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LED照明行业“无封装”发展历程反思与分析

半导体照明网 2018-07-15 07:30:38


技术不关键 应用最实在


  曾有业内人士说过:LED行业不缺技术不缺产品,就缺市场。其中,LED行业的技术在近年来可谓是不断更新,像无封装、无电源、无散热等“三无”技术的出现,就引起了行业的关注,也掀起了一阵舆论。有业界人士对此发表看法:这些技术的出现会对原有技术造成威胁,会使得厂家的生存空间日渐压缩;也有的说,这些在目前来说,终究是概念技术,短期内没法迅速大幅占领市场,而且应用领域也狭窄,还有很多应用技术层面上的东西要解决。


  时间如流水,这些“三无”产品究竟在行业里是“惊鸿一现”还是实用至上,目前并没有标准答案告诉我们,我们需要反思,新技术的出现是一场革命还是纯属的“打酱油”角色?


  因此,将会做一个反思“三无”技术产品的系列策划,我们将首先针对“无封装”的发展历程进行反思和分析。




无封装技术促进产业链整合



  自2013年以来,无封装是LED产业界的热门话题。在业内,“无封装”又有免封装、芯片级封装之叫法。


  其实,所谓的无封装并不是真正省去封装环节,而是将部分封装工序提前到芯片工艺阶段完成,即采用倒装芯片直接封焊到封装底部的焊盘,无金线,无支架,简化生产流程,降低生产成本,封装尺寸可以做得更小,而同样的封装尺寸可以提供更大的功率,也就是芯片级封装。由于无封装技术可大幅降低成本,目前,包括台湾、日韩、欧美等地的LED大公司纷纷发布了类似的芯片级封装LED产品。


  据悉,无封装器件的优势在于单个器件的封装简单化,小型化,尽可能降低每个器件的物料成本。且无封装量产实现的产能很大,从而满足市场的爆发性增长用量的需求,通过大规模化的生产效应而拉低器件的成本。另外,无封装工艺路线主要有三种技术方案:一是先将 LED 晶圆划片,然后将倒装芯片贴装到已制作有电路的基板材料上,再进行其他封装工艺,最后划片、裂片得到单颗或多颗 LED 模块,这是目前比较流行的方式,也是比较成熟的工艺。其二,先将LED晶圆金属化后,经划片制作倒装LED芯片,然后把倒装LED芯片的正上方和四个侧面使用荧光层材料包覆而达到封装的目的,可直接给下游灯具客户应用。该方法是目前市场上比较普遍的做法,也是各个LED厂竞相开发的方向。 第三,LED外延片经金属化电极完成后,直接在晶圆极进行荧光粉涂覆,经过切割、裂片实现无封装,该工艺路线技术难度较大,目前尚处在产业化前期。


  对于无封装,业内早已众说纷坛,有的是点赞,有的则带有中立态度。三星LED中国区总经理唐国庆认为,无封装的诞生让上游芯片企业直接对接下游应用企业,实现了产业链的整合和缩短,从长远看会降低整个流通成本,灯具企业可以根据自身需要来选择合适的光源进行设计,灯具的创新设计将彻底被解放。而大范围的应用之后,成本优势会越来越大,社会效益也将日益明显。也有业界人士认为,无封装牺牲了原有成熟工艺的简易性,增加芯片制成复杂程度,不利于生产良率,而生产良率带来的影响一定程度上抵消成本优势,与现有产业生态链的不完全兼容;且原有生产设备不适用,反而会增加新设备购置的成本,并要摸索新的工艺。因此,LED芯片不可能真正实现“无封装”。


还革不了传统封装厂的命



  目前整个行业竞争异常激烈,行业产品价格下降趋势明显,厂家的毛利也日趋缩小,如何降低成本成为厂家在研发技术中不可忽略的客观条件。而无封装技术当中所宣扬的降低成本很明显是最诱人的一面优势,也代表了LED封装行业最前沿的技术,它不仅可以省去一部分封装环节,而且具有集中性好,可信赖度高,光学控制灵活等优势,被业界寄予颠覆成本的一道突破口。


  但由于这种免金线、免支架的封装工艺,可以由芯片企业直接完成,因此封装企业需要积极向上游或下游探索更多的生存空间,例如利用多年在封装领域积累的经验,与芯片企业合作完成部分工序等。同时,由于设备更新需要大量资金,若中小企业不能及时赶上工艺升级的步伐,或资金链无法支撑设备的升级,将有可能被淘汰。


  唐国庆认为,从现有发展模式上来看,行业发展将从“1+1+1=3”的模式(芯片厂+封装厂+应用商)走向“1+1=3”(芯片厂+应用商)的模式,省去当中的这个“1”,也就是封装厂,这看似是在LED行业的产业链上,进行垂直整合。可是,尽管无封装芯片“来势汹汹”,浪涛席卷传统封装企业,也曾引起封装企业的“恐慌”,疑问:难道传统封装企业会因无封装技术的出现而消失?记者也就此问题采访了不少企业,请他们谈谈如何看待无封装技术的出现和发展。记者得到的回答是,无封装现在看来不可能革掉传统封装的命,而且从LED产业发展至今,并没有一项封装技术完完全全替代另一项封装技术。也有个别的厂家坦诚道,没有了解过无封装技术,所以无法评价。


下一步封装技术趋势


  相对于整体封装市场规模而言,无封装优势明显,但依然势单力薄。据市场调查得知,目前主流的通用照明产品上还没有大规模的应用无封装技术,且国内目前大批量生产的厂家也是凤毛麟角,屈指可数。其中,中山市立体光电是国内做无封装的前线厂家,记者了解到其已有部分无封装产品应用在路灯上,进行部分的试点。


  在采访中了解到,多数业内人士表示,无封装技术无论是噱头也好,还是实际上的技术创新也好,对照明而言,技术不仅要求做好创新,还需要考虑到新技术是否能充分得到利用应用在更广的领域上,就如衡量无封装技术成熟与否,重要的是能否真正成熟地应用到企业产品上面。否则,它就只是个概念技术,是一个小众的技术创新。


  或许,无封装技术现今的市场份额不大,没有大批量的实现应用在流通照明上,也没有规模效应所带来的成本降低。但不可否认,它的出现真真实实的给封装厂家当头棒喝,给了这个行业一场深刻的技术争论和反思,同时它也是封装技术的下一步趋势。


无封装:技术一小步 市场一大步


  现阶段来说,“无封装”技术的重大突破可以算是LED封装行业革新的“一大步”,国内市场出现的EMC支架封装、FlipChip以及晶圆级封装(CSP)等新兴技术让“无封装”从理想到接近现实,代表了LED未来发展的一个重要方向”。


  无封装概念在近年来虽被行业热炒,但目前业内真正了解和应用无封装芯片的企业不多,大多还停留在概念层面,并未真正落地应用,就算是已有成品的企业,但真正做到量产的寥寥可数。目前无封装技术只是LED封装产业端突破的一小步,真正的革新还待技术的完善及市场的验证。


预估:2015年将是无封装普及应用之年


  此前,有业界人士预估,因为无封装发光角度大的优势,2015年将会是无封装芯片推广应用的元年,这两年会爆发一些替代性市场,市场占有率大概会有10%。从照明市场来看,大部分的商业照明还是偏向以中小功率为主,而无封装技术还是主要集中在大功率,中小功率是否有必要去涉猎这块技术应用还有待商榷。未来照明中小功率比例将超过60%或者更高,而中功率或者COB则会降到40%,大功率则只占到20%,大功率领域只有一部分被无封装技术替代,这个比例为10%左右。


  另外,即使无封装目前而言只是一小步,但其的出现给行业造成不小的震动,尤其是中上游的影响。从未来真正的产业高点和更大的市场环境来看,由于新的技术的产生,或使得整个照明企业成本发生急剧的下降,也会给LED产业带来更多的机遇和机会。在当前,眼下由于成本下降,芯片和封装环节的融合,对于个别封装企业来说,是整体技术的创新,但因为无封装芯片体积小,贴片生产难度非常大,所以阻碍了无封装技术在应用领域的发展。


  据了解到,有关无封装技术推广的动态则是在2014年9月及2015年2月,中山市立体光电分别于知名照企三星LED、德豪润达签署无封装芯片项目战略合作备忘录,共同推动此项技术的广泛应用。立体光电总经理程胜鹏曾向记者透露,立体光电目前已经将无封装技术应用到了户外灯具上面,替换了原有的单颗大功率灯珠和COB光源。谈及无封装光源的优势,程胜鹏称立体光电最新的无封装芯片具有百搭模组,百搭模组的无金线、无支架、无驱动、无螺丝、无胶水等特点。此外,立体光电目前在业内是少有的使用无封装贴片技术量产的企业。正因为具有成熟的自有技术和设备,其成为三星公司无封装芯片国内唯一的合作伙伴,还联手合作研发出专门针对无封装的贴片设备,这也为无封装技术发展道路扫清了障碍。据悉,目前三星的无封装芯片全部提供给立体光电,暂时没有第二家获得此产品。


“无封装”应用领域尚窄,目前应用在背光市场


  虽然无封装技术目前在主流的通用照明产品上的应用遇冷,但在背光产业上的应用却是热烘烘的,无封装可以用更少的芯片数量激发更高的光通量,通过透镜改变它的光组结构来达到更大的覆盖范围,通过无封装工艺,背光产品成本可以降低到原来的一半,从以前的7—8美金降低到现在的3—4美金。


  在背光产业上,无封装技术算是对LED产业的一个较大提升。相较于传统封装结构,无金线封装技术保证了产品的高可靠性,还拥有低热阻、超薄封装、尺寸小和色温差距小等优点,更能发挥LED的优势,同时,它省去了封装固晶、打线的环节,从理论上来说LED的成本降低,利于LED产品的在市场的进一步普及。


  相对于整体封装市场规模而言,无封装优势明显,但依然势单力薄。以电视背光领域的应用来说,目前某品牌的拳头产品37寸,数百万台产品,每台所需的器件数量大概在32至37颗之间,算下来也就是几十KK的需求量而已。相比总的照明市场和封装市场,无封装所占的比重还是很小的,所以无封装应用的路任重道远。


  智能化是当今时代的主题之一,尤其是以苹果手机为首的在全球牵起一阵智能狂风,国内厂商便纷纷效仿其设计,而LED闪光灯(Flash LED)已经属于当代智能手机的基本配置。据业内调查报告显示,全球智能手机出货数量至2014年将可超越10亿台规模,而估计每部智能手机配备1—2颗不等的Flash LED。预估2014年Flash LED年产值约 7.86亿美元,同比增长64%,有望于2018年,全球Flash LED出货量预计将达20.43亿颗,而整体Flash LED产值亦挑战7.59亿美元。


  据了解,目前全球LED闪光灯出货基本由两大阵营供应,分别是采用垂直结构的欧司朗、科锐、三星,以及采用倒装结构的飞利浦,而台厂晶电、新世纪也纷纷加入倒装阵营,抢攻LED闪光灯国际市场。晶科电子(广州)有限公司产品总监区伟能指出,“手机闪光灯的最大特点在于它的瞬间电流比较大,使用1A到1.5A的大电流,从这方面来说,使用倒装焊技术做闪光灯,由于省去金线,电性连接在金与金之间进行,在承受大电流方面表现了优质的可靠性,同时荧光粉采用平面涂覆,使得出光更加均匀。”


  据观察,在国内市场,LED闪光灯主要还是以垂直结构的为主。晶科电子作为国内唯一一家能够量产“无金线封装”产品且已量产三年的企业,利用自身倒装焊技术及无封装研发经验的优势大胆切入LED闪光灯市场,推出最新一代无金线陶瓷基板封装Flash LED光源——易闪E-Flash LED ,其具有结构紧凑、高光通量、高光效、耐大电流冲击、良好热传导等优势。晶科电子成为目前国内首家,也是唯一一家使用无金线封装技术研发出LED闪光灯的企业。无封装技术切入LED闪光灯市场是否还有后来者,当下尚未知晓,有一点可以显现的是无封装技术的应用领域将会越来越广泛,但需要过程,也需要市场和产品的验证。


无封装企业认为:无封装就是趋势


  随着LED产品价格逐步降低,各大LED厂商开始着眼于封装制程与封装材料的成本控制,无封装芯片技术一经提出便引发业界热议。作为LED新兴技术,无封装芯片究竟能否成为下一代主流技术成为LED业界最为关注的问题。


行业深刻的变革


  中山市立体光电科技有限公司总经理程胜鹏表示,随着芯片企业技术的提升,整个行业方向会朝着无封装技术方向发展的。所谓“无封装芯片”是芯片级封装器件的俗称,因为没有支架没有金线等特性,表现出了有封装芯片无法比拟的稳定性和灵活性,并且热阻更低,体积更小等优势,逐渐会成为行业发展的趋势。无封装芯片,作为芯片企业向下游延生的产物,对现有LED产业链形成巨大挑战。另外,无封装芯片的诞生,会给灯具企业带来全新的模式和体验:1、芯片企业和灯具企业直接对接,缩短了产业链;2、生产条件和技术要求降低,减少生产与厂房的投资成本;3、 灯具的设计也不再受限于光源,光源的随意性可让灯具设计师无限发挥;4、可随意组合成不同功率规格光源,灵活应用。


  程胜鹏表示,目前无封装技术发展的困难是应用环节。因此,立体光电后续会加强应用的解决方案,使无封装芯片能更好的应用于各种灯具。另外,程胜鹏认为,任何一个新事物的出现,都会经历一个自身发展的过程,而无封装技术相较于传统封装来说还是比较新,市场接受度还不是很高,但其所具备的优势会慢慢呈现出来,从而在市场得以推广。


  封装作为集成电路芯片生产完成后不可缺少的一道工序,是器件到系统的桥梁。程胜鹏认为,随着技术的不断完善,无封装制造工艺会慢慢回归到集成电路芯片上。因此,拥有先进技术的电子行业的优势会慢慢呈现出来,而LED芯片、封装的优势会逐渐减弱。


高度整合的封装


  无封装也是一种封装。深圳文信光电科技有限公司总经理刘龙辉表示,其实无封装技术并不是真的省去了整个封装环节,就目前的技术而言,还没有真正能省去整个封装技术的基础。而无封装技术只是省去了其中的一些工序,从整体上看依然是封装的形式之一,因此不能简单的从字面上的意思去了解无封装技术。


  刘龙辉表示,无封装跟传统的封装有一些差异,无封装技术简单来说就是一个高度的整合的技术。通过对封装工序的整合,使生产更加简单以及成本降低,对于LED行业来说是一个很大的机遇。但从目前的市场形势来看,无封装的技术与设备仍未成熟,还需经过一段时间的沉淀,不能操之过急,因此,刘龙辉认为,无封装技术的升级是未来LED封装市场份额提升的关键所在。


  随着整个LED行业竞争越发激烈,行业产品价格下降的速度会越来越快,这个趋势是所有LED企业都难以避免的。刘龙辉表示,LED封装领域新技术层出不穷,但无封装技术代表了目前LED封装行业最前沿的技术,不仅可以省去一部分封装环节,而且具有集中性好,可信赖度高,光学控制灵活等优势,是行业技术的一个重大突破。无封装技术虽然不是真的省去整个封装环节,不过省去了一些工序,使产品价格随之降低,让企业能在目前竞争激烈的市场下保持竞争的优势。无封装技术确实给LED封装行业带来了深刻的变革,因此,无封装技术必然成为市场发展的趋势。


发展需要时间


  随着用户对于产品简洁化及性价比最大化的不断追求,催生出了无封装技术。中山坚慈照明有限公司营销总监黄志坚表示,由于目前无封装技术在市场上应用推广并不完善,导致许多人对无封装技术依然停留在概念层面,甚至会被字面上的意思所误导,简单的认为无封装就是没有封装,其实无封装技术只是省去了一些工序的新封装形式而已。


  黄志坚表示,无封装技术的核心优势主要体现在:第一,迎合了目前LED照明应用微小型化的趋势,使无封装芯片尺寸更小,设计更加灵活,并打破了光源尺寸给设计所带来的限制。第二,无封装芯片减少了金线、支架等配件,如果得到大范围的应用,性价比和成本优势就十分的明显了。


  无封装技术会是LED行业发展的一个新趋势。黄志坚认为,无封装技术无疑是未来的趋势,但就目前的状况而言实现无金线封装芯片的批量应用,还是需要较长的一段时间。首先,上游芯片的支持力度不够。另外,封装企业如需发展无封装技术,投入的设备成本就非常的巨大,对企业资金流通造成一定的压力,且设备精度要求高,对国内的设备端也是一个挑战。另外,黄志坚表示,在未来产业链的格局中,由于客户需求的多样性,传统封装企业仍可能有其存在的空间和价值。虽然无封装技术概念被行业热炒,但目前业内真正了解和应用无封装芯片的企业不多,大多还停留在概念层面,因此要真正的落地还需要一段时间。


来源:世界照明网



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