Rolf Aschenbrenner:應用決定封裝未來
摘要: 應用決定封裝,即使是同樣的LED芯片,用在室內照明和室外照明的不同環境中時,其對封裝的要求也是不同的,室外環境惡劣些,需要考慮防雨、防潮、防高溫等因素,并且要具有更高的可靠性以避免頻繁更換。
LED產品性能不斷提高的同時價格在不斷下降,但市場大規模滲透仍需進一步降低成本。封裝作為LED成本中最大的部分,是人們關注的焦點。人們希望知道,降低封裝成本的途徑有哪些?封裝的未來趨勢如何?以及封裝可能會帶給人類怎樣的變革?
近日,記者采訪到了美國電氣和電子工程師協會(IEEE)電子元件封裝和生產技術學會主席、德國弗勞恩霍夫協會可靠性和微集成研究所(IZM)研究所副主任Rolf Aschenbrenner。我們期待這位封裝領域的資深專家,能為我們描繪出封裝最真實的未來,也希望他把德國弗勞恩霍夫協會可靠性和微集成研究所(IZM)研究所成功與企業合作的經驗介紹給中國的企業和政府。
3D封裝是下一項關鍵技術
記者:LED產品價格昂貴,其制造成本構成中最大的部分就來自于封裝,那么,要使LED產品價格下降,封裝必然是重點,您能否談談封裝的未來發展方向?
Rolf Aschenbrenner:我認為晶圓級封裝將是降低成本的一個很好的解決方案。但該技術目前還面臨很多問題和挑戰,同時也需要新的半導體設備作為支撐:不僅指那些典型的前端設備,還包括后端的設備。封裝的發展中還會出現新的技術,比如3D封裝,雖然這個概念目前還只是一個有趣的想法,不具有競爭性的成本效益,但是受到需要超緊湊型智能系統等應用領域發展的帶動,我相信會是晶圓級封裝的下一個發展階段。3D封裝是一項關鍵技術,可以實現各種來自不同技術領域組件的集成,有付諸低成本量產的可能,并有極廣的應用范圍。我必須強調的是,封裝不再是傳統意義上的概念,而是系統集成,也就是將幾種芯片集成在一個封裝里來實現某項特定的功能。而決定封裝的是應用,比如要設計一款可以測量汽車發動機氣流的感應器,其封裝必須具有耐高溫的性能,因為發動機的溫度會在150℃以上。而如果是應用于紡織品,比如可發光的衣服,封裝就無需考慮耐高溫的特點,而是要實現耐水洗、可彎曲的性能。
封裝可以應用于極其廣泛的領域。目前我們和一家德國公司合作的項目是電子護照的研發。電子護照是在傳統本式護照封面中嵌入電子芯片,并將持照人的姓名、性別、出生日期、護照號碼、證件照片圖像、指紋信息等個人信息儲存在芯片內。好幾層芯片集成在一起進行封裝,封裝后的芯片必須很薄,才能輕易安置在護照內。電子護照可以存儲大量的信息,并可進行網絡身份識別等。封裝還可廣泛應用于醫學領域,比如起搏器。起搏器做到極小極輕,要具有生物兼容性,安裝到身體里面并存留數年。起搏器中集成很多芯片,是一個智能的系統,在需要的時候起搏器向心臟發出微小的電脈沖,刺激心臟跳動。
應用決定封裝,即使是同樣的LED芯片,用在室內照明和室外照明的不同環境中時,其對封裝的要求也是不同的,室外環境惡劣些,需要考慮防雨、防潮、防高溫等因素,并且要具有更高的可靠性以避免頻繁更換。我相信,系統集成和3D封裝將為LED照明走向低成本與智能化提供強大動力,引領未來半導體照明時代的變革。
大功率LED與標準LED將會并存
記者:封裝材料的好壞直接影響LED產品的性能,請問在新材料研究方面,您覺得哪種材料比較有前途?如果新材料與新工藝能有效解決大功率LED的散熱問題,您是否認為大功率LED會成為未來的主流?
Rolf Aschenbrenner:界面材料非常重要,它連接芯片與冷卻系統,必須具有很好的導熱性?,F在已經有研究人員對碳納米管進行了大量的研究。這種材料具有可以和金剛石相媲美的導熱性,超出金屬材料導熱性10倍,我非??春眠@種材料。而關于基座材料,我相信未來還會有新的材料可供選擇。
大功率LED與標準LED將會并存。大功率LED需要實現更高的光效,現在的技術難題仍然是散熱,以提高其可靠性。散熱問題的解決會使大功率LED得到更加廣泛的應用。不過創新的應用才是未來最重要的決定因素。比如應用于紡織品中的LED需要的是小功率、低成本而不是大功率。
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