照明希望之星—共晶EMC封裝的崛起

發布日期：2013-10-25

Haitz定律作為LED行業技術發展驅動力，其正確性不斷得到印證，該定律表明LED價格每10年將變為原來的1/10，性能則提高20倍。LED的發展也驗證了該定律，甚至性價比提升的速率超過該定律的預測。2013年，LED照明已經成為LED行業發展新的引擎，并將超過背光市場。為了撬動巨大的照明市場，使LED照明產品在尋常百姓家璀璨綻放，各大LED公司使盡渾身解數，以技術驅動為核心共同推動LED行業高速發展。

　　LED光源作為LED照明產品核心，這些年來取得了長足發展。然則，LED光源的發展與封裝輔材休戚相關，這些輔材包括LED支架、固晶膠、熒光粉和點粉膠等，每一次封裝原物料的革新，均會引發LED光源領域的革命。隨著行業的發展，LED產品光電轉換效率已經超過絕大部分傳統照明光源，LED從業人員的注意力逐漸從lm/W轉向lm/$，性價比成為LED核心競爭力。

　　表貼式（SMD）的封裝形式受到市場的青睞。該系列產品因體積小，適合大批量生產，性價比高，并兼容成熟的表面貼裝工藝（SMT）而受到客戶廣泛支持。SMD封裝形式的產品也隨著支架材料的進步在不停地演進。單個封裝器件的輸入功率和發光強度在不停提升，對材料的耐熱性要求越來越高。隨著市場對lm/$指標的要求越來越高，提升lm/$的方向就落在芯片的大電流密度驅動，在小型的封裝器件中使用，以降低單個封裝的物料成本。在這種大的背景下，早期的PA6T、PA9T及PCT等支架塑膠材質已不能滿足LED高品質需求，于是EMC（Epoxy Molding Compound）封裝材料堂而皇之登入LED應用歷史舞臺。

　　EMC中文名為環氧塑封料，又稱環氧模塑料、是IC（Integrated Circuit）封裝制造中的主要原材料之一。伴隨著IC封裝技術的發展，EMC作為主要的電子封裝材料也得到了快速的發展。EMC以其高可靠性、低成本、生產工藝簡單、適合大規模生產等特點，占據了整個微電子封裝材料97％以上的市場。現在，EMC更是將觸角伸至半導體器件、集成電路、消費電子、汽車、軍事、航空等各個封裝領域。EMC因其卓越的耐熱性及適合大規模現代化生產，為其在LED封裝應用領域提供極佳解決方案。

　　EMC是采用改性Epoxy材料和蝕刻技術在Molding設備封裝下的一種高度集成化的框架形式，蝕刻銅基板使得Epoxy與銅基板支架有更大的接觸面積，且相對于PPA等熱塑性塑膠EMC本身粘接力較強，使得EMC產品在防潮氣及紅墨水滲透方面優勢得天獨厚，該封裝形式源于IC封裝，卻又有別于IC封裝。由于材料和結構的變化，使得EMC產品具有高耐熱性、抗UV、高度集成，承受大電流，體積小等顯著特色。尤其是抗UV性能的大幅提升，使得EMC產品應用領域大幅擴展，可以應對室外照明及汽車照明等潮濕惡劣環境中，將對業已成熟的高端陶瓷封裝產品形成有利沖擊。

　　IC領域的封裝不考慮出光，以機械保護和氣密性為目標，因而多以黑色EMC塑膠為主，然則應用于LED封裝領域的EMC必須考慮高出光效率， EMC須為吸光小、反射率高的白色塑膠。作為全新的塑膠材料其研發難度高，導致目前該EMC材料只掌握在日立及少數幾家技術實力雄厚的國際材料大廠中，上述公司持有EMC材料及封裝專利，后進者囿于專利壁壘，短期內無法取得技術和市場的突破，因而EMC材料售價較高。市場反饋信息，已實現量產的日立EMC材料價格約為PA9T TA112塑膠的8~9倍，且EMC支架采用蝕刻工藝，其成本為沖壓工藝的3~5倍，因而EMC支架普遍單價偏高，封裝成品也比傳統采用PPA及PCT塑膠的支架成品高。然則EMC較低的Epoxy膨脹系數使得超電流使用成為可能。EMC 3014已通過150mA可靠性測試，功率驅動到0.5W；EMC 3030封裝驅動從350mA至600mA，功率從1W~2W不等，可靠性企業內部測試中。盡管單價較高，但驅動到更高功率，因而EMC產品可以輕松獲得較高的lm/$值。

　　晶科電子作為封裝從業者，始終以緊跟前沿封裝物料及先進封裝工藝為己任，積極投入EMC產品研發中。借鑒已經成熟量產的陶瓷產品—易系列工藝，順利完成EMC 3014、EMC 2835及EMC 3030量產工作，目前已實現批量供貨。其中EMC 3020、EMC3535處于研發狀態。

APT EMC 3014

APT EMC 3030

APT EMC 2835

　　EMC因其高耐熱性而備受矚目，為追求高性價比，在LED業界超電流使用已成共識，然則超電流使用也是風險與機遇并存，其中最大風險莫過于熱量的處理。目前業界EMC通用封裝工藝為：采用正裝/垂直結構中、小功率芯片，低導熱的絕緣膠作為芯片粘接膠，然后焊線、點粉、切割從而實現成品制作。目前LED芯片粘接膠大致有透明絕緣膠、白膠及銀膠三大類，三者導熱系數分別為0.2W/(m.K)，0.6~0.9 W/(m.K)及25~30 W/(m.K)，銀膠雖然導熱較優，但吸光嚴重，封裝成品光通量低，綜合考慮低導熱透明絕緣膠為最優方案。絕緣膠雖為硅膠基材質，但當EMC產品過電流驅動時（功率大于1W時尤其明顯），固晶層溫度通常超出絕緣膠Tg溫度，長期使用絕緣膠層會出現發黃、發黑等嚴重品質問題。

　　晶科電子不僅是封裝公司，更是LED芯片公司，公司倒裝焊芯片技術享譽業界。基于倒裝工藝的陶瓷產品—易星已在LED路燈及室內照明大放異彩；易閃作為閃光燈已在國內知名智能手機中嶄露頭角。如今，晶科電子百尺竿頭更進一步，技術上不斷創新，研發具有自主核心技術、帶差異化競爭的EMC系列產品。該系列產品基于晶科電子最新DA芯片技術，在EMC支架銅基板上合理布線，通過共晶工藝實現LED芯片與EMC支架的互連。該系列EMC 3030產品為前沿、概念性產品，目前處于研發、實驗階段，芯片通過導電金屬與支架銅基板相連，該芯片粘接層導熱系數為透明絕緣膠層100倍以上，徹底擺脫超電流使用散熱不良的苦惱。

APT基于DA芯片結構的EMC 3030

　　基于晶科電子該先進芯片和封裝技術，EMC 3030可以輕松實現2W驅動功率，產品可靠性佳，支架匹配更高耐熱性反射材料如SMC（Silicon Molding Compound），可以實現2~3W超大功率使用。

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