低成本LED封裝技術(shù)

“”好幾家NEPCONJAPAN2010的參展商表示?？山档捅惧X(qián)的技術(shù)之所以吸引如此多的關(guān)注，是由于過(guò)去一段時(shí)間以來(lái)困難的經(jīng)濟(jì)環(huán)境。事實(shí)上，今年度NEPCONJapan7％，為1,141家。一家印刷系統(tǒng)制造商的員工解釋道：“漫長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)衰退，讓我們的客戶比以往都更留意本錢(qián)?！盢EPCONJAPAN展會(huì)中致力供給更高速與更高密度封裝技術(shù)的進(jìn)展了多種嶄技術(shù)，包括承受更廉價(jià)的金、無(wú)銀銅膠、可儲(chǔ)存室溫的鍚膏、低本錢(qián)LED散熱器，以及一些可削減制程步驟的封裝技術(shù)。降低金消耗的技術(shù)銅導(dǎo)線成為關(guān)鍵““銅導(dǎo)線的出貨量在今年很有可能超過(guò)金導(dǎo)線，”臺(tái)灣主要半導(dǎo)體封裝廠日月光集團(tuán)在日ShojiUegaki2009年下半年來(lái)，金價(jià)快速上漲，因而加速了從金導(dǎo)線過(guò)渡到銅導(dǎo)線，以抑制焊線接合制程本錢(qián)上升的腳步。200932％〔1〕。依據(jù)日月光透露，用銅導(dǎo)線取代金導(dǎo)線可以20％的本錢(qián)。日月光主要的工廠位于高雄，該公司打算20102000臺(tái)銅導(dǎo)線的焊線機(jī)。針對(duì)此一趨勢(shì)，在今年的NEPCONJAPAN中，展出重點(diǎn)便著重在可具體用量的技術(shù)。1金價(jià)持續(xù)上漲1金衡盎克?！矆D依據(jù)田中貴金屬工業(yè)的數(shù)據(jù)制成〕防止銅腐蝕的封裝材料防止銅腐蝕的封裝材料日本的京瓷化學(xué)公司〔日本的京瓷化學(xué)公司〔KYOCERAChemical〕KE-G1280系列封裝材料，旨在解決銅布線長(zhǎng)期存在的問(wèn)題〔2〕2009年夏天開(kāi)頭量產(chǎn)，并已應(yīng)用在極具本錢(qián)意識(shí)的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取記憶體〔DRAM〕和快閃記憶體等應(yīng)用中。2針對(duì)銅導(dǎo)線進(jìn)展最正確化的全封裝材料。〔a〕。而京瓷化學(xué)則藉由削減氯離子含量，針對(duì)銅導(dǎo)線的應(yīng)用開(kāi)發(fā)了的封裝材料〔b〕。當(dāng)使用傳統(tǒng)封裝材料時(shí)，在封裝過(guò)程中很可能導(dǎo)入氯離子〔當(dāng)使用傳統(tǒng)封裝材料時(shí)，在封裝過(guò)程中很可能導(dǎo)入氯離子〔Cl-〕，可能因而造成銅導(dǎo)線腐蝕。而京瓷化學(xué)則改採(cǎi)氯離子含量較低的原料，將通常為30ppm的氯離子濃度削減到15ppm。7Pa·s5Pa·s，這有助于生產(chǎn)出更細(xì)的金和銅導(dǎo)線，以SaeImoto指出：“海外制造商正在轉(zhuǎn)換到銅導(dǎo)線，但日本制造商卻是為了降低本錢(qián)，而嘗試承受更細(xì)的金導(dǎo)線。”京瓷化學(xué)的技術(shù)不僅可處理更細(xì)的金導(dǎo)線，將來(lái)在轉(zhuǎn)換到銅導(dǎo)線之后，其技術(shù)也能有效地應(yīng)用在更細(xì)的銅導(dǎo)線上，以進(jìn)一步降低本錢(qián)。金導(dǎo)線消耗量減半大日本印刷〔DaiNipponPrinting〕IC制造商的金導(dǎo)線用量。該公司開(kāi)發(fā)出一種金屬線路薄板，在打線接合制程中僅需使用一半的金導(dǎo)線，估量用量。該公司開(kāi)發(fā)出一種金屬線路薄板，在打線接合制程中僅需使用一半的金導(dǎo)線，估量2010年6月推出，將承受四方扁平封裝〔QFP〕。大日本印刷表示，由于金價(jià)飆升，現(xiàn)已20102億日?qǐng)A的銷(xiāo)售額。IC晶片正在持續(xù)微縮，但導(dǎo)線架的小型化看來(lái)卻已到達(dá)極限了，這導(dǎo)致連接二者的金導(dǎo)線靠性帶來(lái)?yè)p害。假設(shè)因線徑增加而提升了金線強(qiáng)度，那麼材料本錢(qián)就會(huì)更高了。為解決這個(gè)問(wèn)題，大日本印刷開(kāi)發(fā)出一種金屬線路薄板〔圖3〕，用于連接IC晶片的金屬線路板中心部份，并重將金屬線路板的四周部份與導(dǎo)線架連接起來(lái)。3金線消耗量削減一半。〔a〕。金導(dǎo)線用于連接導(dǎo)線IC〔b，c〕。IC雖然在導(dǎo)線架上附加薄板并不需要額外的步驟1/3金線材料費(fèi)用。在銅上，具體的模式是把銅蝕刻，而后再在外表涂上鎳和金的電涂層。QFP130μm60μm。大日本印刷指出，這種改進(jìn)過(guò)的布線，可以自由地“ICSiP。”印刷電子焊膏也朝銅方向轉(zhuǎn)換板布線在內(nèi)。截至目前為止，銀膠〔Agpaste〕仍是主要材料，但現(xiàn)在，業(yè)界正消滅一股承受低本錢(qián)銅膠〔Cupaste〕的趨勢(shì)。日本網(wǎng)版印刷設(shè)備商Micro-tec公司承受了一家材料制造商所供給的銅膠30μm的銅線與間距〔line-and-space〕圖桉印刷〔圖4〕。該公司解釋道，這種方法的材料本錢(qián)，是承受銀膠布線的1/10。該公司期望，透過(guò)與其合作的材料制造商共同改進(jìn)印刷性能后，能在將來(lái)幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。4承受網(wǎng)版印刷的銅布線圖原型30μm的銅線與間距〔line-and-space〕圖案印刷。其材料本錢(qián)據(jù)說(shuō)只有傳統(tǒng)銀膠的1/10。圖為在綠色薄板上形成的封裝基板布線圖案。在印刷后，這種開(kāi)發(fā)的銅膠能在僅在印刷后，這種開(kāi)發(fā)的銅膠能在僅1501506060μΩcm；或是在一樣空氣和溫度條件下，1530μΩcm。與現(xiàn)有技術(shù)不同，在經(jīng)過(guò)場(chǎng)展現(xiàn)的產(chǎn)品看來(lái)，似乎是旭硝子公司〔AsahiGlass〕200912SemiconJapan中所展現(xiàn)的“銅填充膠”。8倍的印刷量NEWLONGSEIMITSUKOGYO公司展出了一套可較傳統(tǒng)卷對(duì)卷制程系統(tǒng)提高八倍吞吐量的網(wǎng)版印刷系統(tǒng)〔5〕。58倍吞吐量。網(wǎng)版印刷系統(tǒng)使用了圓柱形網(wǎng)板，800％〔a〕。該系統(tǒng)適用于才智卡和其他不需要高精度的應(yīng)用〔b〕。在傳統(tǒng)的卷對(duì)卷印刷制程中，其網(wǎng)版〔在傳統(tǒng)的卷對(duì)卷印刷制程中，其網(wǎng)版〔screenmask〕都是平面的，這意味著當(dāng)一個(gè)印/停頓操作將削減約2.5m/20m/分的吞吐量不斷移動(dòng)。然而，印刷圖桉的記號(hào)會(huì)從通常的10μm至100μm呈跳動(dòng)性變化，因此，該公司估量該技術(shù)將用于不要求高精度的應(yīng)用中。具體來(lái)說(shuō)，它很適合觸控螢?zāi)徊季€，IC卡天線和鋰現(xiàn)最大的吞吐量。焊料可存放在室溫的全產(chǎn)品開(kāi)頭採(cǎi)取行動(dòng)。在室溫下保存的錫膏。包括日本NihonGenmaMfg.公司、SenjuMetalIndustry公司，以及Tamura公司等，都展現(xiàn)了可在室溫貯存的錫膏產(chǎn)品。傳統(tǒng)的錫膏在室溫中會(huì)由于助焊劑揮用冰箱，這可削減所消耗的電力，以及所流失的黏度損失，這些都有助于降低本錢(qián)。依照需求制作錫膏日本nr“FreshPase是一種能讓用戶僅需預(yù)備所需錫膏數(shù)量的工具〔圖6〕。過(guò)去，僅需使用少量錫膏的用戶，通常會(huì)被迫放棄未使用的部份。工具有助改善此一狀況，削減鋪張，還有助削減本錢(qián)。該公司的一款套件約含250克的錫膏，并供給一系列旋轉(zhuǎn)/攪拌混合的建議。該公司的這項(xiàng)展出是預(yù)先測(cè)試市場(chǎng)承受度，目前尚未打算推出樣品。6為低產(chǎn)量用戶量身打造的全產(chǎn)品。HarimaChemicalsSenjuHarimaChemicalsSenjuJetalIndustry等公司，則提出了使用焊膏印刷形成數(shù)十微米凸塊間距的建議〔圖7〕。HarimaChemicals公司解釋道：“行動(dòng)”Harima著面積，還能持續(xù)降低本錢(qián)。7用焊膏印刷制作超小型凸塊的凸塊〔a〕。Senju200mm晶圓〔b〕，據(jù)表系統(tǒng)來(lái)制造。同時(shí)實(shí)現(xiàn)高輸出和低本錢(qián)LED的應(yīng)用范圍正從訊號(hào)顯示擴(kuò)展到包括同時(shí)實(shí)現(xiàn)高輸出和低本錢(qián)LED的應(yīng)用范圍正從訊號(hào)顯示擴(kuò)展到包括LCD面板背光和照明等的寬闊市場(chǎng)。擴(kuò)大應(yīng)用的關(guān)鍵因素是不斷降低的價(jià)格，同時(shí)也有很多技術(shù)為顯示器應(yīng)用供給本錢(qián)低廉的LED封裝。一般來(lái)說(shuō)，這個(gè)領(lǐng)域可區(qū)分為較低的元件本錢(qián)，以及更低本錢(qián)的制造過(guò)程。延長(zhǎng)壽命的塑料LCD面板背光和照明等應(yīng)用中，常常使用輸出超過(guò)1WLED。這些高輸出功率LED所產(chǎn)生的熱量不僅降低發(fā)光效率，還會(huì)降低封裝材料本身的品質(zhì)。因此，目前的關(guān)鍵是解決這些問(wèn)題，以及降低封裝本錢(qián)。〔PanasonicElectricWorks〕已研發(fā)出一種可提高輻射性能的塑膠基板與散熱器〔圖8〕。像鋁這類(lèi)的金屬基板雖然可供給更高的輻射性能，但本錢(qián)相對(duì)更高。因善了在兩層銅之中將填料添加到塑料層的過(guò)程，將基板的導(dǎo)熱效率從1W/mK提高到了2W/mK或3W/mK2W/mK3W/mK水準(zhǔn)的商用化產(chǎn)品，同時(shí)也將進(jìn)一步提高導(dǎo)熱性能。8削減封裝元件的本錢(qián)。LED免于靜電放電的損害。RishoKogyo公司則建議由環(huán)氧樹(shù)脂轉(zhuǎn)換到硅，藉此提高LED封裝基板中的塑料使用率。該公司表示，當(dāng)曝露在光、熱等環(huán)境中，環(huán)氧樹(shù)脂的壽命僅有數(shù)千小時(shí)，相加昂貴。據(jù)該公司透露，承受硅的型塑料基板僅需“陶瓷根本的一小部份本錢(qián)，但卻可供給同樣的使用壽命。”2010年上半年開(kāi)頭供給樣品。TDK-EPCLEDLED中TDK-EPC公司建議使用氧化鋅〔ZnO〕壓敏電阻，而非通常承受的氧化鋁〔Al2O3〕子基板。即使在未使用齊納二極體狀況下，這個(gè)壓敏電阻仍可釋放電荷，并能承受高達(dá)未使用齊納二極體狀況下，這個(gè)壓敏電阻仍可釋放電荷，并能承受高達(dá)12kV的靜電放電。TDK-EPC目前正推出壓敏電阻基板的樣品，并打算到2010年底前實(shí)現(xiàn)商用化。承受塑料封裝解決問(wèn)題京瓷化學(xué)公司開(kāi)發(fā)出一種據(jù)稱(chēng)可降低處理本錢(qián)的塑膠，可用于在LED封裝量產(chǎn)應(yīng)用，如壓縮成型〔圖9〕。該公司并未披露具體材料資訊，僅表示是一種熱固性塑膠。通常，使LED封裝中的硅塑料，其接合力較差，并具有用于反射的鍍銀