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  • 来源:赢钱专家

  在芯片和封装领域,这几年讨论最多的技术非“CSP”莫属,“革命”封装,“爆发”年等耸人听闻的字眼屡屡抢占头条。而事实上,市面上尤其在国内关于CSP规模化应用的案例却寥寥无几。但近期三星面板和苹果手机闪光灯对CSP的应用,让国内厂商嗅到了强大的商机,同时,在汽车照明,道路照明等高端应用领域似乎也有破局之势。

  那么目前CSP应用状况如何?还有哪些瓶颈?记者采访了业内CSP企业代表和资深专家,共同探讨CSP的技术发展和应用现状。

  现实:CSP现阶段发展状况如何?

  业界人都注意到,近两年LED封装市场悄然掀起一股CSP强风,很多企业开始纷纷涉足,CSP封装被认为是LED发展的必然趋势,然而却没能如预言那样横扫市场。

  用李世玮教授话来说,大部分的LED封装技术都是从IC封装引进的,IC的CSP封装从开始发展到最后大规模应用大概花了将近10年的时间,LED的CSP封装算是搭了便车,时间可能可以短一点,但要花个6——7年也应属正常。

  在晶瑞CTO赵汉民博士看来,目前CSP的应用仍然处于初步阶段。他指出,CSP目前应用比较大的主要有两个方面:一是手机闪光灯。由于CSP具有光强高,电流大,体积小等优点,正适合闪光灯手机的应用需求;比如苹果手机在两年前iPhone6就全部换成了CSP,鉴于CSP体积小、散热好,iPhone7更是采用4颗CSP做的全光谱闪光灯。

  二是电视背光。CSP在电视背光的应用可谓比较成熟了,就如三星的电视背光在2016年50%以上采用CSP,在2017年三星直下式背光将全部采用CSP。“现在只是市场的体验阶段,但我们可以看到,CSP的量很快就会起来。而在汽车照明,手电以及商业照明领域,也逐步在应用。”赵汉民博士如是分析。

  对此,群创光电科技有限公司顾问叶国光直言不讳:“CSP是倒装的一种封装形式,倒装跟正装相比,性价比较差,所以倒装还是应用于一些特殊应用产品,也是单价较高的产品,但在一般的照明或者市场化的产品方面,倒装的机会少一点。”

  “SP技术已经提出好几年了,CSP产品中游封装厂和上游芯片厂均有推出产品,但尚未大规模的应用。目前多种工艺技术路线并存,孰优孰劣,众说纷纭。主要有三种工艺路线:一种是荧光粉硅胶/荧光膜压合,覆盖倒装芯片顶部和四周,五面出光;一种是倒装芯片四周白墙,顶部荧光粉硅胶/荧光膜压制,单面出光;还有一种是荧光粉保形涂覆覆盖芯片四周和顶部,再透明硅胶塑封,五面出光。”国星白光器件事业部副总经理谢志国博士表示。

  “CSP基于倒装芯片,而倒装芯片的优势在于结构利于散热利于大电流驱动,结合CSP体积小的优势,主要在需要高密度光通量输出应用场合有所表现:直下式背光、手机闪光灯、汽车前大灯。尽管CSP在结构上节省了封装的材料,但是由于倒装芯片的性价比和CSP制程上配套设备不完善,现在CSP在性价比的表现上并不明显,无法和中高功率TOP LED在性价比竞争。”谢志国博士补充道。

  揭秘:是什么原因限制CSP大规模应用?

  由上可以看出,CSP尽管目前正逐渐被应用于手机闪光灯、显示器背光和通用照明领域,但是尚未大规模的应用。那么,就目前而言,CSP在技术和产业发展上面临哪些瓶颈和局限?且听行业人士娓娓道来。

  关键字:成本、性价比、良率、工艺、设备、光效

  晶能光电CTO赵汉民博士:价格偏高+贴片精度高

  一方面,在通用照明领域,普通封装产品的价格已经做到极低,而CSP产品采用的是倒装芯片,价格稍高;另一方面,CSP体积小,贴片需要较高的精度,所以在贴片环节还有一定的技术难度。

  晶能光电CSP事业部总经理朴一雨:材料开发不够+价格偏高

  目前CSP应用的最大问题在于应用于CSP的材料开发不够,且原材料价格较高导致CSP的价格也相对较高。但是随着CSP材料和技术的成熟,以及应用逐渐扩大,其价格下调的空间也非常大,所以未来CSP的应用前景是非常明朗的。

  晶能光电研发经理肖伟民:良率低+贴片精度高+成本压力

  1、因为封装体积小,对制作和工艺控制水准、配套的生产设备精度以及操控人员的水平要求都相对高,量产良率和成本考验较大,譬如在芯片与芯片距离控制、荧光粉均匀性和厚度的一致性、胶水的密封性、产品结构的坚固性等问题上,有一定的挑战;

  2、CSP完全可以由芯片厂商设计并制造,但如果芯片厂商增加固定资产和人员,势必会影响现有的产业布局,封装公司也有类似顾虑——为CSP产品投资新设备,则现有设备可能会被搁置,转型时不免担心是否会成为“小白鼠”;

  3、在应用上配套的贴片设备、光电套件和基板不够完善,相对于已经成熟的SMDLED作业,CSP的SMT作业对作业精度和配套部件如吸嘴等的要求更高,这就要求应用厂商投资以升级设备;同时,对基板导热系数的要求和线路设计的考量,在一定程度上提高了应用门槛;另外,客户面临的二次光学的透镜定制问题同样阻碍了CSP的快速应用;

  4、价格偏高,CSP是基于倒装芯片的封装器件,超80%的器件成本来自倒装芯片,而当前倒装芯片市场占有率相对较低,整个体量不大,成本上无法与正装芯片“正面厮杀”,并且基于正装芯片的SMDLED在价格上已经是“血海茫茫”,CSP在价格竞争上更“压力山大”。

  佛山市香港科技大学LED——FPD工程技术研究开发中心李世玮教授:观望心态+设备限制

  从芯片封装的层面来看,其实技术都已经存在(主要的技术在芯片制作),但由于目前主流的LED封装设备并不能直接转做CSP,所以这牵涉到新的设备投资,大家会先心存观望,需要时间让那些资本家去建立信心;从板级组装的层面来看,现有的表面贴装的设备,可能很多都还达不到CSP的要求,也就是说即便你有CSP元器件,但你目前的SMT设备(也包含作业员的素质和训练)可能还无法顺利地进行CSP贴装。这些都还需要时间渐次达到成熟。

  群创光电科技有限公司顾问叶国光:工艺成本高+设备投资大

  CSP是倒装的其一形式,只不过简化了倒装的封装形式,基本上没有支架,而是直接做成芯片,再贴上荧光粉,把SMT贴片于灯具或者支架上。所以理论上这个技术可降低成本,因为不用支架也不用焊线,但最大问题是它的工艺复杂,工艺成本较高,尤其是CSP的工艺成本非常高,设备投资也较大,这是造成他的性价比落后于正装及一般SMD的原因,所以目前还是局限于特殊的照明领域。

  国星白光器件事业部副总经理谢志国博士:技术/工艺路线/配套设备不成熟

  CSP大规模应用的瓶颈在于适合于CSP应用特点的倒装芯片技术不成熟,工艺路线的不成熟,CSP制程上配套设备不成熟。

  深圳市瑞丰光电子股份有限公司CTO裴小明:性价比低

  CSP技术理论上是将封装这一环节最大限度的压缩,减少封装的物料,制程工序,甚至可以直接跳过封装;但是CSP是基于倒装芯片产品,目前倒装芯片性价比与正装芯片的水准还有一定的距离,CSP的封装结构天生的原因,光效比SMDLED封装光效低超过10%,所以在一般追求性价比,光效的照明应用,CSP还有较远的距离要走;主要倒装芯片性价比较低。

  光创空间(深圳)技术有限公司首席工程师邓玉仓:技术尚不稳定+光效低

  1、CSP器件的小型化对整体产业链工艺的挑战,需要等整个产业链的精度都能适应CSP产品时可大规模应用;

  2、CSP器件自身可靠性和保护性能。无论是何种模式的CSP产品都有胶水和芯片剥离的风险,且防护等级不够(湿度防护和静电防护);

  3、光效的提升,目前CSP产品有赖于PCB的反射。待这些问题都克服后可大批量生产。

  未来:应用关口逐个打通 大规模应用只是时间

  自诞生以来,CSP就被关注,承载着LED产业界对于小型化封装要求及性价比提升的殷切期望。不可否认,虽然CSP存在这样或那样的问题,且暂时遇冷,但其背后无疑潜藏着巨大的市场机会和价值。

  “纵观LED的发展史,越小越亮越便宜是一大趋势。”晶能光电研发经理肖伟民认为,“CSP从技术和产品演化角度来说就是一种终端,器件结构上偷工减料但性能上不打折扣,当其市场体量足够大时将正合趋势。加之CSP的应用可以涵盖所有的LED应用领域,有一些是其它封装形式达不到的,譬如要求小体积的手机闪光灯,超薄型的手机、电视背光应用以及可调色温的高密度模组等。设备在提升,技术在进步,成本在优化,相信设备供应商、CSP制造厂商、应用端客户磨合期完成后,CSP可顺势而为,在封装器件领域赢得一席之地甚至是满堂喝彩。”

  作为国内最早使用倒装芯片的厂商之一,晶能光电目前在推动CSP的进展上也不遗余力,

  而2017年在大功率CSP上,如汽车照明、道路照明和调光调色商业照明上将会有比较大的进展。值得一提的是,2017年第一季度,晶能光电CSP的闪光灯和车灯客户均要求大量供货,甚至出现供不应求的现象。

  不难看出,几年的遇冷之后,CSP已然开始预热。正如肖伟民所言“当前CSP技术趋于成熟,应用关口正逐个打通,投资布局更着眼长远,产品价值提升的同时价格同步下降,CSP产品的大规模应用只是时间问题。”我们亦相信,CSP延伸的配套原物料、设备和相关工艺等上下打通顺畅,这一两年将迎来全新的应用局面。

 

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