據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計大概全球17%的電量都會用于照明，而其中照明所用的電量主要被白熾燈和熒光燈管消耗掉，LED照明產(chǎn)品能夠為用戶提供環(huán)保、穩(wěn)定、高效、安全的全新照明體驗，現(xiàn)已成為替代傳統(tǒng)照明產(chǎn)品有力的競爭者。
目前LED在照明領(lǐng)域的滲透率很低，LED在照明領(lǐng)域的全球滲透率低于10%，其中滲透率最高的是日本，2013年達到30%，預(yù)計2017年將達到 70%。LED照明在美國的滲透率如按照燈具類型來計算，以MR16燈具的滲透率最高，已經(jīng)超過10%，而其他類LED光源的LED使用率均小于10%，可見市場潛力巨大。
2014年1月1日，美國開始禁止銷售白熾燈，2014年10月1日中國開始禁白，預(yù)示著LED在照明市場中的應(yīng)用將在今年到明年內(nèi)爆發(fā)。未來幾年內(nèi)，LED在照明領(lǐng)域的滲透率和應(yīng)用會出現(xiàn)一個黃金增長期。此外，LED在電視機背光、手機、和平板電腦等方面的應(yīng)用也迎來了爆發(fā)式的增長期。
“倒裝芯片+芯片級封裝”的完美組合
目前，大量應(yīng)用的白光LED主要是通過藍光LED激發(fā)黃色熒光粉來實現(xiàn)，行業(yè)內(nèi)藍光LED芯片技術(shù)路線包含正裝結(jié)構(gòu)、垂直結(jié)構(gòu)和倒裝結(jié)構(gòu)三個技術(shù)方向。其中正裝芯片制作工藝相對簡單，但其散熱效果不如垂直和倒裝結(jié)構(gòu)，且封裝過程需要金線實現(xiàn)電連接，比較適用于中小功率芯片封裝，常用于室內(nèi)照明燈管、吸頂燈等燈具上;垂直結(jié)構(gòu)的芯片由于涉及到電極鍵合和外延襯底剝離工藝，相對來說工藝復(fù)雜、成本也較高，其封裝過程仍然需要金線互聯(lián)，但其散熱效果好，比較適合中大功率LED產(chǎn)品;倒裝芯片相對工藝狀況適中，由于其直接通過大面積金屬電極導(dǎo)電和散熱，散熱效果很好，完全實現(xiàn)了無金線互聯(lián)，使得工作可靠性顯著提高，非常適合于中大功率LED應(yīng)用，應(yīng)用于高端照明和直下式電視機背光等要求較高的場合。
LED器件的發(fā)光效率、成本、可靠性是LED產(chǎn)品在照明領(lǐng)域推廣應(yīng)用急需解決的三大課題。其中，LED功率型器件發(fā)光效率的提升，需要從材料、外延層結(jié)構(gòu)、芯片設(shè)計、封裝工藝等多種途徑著力提高器件的發(fā)光效率。目前LED的發(fā)光效率已經(jīng)超過市場應(yīng)用的光源(如熒光燈、節(jié)能燈)光效水平，低成本化成為推動占領(lǐng)LED市場份額最重要的力量;但在成本降低的同時又需要在保證產(chǎn)品具有高可靠性、高品質(zhì)為前提。
傳統(tǒng)LED產(chǎn)業(yè)包括外延、芯片、封裝和燈具產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，當前產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢呈現(xiàn)并購和投資進行產(chǎn)業(yè)鏈垂直整合以降低成本，而通過將芯片和封裝的技術(shù)環(huán)節(jié)垂直整合，可以進一步降低成本。
因此，將傳統(tǒng)IC領(lǐng)域的芯片級尺寸封裝概念引入LED領(lǐng)域，也就是將LED芯片和封裝結(jié)合起來即芯片級尺寸封裝技術(shù)為LED產(chǎn)業(yè)的垂直整合提供了很好的技術(shù)途徑。
在市場需求量迅速提升，對價格下降的壓力越來越大的情況下，芯片級尺寸封裝技術(shù)(Chip Scale Package，以下簡寫為“CSP”)的發(fā)展就成為必然的趨勢。
在三種LED芯片技術(shù)路線中，倒裝芯片由于無需金線互聯(lián)，且可直接在各種基板表面(PCB、陶瓷等)貼裝，因此特別適合芯片級封裝(直接在芯片制造階段就完成了白光封裝)，形成芯片級的白光LED器件。
由于倒裝芯片散熱好，可靠性高，能夠承受大電流驅(qū)動，使得其具有很高的性價比，因此“倒裝芯片+芯片級封裝”成為了完美的組合，在LED白光器件成本和可靠性方面具有很強的優(yōu)勢，最近兩年來成為了LED行業(yè)研究的熱點和發(fā)展的主流方向。
芯片級封裝的發(fā)展
CSP指的是封裝體尺寸相比芯片尺寸不大于120%，且功能完整的封裝元件。CSP器件的優(yōu)勢在于單個器件的封裝簡單化，小型化，盡可能降低每個器件的物料成本。CSP量產(chǎn)實現(xiàn)的產(chǎn)能很大，從而滿足市場的爆發(fā)性增長用量的需求，通過大規(guī)模化的生產(chǎn)效應(yīng)而拉低器件的成本。
芯片級尺寸LED封裝技術(shù)，由于封裝體積變小，給封裝技術(shù)帶來了挑戰(zhàn)，特別是LED作為光學(xué)器件，需要制作均勻的光轉(zhuǎn)換層，可實現(xiàn)均勻光色的光學(xué)元件，且要保證封裝器件的可靠性。
2013年以來，免封裝絕對是LED產(chǎn)業(yè)界的熱門話題，所謂的免封裝其并不是真正省去封裝環(huán)節(jié)，而是將部分封裝工序提前到芯片工藝階段完成，其實也就是芯片級封裝。包括臺灣、日韓、歐美等地的LED大公司紛紛發(fā)布了類似的芯片級封裝LED產(chǎn)品。
綜合各企業(yè)產(chǎn)品，芯片級封裝的特點是在基于倒裝芯片的基礎(chǔ)上，使封裝體積更小，光學(xué)、熱學(xué)性能更好，同時因省略了導(dǎo)線架與打線的步驟，使其后道工序更加便捷。
芯片級封裝工藝路線主要有三種技術(shù)方案：一是先將 LED 晶圓劃片，然后將倒裝芯片貼裝到已制作有電路的基板材料上，再進行其他封裝工藝，最后劃片、裂片得到單顆或多顆 LED 模塊，這是目前比較流行的方式，也是比較成熟的工藝。
其二，先將LED晶圓金屬化后，經(jīng)劃片制作倒裝LED芯片，然后把倒裝LED芯片的正上方和四個側(cè)面使用熒光層材料包覆而達到封裝的目的，可直接給下游燈具客戶應(yīng)用。該方法是目前市場上比較普遍的做法，也是各個LED廠競相開發(fā)的方向。
第三，LED外延片經(jīng)金屬化電極完成后，直接在晶圓極進行熒光粉涂覆，經(jīng)過切割、裂片實現(xiàn)芯片級封裝，該工藝路線技術(shù)難度較大，目前尚處在產(chǎn)業(yè)化前期。
因此綜合以上三種方法想要實現(xiàn)芯片級封裝的核心關(guān)鍵前提是在于倒裝芯片的開發(fā)。
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