CSP封裝新趨勢

 

　　CSP（芯片級封裝）在半導體領域已有20年左右的歷史，而在發光半導體方面的采用，則是近一兩年間發生的新生事物。目前，CSP正逐漸被應用于手機閃光燈、顯示器背光、和通用照明（如全周型替換燈泡、面板燈、路燈等）領域。

 

　　事實上，Lumileds的CSP產品早在一年前便已被大量應用于某知名手機的LED照相閃光燈上。而在顯示器背光，通用照明領域的應用，我們基于CSP的完備產品組合也正在快速形成中。現在， 已有不少客戶對Lumileds的CSP 產生了極大興趣，部分產品通過試樣，已進入產品設計階段，預計大規模的市場需求將會在明年集中爆發。

 

　　遵循半導體器件發展的軌跡，LEDs正逐漸往小型化、微型化的方向發展。CSP以體積小、電壓低、散熱好、出光高的優勢脫穎而出，代表了LED封裝器件演進的方向，將成為未來中大功率LEDs主流趨勢之一。

 

　　CSP的封裝成本可顯著降低。單就器件本身而言，CSP簡化了封裝制程并減少了所耗物料，省去了固晶、打線及灌膠等傳統制程，且不需要金線、支架、固晶膠、基板等物料。此外，CSP還可簡化供應鏈管理，提高了燈具設計的靈活性，并降低相應配套系統的成本。CSP出光面積小，在需要高光通密度及高光強度的照明應用中，優勢明顯。

 

　　繼LED手機閃光燈，CSP在背光領域的規模應用也正逐漸展開，未來也將會被推動到通用照明領域的大規模應用。目前來看，如果CSP要獲得大面積應用，相對于其他品類的LEDs而言，需要在降低系統成本、提升系統性能方面更具優勢，并形成完善的配套系統。同時，應用產品制造商還需熟練掌握CSP的貼片技術，這都需要一個過程。由于LED照明市場需求的多樣化，接下來相當長的一段時間內CSP封裝產品將與SMD、COB等不同封裝形態的LEDs并存。

 

　　隨著CSP應用規模的逐漸擴大，器件成本將進一步拉低。在技術不斷成熟和性價比快速提升的前提下，CSP一定會被照明企業大量采納和應用。

 

　　Lumileds作為LED倒裝芯片的先驅和全球第一家量產CSP的制造商，將繼續加大在CSP領域的投入，幫助客戶獲得并保持領先一步的優勢。

 

優質優價 CSP制勝之道

 

　　今年光亞展期間，三星新推出了第二代CSP產品，繼承了第一代CSP低熱阻、高電流、高光通量和更高的可靠性等優點。其外形更緊湊，1.2mm×1.2mm的尺寸比第一代CSP體積縮小30％左右。它采用先進的多面熒光粉涂層技術，可做到五面發光，將光效提高了約10％。現在，第二代CSP已進入量產階段，而第一代CSP累計出貨量達到數百KK，廣泛應用于背光與照明領域。

 

　　對CSP業內出現了一些質疑的聲音，這很正常。任何新的東西出來都會伴隨著一些反對的聲音，因為它也需要一個不斷完善的過程。CSP究竟會不會大行其道，只有交給市場來驗證才是最合適的。

 

　　現在，CSP技術掌握在芯片企業手中，一旦普及行業發展將從“芯片廠+封裝廠+應用商”模式走向“芯片廠+應用商”的模式，省去封裝環節，縮短產業鏈，勢必會對封裝企業造成一定的沖擊。

 

　　目前大廠爭相布局CSP技術，因為它符合未來LED器件小型化的發展趨勢。首先，CSP直接將熒光粉覆蓋在芯片上，簡化了生產流程，降低了生產成本；其二，無支架，熱阻大幅降低，同樣器件體積可以提供更大功率；其三，封裝形式更小，更趨近于點光源，終端用戶照明設計更加靈活，給應用廠商帶來了更大的便捷性。

 

　　雖然，現階段CSP技術應用于背光領域更為成熟，但最終目的是應用于照明。有些客戶就不可避免談到性價比。有人喜歡單純地比價格，強調物廉價美，這實際上就是一種誤區，沒有合理的利潤，企業如何生存，如何發展？行業不斷向前發展，需要技術創新的持續推動，優質優價才是王道，也是品牌發展的根本之道。

 

產業鏈協同共筑CSP生態圈

 

　　去年推出的“北極星”系列CSP產品，現在每個月的出貨量已經到達KK級別，其中運用在電視背光、戶外照明和商業照明領域，其比重分別為5：3：2。

 

　　目前，電視機CSP背光源產品在總背光源產品中的占比不到10%，明年這一比例將大幅提升，成為背光源產品的主流。新出的電視機型CSP背光源占比將達到50%。

 

　　因為隨著電視機從2K到4K甚至8K，其清晰度越高，對光源的光通量要求就越高。提高光通量有兩種方法，提高電流密度或增加芯片顆數。如果增加芯片顆數，要相適應增加電源和透鏡，會導致總體成本大幅增加。而無封裝芯片由于能夠在光通量相等的情況，減少發光面提高光密度，使得光效更高，極大地優化系統結構，降低系統成本。

 

　　隨著CSP在路燈和工業照明中的廣泛應用，將極大地沖擊中低端路燈市場份額。目前中低端路燈多采用EMC3030光源，仿流明或其他支架類產品，很多廠家對此存有很大疑慮。以一個同樣光效的路燈為例，采用EMC3030和CSP的產品成本相差不大，因為采用前者可能要100顆，路燈一般要用歐司朗或飛利浦的產品，每顆成本大概5-6毛，同時加上透鏡成本；而采用CSP的產品數量可以減半，設計可以更靈活。對照明企業來說，前者還存在塑料支架和金線等導致性能不穩定因素，后者的可靠性會更好。而高端市場，由于CSP光效還無法達到倒裝陶瓷封裝光源的效率，現在主要還是以陶瓷封裝光源為主。比如德豪的陶瓷大功率封裝已經做到了量產170lm/W， 年底的目標是達到200lm/W.

 

　　一個新技術的出現往往都會經歷技術成熟期、產品成熟期及市場成熟期三個階段，而市場的成熟，需要圍繞CSP構建生態系統，從而產生高性價比的解決方案。現在，國內CSP技術和產品正在不斷成熟，市場還處于啟蒙階段。

 

　　德豪潤達CSP技術已經成熟，正在逐步推出滿足多層次市場需求的CSP產品。我們背光產品市場日趨成熟，并持續推進戶外照明，工業照明與商業照明解決方案。家居照明用光源已有產品相對比較成熟，CSP進入的挑戰性更大，需要設備、芯片、封裝等產業鏈企業協同合作，共同開發出更多的應用空間和提供更高性價比的解決方案。

 

CSP應用于照明的兩大挑戰

 

　　在CSP方面，易美芯光已成功開發出1111和1313產品，主要應用于直下式背光領域。雖然現在公司已經完全具備背光CSP產品量產的能力，但目前該系列產品還處于搭配透鏡等持續優化階段。

 

　　易美芯光CSP產品搭配特別開發的透鏡可以把以前的LED顆數減少三分之一甚至一半，用的PCB、透鏡及貼片數量隨之減少，降低了系統成本。同時，由于該產品散熱及電流密度的優勢，亮度可以更高，更能滿足4K/2K以及高色域對亮度的要求。

 

　　持續優化是為了不斷提高客戶接受程度。CSP產品之所以能廣泛應用于背光及閃光燈領域，主要是因為客戶接受程度高。但在普通照明領域，雖然不少領先的芯片與封裝供應商在宣傳推廣CSP，但大部分應用客戶還在觀望或評估中。CSP要廣泛應用于照明領域還面臨技術和性價比兩大挑戰。

 

　　目前，并不是每家照明企業都具備使用CSP產品的能力。因為CSP背光產品是我們自己貼片的，而賣給照明客戶的是單顆芯片，需要客戶貼片過回流焊。由于無封裝產品相對于傳統芯片的體積更小，對貼片設備的精度要求更高。在此背景下，大部分照明企業需要對產品線進行改造或更新換代：重新投資CSP貼片設備和優化品質管理。

 

　　同時，相對于SMD產品，CSP的性價比優勢在今天看來還不突出也是照明廠家觀望的主要原因。在同等光效的前提下，CSP無論是光效(lm/W)還是性價比(lm/$)對于已經成熟的中功率SMD來說優勢還不明顯。因為大部分CSP是基于倒裝芯片上開發的，而現階段倒裝芯片的良率和光效還達不到正裝芯片的效果。同時，生產CSP的企業還不夠多，規模效應不明顯。

 

　　現階段國內還處在研究開發期，明年將有更多廠家實現量產。隨著CSP技術的規模效應不斷釋放，性價比將進一步提高，未來一兩年會有越來越多的照明客戶接受CSP產品。

 

走在CSP應用第一線

 

　　在電子行業，CSP技術已經非常成熟。進入LED行業兩年多，CSP因穩定性更強、靈活性更好、性價比更高，將逐步替代現有的LED器件。相對于傳統封裝LED器件，CSP產品體積更小，對貼片設備的精度要求更高。這也嚴重制約著CSP在照明領域的廣泛使用。

 

　　對此，立體光電通過與上游芯片廠家的合作，開發出了具有自主知識產權的無封裝芯片專用貼片設備，突破了CSP應用環節的瓶頸。目前，立體光電的CSP貼片設備已經量產，預計今年銷售達300臺，如今第一批設備也已經交付到客戶，并受到行業重點關注。

 

　　去年，立體光電與三星達成戰略合作，率先使用三星CSP光源，將最成熟，性價比最高的CSP無封裝芯片覆蓋整個照明領域。現在，立體光電已經是照明行業大批量使用CSP無封裝芯片的企業之一，去年至今95%以上使用在照明領域的CSP無封裝芯片，都是由我們應用在各種燈具上。

 

　　目前，已經有多家芯片企業CSP產品實現了量產，應用企業也逐步接受并開始使用CSP無封裝芯片產品。隨著使用CSP的照明企業倍增，CSP將成LED未來的發展趨勢，在接下來的一兩年內逐步擴大市場占有率。在無封裝芯片大范圍應用之后，成本優勢會越來越大，社會效益將會明顯體現。

 

　　現階段，立體光電形成了一整套無封裝芯片應用解決方案。為了進一步推廣CSP新型設備和技術，立體光電還成立了創客中心，對客戶與潛在用戶提供培訓服務。同時，立體光電將繼續推動CSP行業發展，加大在CSP應用環節的投入，開發出更多的CSP應用優質方案，及時升級CSP專用設備，鞏固CSP無封裝芯片應用領先品牌地位。