,CSP制程上配套設備不成熟。
深圳市瑞豐光電子股份有限公司CTO裴小明:性價比低
CSP技術理論上是將封裝這一環(huán)節(jié)最大限度的壓縮,減少封裝的物料,制程工序,甚至可以直接跳過封裝;但是CSP是基于倒裝芯片產品,目前倒裝芯片性價比與正裝芯片的水準還有一定的距離,CSP的封裝結構天生的原因,光效比SMDLED封裝光效低超過10%,所以在一般追求性價比,光效的照明應用,CSP還有較遠的距離要走;主要倒裝芯片性價比較低。
光創(chuàng)空間(深圳)技術有限公司首席工程師鄧玉倉:技術尚不穩(wěn)定+光效低
1、CSP器件的小型化對整體產業(yè)鏈工藝的挑戰(zhàn),需要等整個產業(yè)鏈的精度都能適應CSP產品時可大規(guī)模應用;
2、CSP器件自身可靠性和保護性能。無論是何種模式的CSP產品都有膠水和芯片剝離的風險,且防護等級不夠(濕度防護和靜電防護);
3、光效的提升,目前CSP產品有賴于PCB的反射。待這些問題都克服后可大批量生產。
未來:應用關口逐個打通 大規(guī)模應用只是時間問題
自誕生以來,CSP就被關注,承載著LED產業(yè)界對于小型化封裝要求及性價比提升的殷切期望。不可否認,雖然CSP存在這樣或那樣的問題,且暫時遇冷,但其背后無疑潛藏著巨大的市場機會和價值。
“縱觀LED的發(fā)展史,越小越亮越便宜是一大趨勢。”晶能光電研發(fā)經理肖偉民認為,“CSP從技術和產品演化角度來說就是一種終端,器件結構上'偷工減料'但性能上不打折扣,當其市場體量足夠大時將正合趨勢。加之CSP的應用可以涵蓋所有的LED應用領域,有一些是其它封裝形式達不到的,譬如要求小體積的手機閃光燈,超薄型的手機、電視背光應用以及可調色溫的高密度模組等。設備在提升,技術在進步,成本在優(yōu)化,相信設備供應商、CSP制造廠商、應用端客戶磨合期完成后,CSP可順勢而為,在封裝器件領域贏得一席之地甚至是滿堂喝彩?!?/p>
作為國內最早使用倒裝芯片的廠商之一,晶能光電目前在推動CSP的進展上也不遺余力,而2017年在大功率CSP上,如汽車照明、道路照明和調光調色商業(yè)照明上將會有比較大的進展。值得一提的是,2017年第一季度,晶能光電CSP的閃光燈和車燈客戶均要求大量供貨,甚至出現供不應求的現象。
不難看出,幾年的遇冷之后,CSP已然開始預熱。正如肖偉民所言“當前CSP技術趨于成熟,應用關口正逐個打通,投資布局更著眼長遠,產品價值提升的同時價格同步下降,CSP產品的大規(guī)模應用只是時間問題?!蔽覀円嘞嘈?,CSP延伸的配套原物料、設備和相關工藝等上下打通順暢,這一兩年將迎來全新的應用局面。