不景氣中不斷涌現(xiàn)的低成本封裝技術(shù)（三）

焊料

可存放在室溫的全新產(chǎn)品

在今年的展會(huì)中，可看到許多致力削減成本的焊料新構(gòu)想。今年不少參展商展出了可存放在室溫下的無鉛錫膏。很明顯，具備成本意識(shí)的用戶更加關(guān)注焊料的發(fā)展，迫使焊料產(chǎn)業(yè)開始採取行動(dòng)。

一家焊料制造商的工程師表示，過去一年來，這個(gè)產(chǎn)業(yè)中有多家公司都快速開發(fā)出了可在室溫下保存的錫膏。包括日本Nihon Genma Mfg.公司、Senju Metal Industry公司，以及Tamura公司等，都展示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)由于助焊劑揮發(fā)而導(dǎo)致黏度增加，因此通常儲(chǔ)存在冰箱中。然而，若導(dǎo)電能存放于室溫下，就不再需要使用冰箱，這可減少所消耗的電力，以及所流失的黏度損失，這些都有助于降低成本。

依照需求制作錫膏

日本Nihon Superior公司展出了所謂的“Fresh Paste”，是一種能讓用戶僅需準(zhǔn)備所需錫膏數(shù)量的工具（圖6）。過去，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。新工具有助改善此一情況，減少浪費(fèi)，還有助削減成本。該公司的一款套件約含250克的錫膏，并提供一系列旋轉(zhuǎn)/攪拌混合的建議。該公司的這項(xiàng)展出是預(yù)先測試市場接受度，目前尚未決定推出樣品。

圖6為低產(chǎn)量用戶量身打造的全新產(chǎn)品。
Nihon公司展示了“Fresh Paste”原型，包含了一罐助焊劑和焊粉。用戶可在使用前立即混合二者來制作所需的錫膏。

此外，包括日本的Harima Chemicals及Senju Jetal Industry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）。Harima Chemicals公司解釋道：“行動(dòng)電話需要數(shù)十微米的凸塊間距，但目前是無法用印刷技術(shù)達(dá)成的。在別無選擇之下，業(yè)者們只好選擇打線接合的方式?！盚arima公司積極推廣其技術(shù)，并指出凸塊的焊膏印刷不僅可減少粘著面積，還能持續(xù)降低成本。

圖7用焊膏印刷制作超小型凸塊
Harima Chemicals展示了一種“超級(jí)焊膏”，可形成間距35μm的凸塊（a）。Senju Metal Industry則展出了采用錫膏形成80μm間距凸點(diǎn)的200mm晶圓（b），據(jù)表示，該晶圓是采用松下生產(chǎn)科技公司（Panasonic Factory Solutions）所開發(fā)的印刷系統(tǒng)來制造。

LED封裝


同時(shí)實(shí)現(xiàn)高輸出和低成本

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廣大市場。擴(kuò)大應(yīng)用的關(guān)鍵因素是不斷降低的價(jià)格，同時(shí)也有許多技術(shù)為顯示器應(yīng)用提供成本低廉的LED封裝。一般來說，這個(gè)領(lǐng)域可區(qū)分為較低的元件成本，以及更低成本的制造過程。

延長壽命的塑料

在諸如LCD面板背光和照明等應(yīng)用中，經(jīng)常使用輸出超過1W的LED。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)鍵是解決這些問題，以及降低封裝成本。

日本的松下電工（Panasonic Electric Works）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）。像鋁這類的金屬基板雖然可提供更高的輻射性能，但成本相對(duì)更高。因此，該公司摒棄了金屬，試圖藉由改善塑膠基板的熱輻射性能來延長使用壽命。松下電工改善了在兩層銅之中將填料添加到塑料層的過程，將基板的導(dǎo)熱效率從1W/mK提高到了 2W/mK或3W/mK。該公司解釋道，目前塑料基板的熱輻射性能比不上鋁，但該公司將繼續(xù)開發(fā)，以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱效率在2W/mK到3W/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。

圖8減少封裝元件的成本。
松下電工透過改善塑料基板的熱輻射性能，以及塑膠材料對(duì)熱和光的阻抗能力來延長塑料基板的壽命。TDK-EPC公司的壓敏電阻基板則無須使用齊納二極體，便可保護(hù)大輸出功率的LED免于靜電放電的損害。

同時(shí)，日本Risho Kogyo公司則建議由環(huán)氧樹脂轉(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)氧樹脂的壽命僅有數(shù)千小時(shí)，相對(duì)較短。在此同時(shí)，人們?cè)絹碓疥P(guān)注可提供數(shù)萬小時(shí)壽命的陶瓷材料，但陶瓷往往比塑料更加昂貴。據(jù)該公司透露，采用硅的新型塑料基板僅需“陶瓷基本的一小部份成本，但卻可提供同樣的使用壽命?！痹摴绢A(yù)計(jì)2010年上半年開始提供樣品。

日本TDK-EPC公司提出了可在LED封裝中減少元件數(shù)量的方法。高輸出功率的LED中通常內(nèi)含一個(gè)齊納二極體，以保護(hù)設(shè)備免受封裝過程中所產(chǎn)生的靜電電荷損害。TDK-EPC公司建議使用氧化鋅（ZnO）壓敏電阻，而非通常采用的氧化鋁（Al2O3）子基板。即使在未使用齊納二極體情況下，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目前正推出新壓敏電阻基板的樣品，并計(jì)劃到2010年底前實(shí)現(xiàn)商用化。

采用塑料封裝解決問題

京瓷化學(xué)公司開發(fā)出一種據(jù)稱可降低處理成本的塑膠，可用于在LED封裝量產(chǎn)應(yīng)用，如壓縮成型（圖9）。該公司并未披露詳細(xì)材料資訊，僅表示是一種熱固性塑膠。通常，使用在LED封裝中的硅塑料，其接合力較差，并具有用于反射的鍍銀，這使其不適用于壓縮成型。此外，柔軟的材料往往會(huì)在封裝后導(dǎo)致導(dǎo)線變形，而且產(chǎn)品通常具有過度的透氣性，容易使鍍銀惡化。

圖9降低封裝制程成本
京瓷化學(xué)的封裝材料可用于批次制造，如壓縮成型。DISCO提出了一種可讓薄型藍(lán)寶石基板更加容易處理的方法。佳能機(jī)械則展示了專為LED設(shè)計(jì)的黏晶機(jī)。

新開發(fā)的塑膠則解決這些硅膠的問題。與鍍銀的接合力是硅塑料的數(shù)十倍，硬度則是2～3倍。其滲透性因數(shù)則低于100。京瓷化學(xué)表示，該公司的量產(chǎn)目標(biāo)價(jià)格將低于硅膠。目前客戶正在進(jìn)行評(píng)估。（未完待續(xù) 記者 木村雅秀 河合基伸 小谷卓也 大下淳一 久米秀尚）