CSP/氮化鋁基板加快LED照明普及
[導(dǎo)讀]晶粒尺寸封裝(CSP)與氮化鋁基板將快速在高功率LED市場嶄露鋒芒。CSP與氮化鋁基板分別可節(jié)省封裝和導(dǎo)線架的費(fèi)用，以及提高散熱效益，因而成為縮減高功率LED生產(chǎn)成本及延長使用壽命的兩項(xiàng)重要技術(shù)，已受到市場高度關(guān)注
晶粒尺寸封裝(CSP)與氮化鋁基板將快速在高功率LED市場嶄露鋒芒。CSP與氮化鋁基板分別可節(jié)省封裝和導(dǎo)線架的費(fèi)用，以及提高散熱效益，因而成為縮減高功率LED生產(chǎn)成本及延長使用壽命的兩項(xiàng)重要技術(shù)，已受到市場高度關(guān)注。
晶粒級封裝(CSP)和氮化鋁(Aluminium Nitride, AlN)基板勢力抬頭。隨著發(fā)光二極體(LED)照明市場滲透率急速攀升，高功率LED的需求亦跟著水漲船高。LED晶粒和陶瓷基板供應(yīng)商為加快LED照明市場普及，正分別加緊投入CSP及氮化鋁基板布局，以降低高功率LED單價(jià)和延長壽命。
超越CSP效能 隆達(dá)無封裝LED登場
事實(shí)上，CSP系屬于無封裝LED架構(gòu)的一種;目前，三星(Samsung)、科銳(Cree)、日亞化學(xué)(Nichia)、東芝(Toshiba)、晶元光電等LED晶粒大廠，正力促CSP技術(shù)加速商用，使得該技術(shù)聲勢扶搖直上。
不同于上述公司的做法，隆達(dá)電子則積極于市場推廣由該公司自行開發(fā)且同屬于無封裝LED架構(gòu)之無封裝白光發(fā)光二極體(White LED Chip)(圖1)，并標(biāo)榜效能較CSP更勝一籌，準(zhǔn)備大舉搶市。
隆達(dá)電子照明成品事業(yè)處處長黃道恒表示，CSP通常系采用氧化鋁或氮化鋁、金屬基印刷電路板(MCPCB)、合金支架(Alloy Leadframe)等基板制造，如此一來，封裝后將增加基板產(chǎn)生的熱阻，恐提高散熱的困難度。相較之下，該公司無封裝白光LED僅有晶粒本身，無添加基板，因而可降低熱阻，且亦不會因基板造成光漏(Optical Loss)，又可支援回流焊(Reflow Soldering Able)制程，顯見性能勝于CSP。
根據(jù)隆達(dá)電子實(shí)際測試，以1313無封裝白光LED與3030傳統(tǒng)熱固性(EMC)高封裝熱阻比較，前者的熱阻低于1℃/W，而后者則有20℃/W。
黃道恒指出，低熱阻LED封裝在燈泡市場可以帶來成本優(yōu)勢，以該公司10瓦、800流明輸出的LED燈泡為例，比較使用3030的EMC封裝和1313無封裝白光LED，其中無封裝LED可省卻后段封裝及導(dǎo)線架費(fèi)用，故在LED模組和機(jī)械方面，總計(jì)可節(jié)省約9%的成本。
此外，由于無封裝白光LED使用無基板螢光貼片的工法，可直接以現(xiàn)有表面黏著技術(shù)(SMT)設(shè)備進(jìn)行打件，以簡化制造流程、降低熱阻。不僅如此，無封裝白光LED尺寸極小，遂可將燈板面積縮小67%，增加燈具設(shè)計(jì)的彈性。隆達(dá)預(yù)計(jì)于今年第三季正式導(dǎo)入量產(chǎn)。
黃道恒認(rèn)為，現(xiàn)今LED照明的兩大課題，一為提升光品質(zhì)，另一則是價(jià)格下降，以刺激市場需求。也因此，無封裝白光LED可望發(fā)揮光型、演色性及光控制優(yōu)勢，以及透過新設(shè)計(jì)架構(gòu)降低成本，迅速在市場上嶄露頭角。
『@B』強(qiáng)攻LED室內(nèi)照明 光寶CSP封裝方案上陣『@C』 強(qiáng)攻LED室內(nèi)照明 光寶CSP封裝方案上陣
看好CSP技術(shù)的發(fā)展?jié)摿?，國?nèi)封裝廠光寶亦已于臺北國際光電展展出首款CSP方案(圖2)，正式宣布加入市場戰(zhàn)局，準(zhǔn)備搶食MR16、GU 10投射燈等室內(nèi)照明應(yīng)用市場大餅。
此外，光寶發(fā)布的CSP已達(dá)到冷白2瓦、發(fā)光效率達(dá)110lm/W、演色性指數(shù)(CRI)達(dá)80及性價(jià)比達(dá)3,000lm/美元，將助力客戶在照明設(shè)計(jì)成本更具競爭力。
另外，光寶強(qiáng)調(diào)，CSP體積小，因此能提供二次光學(xué)設(shè)計(jì)更高的靈活性，且能在極小的空間發(fā)出高強(qiáng)度的光源，將加速LED照明進(jìn)入點(diǎn)光源技術(shù)世代。
目前光寶已將CSP的樣品送交至早期客戶群進(jìn)行產(chǎn)品驗(yàn)證和測試，預(yù)計(jì)最快將于2014年底前導(dǎo)入量產(chǎn)。
據(jù)了解，由于CSP無需導(dǎo)線架與打線的步驟，即可直接導(dǎo)入照明系統(tǒng)，因此光寶主要的目標(biāo)客戶除LED照明燈具廠之外，可協(xié)助燈具業(yè)者加快產(chǎn)品上市時(shí)程的照明模組廠，亦為拓展重點(diǎn)。
除CSP之外，光寶亦推出COB(Chip on Board)覆晶無導(dǎo)線多晶陣列封裝產(chǎn)品，其同樣省卻打線步驟，相較于傳統(tǒng)的COB制程，不僅可降低斷線風(fēng)險(xiǎn)，亦可藉此降低制造成本。
光寶指出，該公司COB覆晶無導(dǎo)線多晶陣列封裝產(chǎn)品與CSP同樣采用金屬共晶制程，因而可在小面積提供大于15,000流明的光通量，相比之下，能較傳統(tǒng)COB提高近一倍的光輸出，故能完全取代陶瓷金屬鹵化物(CMH)光源。
針對客戶群如何挑選CSP和COB覆晶無導(dǎo)線多晶陣列封裝方案，光寶認(rèn)為，由于個(gè)別燈具廠商的產(chǎn)品策略與采購考量不盡相同，再加上CSP和COB覆晶無導(dǎo)線多晶陣列封裝方案，在不同照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求下所占整體成本的比重難以細(xì)估，也因此，該公司將視不同客戶的要求，提供所需的產(chǎn)品。
另一方面，由于氮化鋁基板較傳統(tǒng)氧化鋁具備更高散熱效能，但基板及其粉體的絕大多數(shù)市占，皆掌握在京瓷(Kyocera)、德山(Tokuyama)、東洋(Toyo Aluminium K.K., Toyal)等日系大廠手中，因此，國家中山科學(xué)研究院(以下簡稱中科院)日前已正式宣布成功開發(fā)出氮化鋁基板技術(shù)，期扭轉(zhuǎn)市場態(tài)勢。
扭轉(zhuǎn)日商獨(dú)大局面 中科院氮化鋁基板亮相
中科院化學(xué)研究所特化工程組助理研究員阮建龍表示，天井燈、路燈、車頭燈等戶外及汽車照明采用的高功率LED，在發(fā)光時(shí)容易產(chǎn)生大量的熱，若無有效的散熱設(shè)計(jì)，將嚴(yán)重影響LED照明的發(fā)光效率和壽命。
相較于目前LED使用的氧化鋁散熱基板，氮化鋁的散熱效益是其七倍之多，進(jìn)而可大幅避免高功率和高亮度LED受熱而減少壽命和穩(wěn)定度，接掌下世代LED主流散熱基板的呼聲高漲。
也因此，中科院于臺北國際光電周中展出最新的氮化鋁基板成果，其效能關(guān)鍵指標(biāo)的導(dǎo)熱系數(shù)已達(dá)170?180W/mK，足可媲美日系大廠的入門級產(chǎn)品。阮建龍指出，根據(jù)測試得知，高功率和高亮度LED導(dǎo)入氮化鋁散熱基本后，壽命約可延長6,000?7,000小時(shí)。
目前中科院的氮化鋁樣品已送交給國內(nèi)陶瓷基板制造商進(jìn)行驗(yàn)證，預(yù)計(jì)經(jīng)過半年測試后，最快將可于2015年正式技轉(zhuǎn)并協(xié)助其投產(chǎn)，爾后將可開始供貨給國內(nèi)LED封裝廠;同時(shí)，亦讓陶瓷基板供應(yīng)商有機(jī)會跨足氮化鋁領(lǐng)域，藉此擴(kuò)大營收。 除氮化鋁散熱基板外，中科院化學(xué)研究所亦將同步展開氮化鋁粉體研發(fā)，以加速國內(nèi)氮化鋁供應(yīng)鏈成形。阮建龍談到，現(xiàn)階段國內(nèi)已有不少廠商擁有量產(chǎn)氮化鋁粉體的技術(shù)，如竹路、全鑫、臺鹽等，不過性能仍不及日系大廠，因此中科院已加緊投入相關(guān)技術(shù)布局。[!--empirenews.page--]
阮建龍認(rèn)為，現(xiàn)階段氮化鋁散熱基板主要應(yīng)用于戶外高功率LED照明，主因系其與傳統(tǒng)的氧化鋁仍存在兩倍的價(jià)差，預(yù)計(jì)日后單價(jià)與氧化鋁相當(dāng)后，將有望加速滲透室內(nèi)照明市場。
可以預(yù)期的是，一旦CSP和氮化鋁基板大量商用化，未來高功率LED的價(jià)格與可靠度將較傳統(tǒng)光源更具競爭力，可望急遽擴(kuò)張?jiān)谡彰魇袌龅膭萘Π鎴D，加快LED照明普及時(shí)代來臨。
晶粒級封裝(CSP)和氮化鋁(Aluminium Nitride, AlN)基板勢力抬頭。隨著發(fā)光二極體(LED)照明市場滲透率急速攀升，高功率LED的需求亦跟著水漲船高。LED晶粒和陶瓷基板供應(yīng)商為加快LED照明市場普及，正分別加緊投入CSP及氮化鋁基板布局，以降低高功率LED單價(jià)和延長壽命。
超越CSP效能 隆達(dá)無封裝LED登場
事實(shí)上，CSP系屬于無封裝LED架構(gòu)的一種;目前，三星(Samsung)、科銳(Cree)、日亞化學(xué)(Nichia)、東芝(Toshiba)、晶元光電等LED晶粒大廠，正力促CSP技術(shù)加速商用，使得該技術(shù)聲勢扶搖直上。
不同于上述公司的做法，隆達(dá)電子則積極于市場推廣由該公司自行開發(fā)且同屬于無封裝LED架構(gòu)之無封裝白光發(fā)光二極體(White LED Chip)(圖1)，并標(biāo)榜效能較CSP更勝一籌，準(zhǔn)備大舉搶市。
隆達(dá)電子照明成品事業(yè)處處長黃道恒表示，CSP通常系采用氧化鋁或氮化鋁、金屬基印刷電路板(MCPCB)、合金支架(Alloy Leadframe)等基板制造，如此一來，封裝后將增加基板產(chǎn)生的熱阻，恐提高散熱的困難度。相較之下，該公司無封裝白光LED僅有晶粒本身，無添加基板，因而可降低熱阻，且亦不會因基板造成光漏(Optical Loss)，又可支援回流焊(Reflow Soldering Able)制程，顯見性能勝于CSP。
根據(jù)隆達(dá)電子實(shí)際測試，以1313無封裝白光LED與3030傳統(tǒng)熱固性(EMC)高封裝熱阻比較，前者的熱阻低于1℃/W，而后者則有20℃/W。
黃道恒指出，低熱阻LED封裝在燈泡市場可以帶來成本優(yōu)勢，以該公司10瓦、800流明輸出的LED燈泡為例，比較使用3030的EMC封裝和1313無封裝白光LED，其中無封裝LED可省卻后段封裝及導(dǎo)線架費(fèi)用，故在LED模組和機(jī)械方面，總計(jì)可節(jié)省約9%的成本。
此外，由于無封裝白光LED使用無基板螢光貼片的工法，可直接以現(xiàn)有表面黏著技術(shù)(SMT)設(shè)備進(jìn)行打件，以簡化制造流程、降低熱阻。不僅如此，無封裝白光LED尺寸極小，遂可將燈板面積縮小67%，增加燈具設(shè)計(jì)的彈性。隆達(dá)預(yù)計(jì)于今年第三季正式導(dǎo)入量產(chǎn)。
黃道恒認(rèn)為，現(xiàn)今LED照明的兩大課題，一為提升光品質(zhì)，另一則是價(jià)格下降，以刺激市場需求。也因此，無封裝白光LED可望發(fā)揮光型、演色性及光控制優(yōu)勢，以及透過新設(shè)計(jì)架構(gòu)降低成本，迅速在市場上嶄露頭角。
『@B』強(qiáng)攻LED室內(nèi)照明 光寶CSP封裝方案上陣『@C』 強(qiáng)攻LED室內(nèi)照明 光寶CSP封裝方案上陣
看好CSP技術(shù)的發(fā)展?jié)摿?，國?nèi)封裝廠光寶亦已于臺北國際光電展展出首款CSP方案(圖2)，正式宣布加入市場戰(zhàn)局，準(zhǔn)備搶食MR16、GU 10投射燈等室內(nèi)照明應(yīng)用市場大餅。
此外，光寶發(fā)布的CSP已達(dá)到冷白2瓦、發(fā)光效率達(dá)110lm/W、演色性指數(shù)(CRI)達(dá)80及性價(jià)比達(dá)3,000lm/美元，將助力客戶在照明設(shè)計(jì)成本更具競爭力。
另外，光寶強(qiáng)調(diào)，CSP體積小，因此能提供二次光學(xué)設(shè)計(jì)更高的靈活性，且能在極小的空間發(fā)出高強(qiáng)度的光源，將加速LED照明進(jìn)入點(diǎn)光源技術(shù)世代。
目前光寶已將CSP的樣品送交至早期客戶群進(jìn)行產(chǎn)品驗(yàn)證和測試，預(yù)計(jì)最快將于2014年底前導(dǎo)入量產(chǎn)。
據(jù)了解，由于CSP無需導(dǎo)線架與打線的步驟，即可直接導(dǎo)入照明系統(tǒng)，因此光寶主要的目標(biāo)客戶除LED照明燈具廠之外，可協(xié)助燈具業(yè)者加快產(chǎn)品上市時(shí)程的照明模組廠，亦為拓展重點(diǎn)。
除CSP之外，光寶亦推出COB(Chip on Board)覆晶無導(dǎo)線多晶陣列封裝產(chǎn)品，其同樣省卻打線步驟，相較于傳統(tǒng)的COB制程，不僅可降低斷線風(fēng)險(xiǎn)，亦可藉此降低制造成本。
光寶指出，該公司COB覆晶無導(dǎo)線多晶陣列封裝產(chǎn)品與CSP同樣采用金屬共晶制程，因而可在小面積提供大于15,000流明的光通量，相比之下，能較傳統(tǒng)COB提高近一倍的光輸出，故能完全取代陶瓷金屬鹵化物(CMH)光源。
針對客戶群如何挑選CSP和COB覆晶無導(dǎo)線多晶陣列封裝方案，光寶認(rèn)為，由于個(gè)別燈具廠商的產(chǎn)品策略與采購考量不盡相同，再加上CSP和COB覆晶無導(dǎo)線多晶陣列封裝方案，在不同照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求下所占整體成本的比重難以細(xì)估，也因此，該公司將視不同客戶的要求，提供所需的產(chǎn)品。
另一方面，由于氮化鋁基板較傳統(tǒng)氧化鋁具備更高散熱效能，但基板及其粉體的絕大多數(shù)市占，皆掌握在京瓷(Kyocera)、德山(Tokuyama)、東洋(Toyo Aluminium K.K., Toyal)等日系大廠手中，因此，國家中山科學(xué)研究院(以下簡稱中科院)日前已正式宣布成功開發(fā)出氮化鋁基板技術(shù)，期扭轉(zhuǎn)市場態(tài)勢。
扭轉(zhuǎn)日商獨(dú)大局面 中科院氮化鋁基板亮相
中科院化學(xué)研究所特化工程組助理研究員阮建龍表示，天井燈、路燈、車頭燈等戶外及汽車照明采用的高功率LED，在發(fā)光時(shí)容易產(chǎn)生大量的熱，若無有效的散熱設(shè)計(jì)，將嚴(yán)重影響LED照明的發(fā)光效率和壽命。
相較于目前LED使用的氧化鋁散熱基板，氮化鋁的散熱效益是其七倍之多，進(jìn)而可大幅避免高功率和高亮度LED受熱而減少壽命和穩(wěn)定度，接掌下世代LED主流散熱基板的呼聲高漲。
也因此，中科院于臺北國際光電周中展出最新的氮化鋁基板成果，其效能關(guān)鍵指標(biāo)的導(dǎo)熱系數(shù)已達(dá)170?180W/mK，足可媲美日系大廠的入門級產(chǎn)品。阮建龍指出，根據(jù)測試得知，高功率和高亮度LED導(dǎo)入氮化鋁散熱基本后，壽命約可延長6,000?7,000小時(shí)。
目前中科院的氮化鋁樣品已送交給國內(nèi)陶瓷基板制造商進(jìn)行驗(yàn)證，預(yù)計(jì)經(jīng)過半年測試后，最快將可于2015年正式技轉(zhuǎn)并協(xié)助其投產(chǎn)，爾后將可開始供貨給國內(nèi)LED封裝廠;同時(shí)，亦讓陶瓷基板供應(yīng)商有機(jī)會跨足氮化鋁領(lǐng)域，藉此擴(kuò)大營收。 除氮化鋁散熱基板外，中科院化學(xué)研究所亦將同步展開氮化鋁粉體研發(fā)，以加速國內(nèi)氮化鋁供應(yīng)鏈成形。阮建龍談到，現(xiàn)階段國內(nèi)已有不少廠商擁有量產(chǎn)氮化鋁粉體的技術(shù)，如竹路、全鑫、臺鹽等，不過性能仍不及日系大廠，因此中科院已加緊投入相關(guān)技術(shù)布局。[!--empirenews.page--]
阮建龍認(rèn)為，現(xiàn)階段氮化鋁散熱基板主要應(yīng)用于戶外高功率LED照明，主因系其與傳統(tǒng)的氧化鋁仍存在兩倍的價(jià)差，預(yù)計(jì)日后單價(jià)與氧化鋁相當(dāng)后，將有望加速滲透室內(nèi)照明市場。
可以預(yù)期的是，一旦CSP和氮化鋁基板大量商用化，未來高功率LED的價(jià)格與可靠度將較傳統(tǒng)光源更具競爭力，可望急遽擴(kuò)張?jiān)谡彰魇袌龅膭萘Π鎴D，加快LED照明普及時(shí)代來臨。
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