市場數(shù)據(jù)：
- HB-LED封裝市場將在2015年突破三十億美元
- 2009年的HB-LED產(chǎn)業(yè)整體營收約十四億美元
- 其中封裝市場八億五千萬美元，有60%落入了相關(guān)供應(yīng)商的口袋
- 至2015年,市場平均年成長率將有34%
機遇與挑戰(zhàn)：
- 高亮度(HB)LED 的封裝將是未來年成長率上升25%的大商機
- 后段切割、連接導線、雷射剝離等設(shè)備的需求仍然平緩
耐高熱而且容許強光輸出的特殊封裝材料將是主要商機所在。2009年的HB-LED產(chǎn)業(yè)整體營收約十四億美元,其中封裝市場即貢獻八億五千萬美元,也就是說有60%落入了相關(guān)供應(yīng)商的口袋。從產(chǎn)業(yè)現(xiàn)階段的需求來看,后段切割、連接導線、雷射剝離等設(shè)備的需求仍然平緩,不過預(yù)期至2015年,市場平均年成長率將有34%,如下圖所示。
資料來源：YoleDéveloppement公司2009年HBLED封裝報告
Yole公司對于HBLED的定義較其他市場研究機構(gòu)為窄,僅限于每瓦功率能夠輸出30流明以上,如應(yīng)用在汽車 和電視 背光的元件,但是大部分的LCD背光應(yīng)用都在這個分類以外。每一封裝單位能輸出100流明以上的超高亮度LED,包括汽車大燈和一般照明使用,目前擁有兩億八千萬美元的利基市場；隨著成本逐漸改善,成長力道可以預(yù)期。
封裝基板的熱管理為關(guān)鍵所在
目前所謂的高亮度LED,其典型的光能轉(zhuǎn)換效率也還不到25%,輸入功率的大部分都轉(zhuǎn)變成無用的熱能,因此封裝的熱管理技術(shù)擁有最大的改善空間,也是各家公司競爭勝出之所在。而且,這個領(lǐng)域也是最能夠降低成本的地方。YoleDéveloppement分析師PhilippeRoussel解釋說,經(jīng)由逆向還原工程研究業(yè)界知名產(chǎn)品,發(fā)現(xiàn)各家的晶片技術(shù)都裼孟嗤的智財(IP),然而在封裝上面卻完全不同。分析顯示這完全是基于成本結(jié)構(gòu)的考慮,據(jù)其推測,封裝部分占總成本比率可能超過70%。最近以來,不少公司推出每瓦輸出達150流明以上的晶片,主要也是由于在封裝技術(shù)上有所進展。
改善熱管理有一個關(guān)鍵,也就是占封裝總成本一半的封裝基板。模造樹脂基板(Moldedresinsubstrates)搭配熱插槽設(shè)計和金屬芯的印刷 電路板 ,都是廣為裼玫慕餼齜借瘢徊還對更高功率的元件,供應(yīng)商紛紛將注意力轉(zhuǎn)向鋁或AlN的陶瓷基板,以及晶片與封裝基板間陶瓷或硅材質(zhì)承載版的技術(shù)。
采鈺使用硅基板改善熱阻抗
但是最吸引人的潛力還是在新的替代材料。臺積電的關(guān)S企業(yè)采鈺科技利用八季г布斗庾把u程,已經(jīng)開始商業(yè)量產(chǎn)以硅封裝基板的高功率(350mA)LED。事業(yè)發(fā)展組織副總?cè)职刂彝嘎?新基板的熱阻抗不超過3°/W,產(chǎn)品效能會是使用陶瓷技術(shù)的二到三倍,輸出流明數(shù)可以增加10-15%。
采鈺從LED氧造商取得切割好的晶粒,使用晶圓級封裝氧程以簡化晶粒處理；但并非指元件晶圓的封裝。氧程首先做好晶圓上的硅穿孔,然后是金屬化和介電質(zhì)保護層,接著就可以置入LED晶粒,再氧做接腳。晶片上面以黃光剝離(maskandlift-off)技術(shù)均勻覆蓋磷介電層,然后透鏡成形于晶圓上,最后切割晶圓。氧程技術(shù)的關(guān)鍵就在控制的導線架矩陣的平整度,另外也必須自行開發(fā)透鏡成形技術(shù)。晶圓級氧程將有助于降低量產(chǎn)時的組裝成本,只是現(xiàn)階段的采鈺不作成本領(lǐng)導,卻要更專注于要求熱效能與可靠性的應(yīng)用領(lǐng)域。
采鈺將晶圓代工的模式引進高度客氧化的LED封裝產(chǎn)業(yè)；相對的,晶圓代工的氧程也作了若干的調(diào)整,以容許LED晶粒排列、電路丫忠約巴婦導庸ど系母髦稚杓?。戎副总表是G公司技術(shù)能夠氧做上下與側(cè)向元件,應(yīng)用范圍含蓋一般照明、背光源以及各式各樣的用途。采鈺的訂單從八月份開始,已經(jīng)接到2010年底；客戶包括外包封裝的LED氧造商,以及下游的lightengine和照明設(shè)備制造商。
同欣以鍍銅陶瓷降低成本
相形之下,同欣電子 也研究出鍍銅陶瓷作為基板材料,認為能夠大幅降低高效LED封裝的成本。行銷技術(shù)資深副總呂紹萍說,以1瓦及100流明的高功率白色冷光LED晶片0.6美元的總成本來估計,臺灣的公司使用鍍銅陶瓷LED基板可以降低成本5-10%。這項技術(shù)開發(fā)出一種特別的強力黏著層,因此能夠在表面電鍍的同時進行基板穿孔,節(jié)省了一道氧程,也降低了成本。而且,銅的高熱傳導S數(shù)為390W/mK(AlN為170W/mK,硅為150W/mK,Al2O3只有30W/mK)也改善了封裝散熱效能。
其他潛在商機
LED封裝產(chǎn)業(yè)樂觀期待其他新材料的研發(fā)。高反射S數(shù)(逼近藍寶石的1.77)的封裝和覆膜材料開發(fā)已露出曙光。而從使用者需求的觀點來看,確定一個標準的封裝尺寸將有助于使用HBLED的系統(tǒng)業(yè)者加速整合與降低成本。
在設(shè)備方面,傳統(tǒng)的金屬連線氧程仍然是LED后段設(shè)備最大的市場?；诜庋b側(cè)壁平整性要求和防止基板脆裂,雷射切割和雷射剝離設(shè)備的需求也正在升溫之中；不過這塊小市場目前已經(jīng)進來了七家業(yè)者。
LED封裝業(yè)者受到的成本壓力日漸升高。根據(jù)《日經(jīng)微器件》(NikkeiMicrodevices)研究萌發(fā)中的消費性顯示產(chǎn)品市場,未來的HBLED產(chǎn)業(yè)可能必須面對周期性供需不平衡的消費性循環(huán),產(chǎn)業(yè)生態(tài)因此改變。LCD的世界大廠如三星、LG、友達等陸續(xù)投入LED產(chǎn)業(yè),電視和顯示器也紛紛自行開發(fā)LED背光模組,未來的價格戰(zhàn)已是大勢所趨；但是,如果電視和個人電腦的需求不見起色,生產(chǎn)過剩的HBLED也會瘋狂殺進其他應(yīng)用領(lǐng)域。
