東芝推出0.65mm業(yè)界最小尺寸照明用白色LED

東芝開(kāi)發(fā)出了據(jù)稱(chēng)為業(yè)界最小尺寸的0.65mm見(jiàn)方照明用白色LED“CSP-LED”。該產(chǎn)品采用晶圓級(jí)芯片尺寸封裝(Chip Scale Package：CSP)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，封裝面積比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的產(chǎn)品削減了50%以上。東芝表示，由于可以讓光源變得非常小，因此“照明設(shè)計(jì)的靈活性增大，而且還可以用于此前無(wú)法封裝光源的空間”。東芝將從2014年4月下旬開(kāi)始樣品供貨。

東芝此前一直在量產(chǎn)采用GaN-on-Si技術(shù)的白色LED，該技術(shù)在口徑為200mm的硅晶圓上形成GaN層。特點(diǎn)是比用藍(lán)寶石基板制造成本低。據(jù)稱(chēng)，目前的量產(chǎn)數(shù)量達(dá)到了月產(chǎn)5000萬(wàn)～1億個(gè)。

發(fā)光的CSP-LED。左側(cè)是白色光(色溫為5000K)型、右側(cè)是燈泡色(色溫為2700K)型

運(yùn)用半導(dǎo)體部門(mén)核心技術(shù)

東芝半導(dǎo)體&存儲(chǔ)器公司分立半導(dǎo)體業(yè)務(wù)部白色LED應(yīng)用技術(shù)部白色LED應(yīng)用技術(shù)第一負(fù)責(zé)人、組長(zhǎng)松尾英孝表示，此次東芝“將半導(dǎo)體部門(mén)共享的核心技術(shù)——封裝技術(shù)和銅多層布線(xiàn)技術(shù)等運(yùn)用到了白色LED上”。具體為，把RF組件封裝所使用的晶圓級(jí)CSP技術(shù)運(yùn)用到了白色LED上。該技術(shù)能在晶圓狀態(tài)下進(jìn)行布線(xiàn)、形成端子、封裝樹(shù)脂并最后切割成片。為了將這種方法適用于白色LED，東芝新開(kāi)發(fā)出了無(wú)需引線(xiàn)鍵合，而是可從發(fā)光層的背面直接拉出銅電極的組件構(gòu)造。

實(shí)現(xiàn)了0.65mm見(jiàn)方尺寸

晶圓級(jí)CSP工藝的概要如下。首先，在形成了白色LED的200mm晶圓上以電鍍形成銅電極，并作樹(shù)脂封裝。然后，將晶圓翻面除去硅基板。最后在整個(gè)晶圓上形成熒光體層并切割成片，完成封裝產(chǎn)品。東芝半導(dǎo)體&存儲(chǔ)器公司分立半導(dǎo)體業(yè)務(wù)部白色LED應(yīng)用技術(shù)部白色LED應(yīng)用技術(shù)第一負(fù)責(zé)人、主管曾我部壽表示，“我們向熒光體層的成膜條件等各個(gè)工序都投入了自主技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)”。

CSP-LED的理念

據(jù)東芝介紹，照明用白色LED的尺寸，此前最小的也在1mm見(jiàn)方左右。與之相比，此次的開(kāi)發(fā)產(chǎn)品將封裝面積削減了50%以上。與該公司的原產(chǎn)品相比，削減了90%左右。因此，還可以封裝到此前難以封裝的如細(xì)線(xiàn)狀的基板上等。

東芝將首先把此次的技術(shù)用于輸入功率為0.2～0.6W的產(chǎn)品。白色光(色溫為5000K)和燈泡色(色溫為2700K)產(chǎn)品，將從2014年4月下旬、其他型號(hào)的產(chǎn)品將從2014年5月開(kāi)始樣品供貨。價(jià)格在20日元左右。該公司考慮將應(yīng)用晶圓級(jí)CSP的產(chǎn)品作為“白色LED產(chǎn)品線(xiàn)的支柱”(松尾)，今后還加那個(gè)計(jì)劃用于輸入功率在1W級(jí)的產(chǎn)品。

東芝將在2014年3月30日開(kāi)始于法蘭克福舉行的照明展會(huì)“l(fā)ight+building”上展示此次的開(kāi)發(fā)產(chǎn)品。

晶圓級(jí)工藝的概要

發(fā)光效率直追采用藍(lán)寶石基板的產(chǎn)品

東芝在白色LED業(yè)務(wù)領(lǐng)域起步較晚。據(jù)稱(chēng)目前的市場(chǎng)份額還不到1%。該公司欲將其擅長(zhǎng)的半導(dǎo)體技術(shù)運(yùn)用到白色LED上，從而挽回頹勢(shì)。GaN-on-Si技術(shù)以及此次導(dǎo)入的晶圓級(jí)CSP技術(shù)就是代表性的例子。東芝計(jì)劃將這些作為差異化技術(shù)，在2016年度獲得10%的市場(chǎng)份額。

一般情況下，與采用藍(lán)寶石基板的白色LED相比，GaN-on-Si型白色LED雖然在制造成本上占有優(yōu)勢(shì)，但發(fā)光效率上較差。近來(lái)，兩者在發(fā)光效率上的差異最近縮短了很多。如東芝的白色LED，“量產(chǎn)產(chǎn)品的標(biāo)稱(chēng)值達(dá)到了135～140lm/W，在研發(fā)水平上超過(guò)了150lm/W”。