CSP是很火沒錯，但並沒什麼用？

如果你最近有跟三星、隆達、東芝、晶元、首爾等巨頭對話，或者你參加了光亞展，你會發現，去年高調不起來的CSP封裝，今年已經登上各大展台及輿論風口，巨頭們都在興致勃勃高談闊論此技術，並且儼然一副整裝待發的姿態。

不過，此時，也有業內人士「不識趣」地潑了盆冷水——CSP的產品形式將會如同過去幾款重要的封裝形式一樣，在未來幾年橫掃市場，是非常重要的發展趨勢，但從本質上看，這種所謂的創新知識，仍舊處於原有提升lm/$的軌跡上，無非還是搶占了其它封裝的市場份額，一沒有拓展行業生存空間，二也沒有降低行業競爭壓力，即使實現了2500lm/$，然而也並沒有什麼卵用。

那麼我們就來聊聊現在很火的CSP到底有什麼用，給LED封裝行業帶來了什麼，在照明應用中又存在哪些可能性，它是否能起到顛覆作用並開啟新的照明時代。

What is CSP?

雖然業內人士都大概知道CSP的定義，但各類翻譯和說法不一，簡單地說，CSP(Chip Scale Package)，翻譯成中文的意思是晶片尺寸封裝，或者叫晶片級封裝。

CSP是最新一代的內存晶片封裝技術，其技術性主要體現為讓晶片面積與封裝面積之比超過1:1.14，與理想情況的1:1相當接近;相對LED產業而言，CSP封裝是基於倒裝技術而存在的，CSP器件是指將封裝體積與倒裝晶片體積控制至相同或封裝體積不大於倒裝晶片體積的20%，主要有三種結構類型(如下圖所示)。

從以上定義可以獲取幾個關鍵性特點：1、面積大約是晶片面積的1.2倍或者更小;2、沒有金線和支架3、目前只能採用倒裝晶片技術來實現;4、生產工藝及設備精度要求高。

優在哪?

1、有效縮減封裝體積，小、薄而輕，迎合了目前LED照明應用微小型化的趨勢，設計應用更加靈活，打破了傳統光源尺寸給設計帶來的限制；

2、在光通量相等的情況，減少發光面可提高光密度，同樣器件體積可以提供更大功率；

3、無需金線、支架、固晶膠等，減少中間環節中的熱層，可耐大電流，安全性、可靠性、尤其是性價比更高。

(此處的成本優勢指量產後，不包括前期技術優化的研發成本)

難在哪?

體積小→生產工藝要求高→對生產設備的精度以及操控人員的水平要求隨之升高→生產設備價格的高低決定了精度的高低→量產良率和成本為最大考量。

在整個CSP生產工藝流程中，每一個工藝步驟，對技術、設備、人才都有較高的要求，而以下幾個難點值得一提：1、晶片與晶片之間的距離控制；2、晶片與襯底之間的位置匹配度控制；3、外延晶片波長範圍的掌控；4、螢光粉厚度的均勻性控制；5、點膠控制技術；6、密封性。

誰在解決?

先來看看晶圓級封裝(即晶片尺寸封裝)發展的背景。

據IBTResearch所整理的資料顯示，晶圓級封裝技術基於倒裝晶片，由IBM率先啟動開發。

1964年，美國IBM公司在其M360計算器中最先採用了FCOB焊料凸點倒裝晶片器件。

1969年，美國Delco公司在汽車中使用了焊料凸點器件。

二十世紀70年代，NEC、日立等日本公司開始在一些計算器和超級計算器中採用FCOB器件。

到了二十世紀90年代，世界上成立了諸如KulickeandSoffa’s FlipChipDivision、Unitive FujitsuTohokuElectronics、ICInterconnect等眾多晶圓凸點的製造公司擁有的基礎技術是電鍍工藝與焊膏工藝，這些公司利用凸點技術和薄膜再分布技術開發了晶片級封裝技術。

FCD公司和富士通公司的超級CSP(UltraCSP與SupperCSP)器件是首批進入市場的晶片尺寸封裝產品。

1999年，晶圓凸點的製造公司開始給主要的封裝配套廠家發放技術許可證。

這樣，倒裝晶片和晶片尺寸封裝也就逐漸在世界各地推廣開來。

例如，台灣的ASE公司和Siliconware公司以及韓國的Amkor公司就是按照FCD公司的技術授權來製造超級CSP(UltraCSP)的。

所以晶圓級封裝的核心技術基本上就掌握在以上幾個企業手中，主要應用於消費性IC的封裝領域。

也就是說，CSP在LED領域的技術還不算成熟，但是在IC行業應用已久，所以，在了解專利情況時，需要判斷LED行業中的CSP技術是否已經被IC行業的CSP專利覆蓋了。

據LED產業專利聯盟工程師張亞菲透露，目前CSP專利有4000餘項(包括LED相關在內)，針對CSP專利部分，後續GSC君將聯合LED產業專利聯盟再作具體的解讀。

在掌握可靠的專利信息之前，我們先從可捕捉到的表面信息來反觀國內白光LED產業。

最先將倒裝技術應用於白光LED的是具有成熟的IC倒裝技術的江蘇長電，但後因不明原因此技術並沒有得以成功推廣，而真正開創倒裝無金線封裝新潮流的是廣州晶科電子。

晶科也正是由於在倒裝晶片領域掌握較為核心的技術，才能於2014年得到GiantPowerLtd、台灣晶元光電、中華南沙(霍英東基金集團成員)等投資人聯合廣東省粵科財政投資基金的大規模投資。

所以，縱觀國內倒裝晶片的發展歷程，晶科電子宣稱「是國內最早將倒裝焊接技術成功應用於LED晶片上的企業，並將多項倒裝焊技術在美國及中國申請了核心專利並得到授權」這一說法的確是有據考證的。

不過這裡需要注意的是，這屬於CSP里核心環節倒裝技術的核心專利，並不能完全等同於CSP技術核心專利。

今年光亞展上，晶科電子以「中國芯，晶科夢」為主題展示了最新推出的CSP產品。

再回頭看看以上工藝流程中的五個難點，GSC君認為，降低整個製造成本，首先需要開發一些新工藝、新技術、新材料。

在此特別需要說明的是目前有兩種主流技術可以實現CSP封裝，一種是覆晶晶片尺寸封裝(FCCSP)(如圖1所示)，一種是晶圓級晶片尺寸封裝(WL-CSP)(如2圖所示)，前者效率較低，後者效率較高，但是後者的技術難度高於前者。

據GSC君了解，針對第一個難點——晶片與晶片之間的距離控制問題，目前有一種新型的均勻擴張的擴晶機(如圖3所示)可以有效解決這問題。

這一設備適用於WL-CSP，可解決晶片與晶片之間的距離控制問題。

一般情況下晶片之間只允許存在幾十微米的誤差，如果誤差過大，不但晶片與襯底之間的位置匹配度難以控制，而且還會造成螢光粉分布不均，色溫不一。

所以對設備精度和切割工藝要求極高，而保證晶片之間的距離的一致性是生產工藝過程中的基礎。

據了解，在不增加成本和工藝難度的基礎上，目前這種均勻擴張的擴晶機能較好解決這個問題。

其它方面的難點，還期待更多技術專家給予更為專業的解答。

圖1：FCCSP

圖2：WL-CSP(來源：東芝)

圖3：新型均勻擴張的擴晶機

再來看看LED國際巨頭在CSP方面的進展。

隆達電子曾於「2014法蘭克福燈光照明暨建築物自動化展(Light+Building)」中，發布首款無封裝白光LED晶片，主要系瞄準50瓦LED照明，如U10投射燈、水晶蠟燭燈及燈管等應用，並於第二季已小量試產。

今年光亞展上，隆達聲稱發布業界最小CSP無封裝UVLED封裝產品，法人指出，隆達因背光CSP產品已獲歐、日、陸系客戶採用，預計今年出貨量可望放大挹注背光業績，今年營運在背光業績維持成長下，產品營收比重背光約占60%、照明40%。

東芝則於2014年推出一款行業最小的白光晶片級封裝LED(CSP-LED)，尺寸僅為0.65 x 0.65mm，產品可用於照明。

東芝在白色LED業務領域起步較晚。

2014年市場份額還不到1%，所以，當時計劃將其擅長的半導體技術運用到白色LED上，從而挽回頹勢。

但是目前成效如何還不得而知。

日亞化的研發和推廣力度似乎更大，宣布將投資數十億日圓建置覆晶封裝(FCCSP)產線，預估今年10月即可開出每月達數千萬顆的初期產能，目標在未來3～5年內將覆晶封裝LED推上市場主流。

而首爾，據其產品經理劉欣近期透露，首爾半導體所研發的1.9*1.9mm以及1.5*1.5mm的CSP晶片已實現批量生產。

三星今年光亞展則展出了三款倒裝晶片技術的新產品，包括全新倒裝晶片技術中功率LED器件(LM301A);全新COB產品(極小發光面，高光色質量)；第二代晶片級封裝器件CSP。

其中，第二代CSPLED產品，使LED器件的外型更加緊湊，達到1.2mm*1.2mm。

這些尺寸較第一代CSP縮小30%，同時性能卻提高了10%。

此外，第二代CSPLED器件還可以提供2×2和3×3的CSP陣列，可降低熱阻，提高光效，帶來更多的設計靈活性，二次配光更加簡單易行。

同樣是今年6月，廣東朗能董事長鄧超華以30%股權進入立體光電公司。

立體光電據稱也是全國第一家能夠將無封裝晶片批量使用的企業。

據了解，目前立體光電的CSP設備已經量產，預計今年銷售達300台。

首推的無封裝光源封裝產品，已進行量產，月量產能達到5kk。

而三星、晶元、德豪都是其戰略合作夥伴。

再看台積電，5月底在美國ECTC上，分享了「WLCSP封裝可靠性」的內容，透露出台積電不僅從事半導體前工序，還在向晶圓級封裝領域擴大業務，其技術水平也值得關注。

需要說明的是，以上信息基本來自官方，GSC君在採訪各巨頭時，問及目前CSP的良率及成本控制情況，多是三緘其口。

但這同時表明一個信息：他們的確在力促加速商用，聲勢也是扶搖直上，但只是蓄勢待發期，未及大張旗鼓之時。

革了封裝廠的命?

在各大廠商及媒體宣傳CSP封裝時，多數繞不開這樣一段話——傳統LED照明生產分為晶片、封裝、燈具三個環節，使用CSP封裝後，可省去封裝環節，晶片廠可直接和燈具廠進行無縫對接，大幅簡化產出工藝和降低成本——這字裡行間似乎都在表達封裝環節從此將被剔除，封裝廠將無活路。

但事實並非如此。

先來普及一個概念，所謂的「晶片級封裝」，或者「無封裝」、「免封裝」其實正解是採用倒裝晶片直接封焊到封裝底部的焊盤，無金線、無支架、簡化生產流程、降低生產成本，這可使得封裝尺寸更小，即同樣的封裝尺寸下可以提供更大的功率。

用晶元光電協理林依達的話說——「晶片級封裝並不是沒有封裝，至少看來還是沒有辦法做到免封裝，所以不可能革掉傳統封裝的命，而且從LED產業發展至今，並沒有一項封裝技術完完全全替代另一項封裝技術。

」

那麼，究竟在什麼情況下，晶片廠可不顧封裝廠的感受，直接與燈具廠進行無縫對接?

業內皆知，LED封裝就是將外引線連接到LED晶片的電極上，同時保護好LED晶片，並且起到提高光取出效率的作用。

回顧LED封裝歷史，主要可分為直插式封裝(LAMP)、貼片式封裝(SMD)、數碼管封裝(Display)、功率型封裝(POWER)、集成式封裝(COB)。

重點來了，目前最主流的封裝形式為SMD、POWER和COB，而CSP封裝欲革掉的正是這些主流封裝的命，即可以替代目前主流的LED2835、3528、5050等。

所以，需要注意的是，它影響的並非整個封裝行業，而是目前封裝行業中的主流形式。

它屬於晶片環節的技術更新，而不屬於封裝世界。

封裝龍頭企業鴻利光電總經理雷利寧近日坦誠：「我們必須直視和面對CSP的來臨，我們也在做技術突破和努力。

CSP封裝技術還面臨著諸多技術難點，包括封裝工藝的難易度、選取工藝等，如何實現一個標準化的推廣，是否存在更具有突破性的工藝等這一系列的問題，還等待我們去解決。

而這也正將給SMD、COB等產品帶來更多的變化。

比如COB目前占有率可能只達15%—20%，但是CSP的到來會給COB帶來不同的轉變。

」

所以，封裝廠仍舊有它存在的價值，並且在CSP產品的良率和成本問題還未得到解決之前，在照明領域，SMD封裝等這一性價比極高的技術仍將會是主流。

當然，這並不代表封裝廠可以高枕有憂，而更應該趁勢做到繼續未雨綢繆。

開照明新時代?

針對本文開篇中，某業內人士提出的CSP技術「一沒有拓展行業生存空間，二也沒有降低行業競爭壓力，即使實現了2500lm/$，然而也並沒有什麼卵用。

」這一說法，在此也表達了一下GSC君的觀點：1、掌握新技術，趕超很多公司，目的肯定不是為了降低他人的競爭壓力，而是降低自己的競爭壓力。

2、CSP技術未來存在無限可能性，將會出現很多未知新應用，拓展空間將是必然。

目前，相比總的照明市場和封裝市場，CSP封裝產品的比重還很小，更多應用於背光源領域。

並且，大部分的商業照明還是偏向以中小功率為主，而CSP目前還是主要集中在大功率，截止目前，只有東芝等極少公司推出中小功率的CSP，且技術難度大，良品率未知。

所以，也不排除技術突破下，未來能更多應用於中小功率。

所以，未來CSP在照明領域產生的可能性尚屬未知。

科銳中國區總經理邵嘉平則在公開場合表示，目前CSP無封裝晶片已應用到背光螢幕、通用性照明等領域，相信隨著CSP不斷創新完善，未來將在閃光燈、汽車燈、顯示屏等領域擁有更大的發展空間，創造出更大的價值。

德豪潤達晶片事業部副總裁莫慶偉也認為：「當初2835或者5630就是當時韓國電視機背光把它簡化到了極致，大批量的生產，最終這個技術滲透和占領照明市場，CSP很有可能走同樣的路。

因為目前CSP在電視背光上已得到大規模的應用，可靠性提高，成本降低，照明市場很有可能繼續重演此戲。

」

所以，可以想見，CSP勢必會在一定程度上給LED部分環節帶來一定的衝擊，但是力度如何，還不得而知。

綜上所述，CSP封裝技術的確稱得上是新技術和好技術，是晶片尺寸封裝的一個突破性進展，不容小覷，但它再好，還是原來的「晶片」，所以也無須神化它。

如今巨頭們都在開始發力，那麼按照新技術發展的正常邏輯，最快半年，良率和成本問題將會得到解決，最慢也只需要一年。

未來，不排除封裝和晶片之間的邊界，以及封裝與組裝工藝之間的邊界會日漸模糊，而整個LED行業的格局將愈加清晰，風雲再起，請各位看官自行捕捉信號，判斷自身發展步伐，伺機而動。

（責編：Nicole）

本文來源：GSC-LED

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