新崛起的EMC封装光源

新崛起的封装光源--EMC技术的应用现况及前景

EMC支架是指采用改性Epoxy材料和蚀刻技术在Molding设备封装下的一种高度集成化的引线框架。因其采用EMC作为支架反射腔及塑胶绝缘块，使得支架具有高耐热性、抗UV、抗黄化、气密性佳等优点，逐渐受到LED封装厂家的追捧。2013年EMC LED光源已经成功切入直下式背光源及通用照明市场，形成左攻PPA右击陶瓷的可喜局面，各大LED封装公司积极布局，2014年EMC LED光源市场应用前景可期。

一、EMC兴起的技术背景

在全世界照明企业共同努力下，LED技术发展日新月异，2013年 LCD显示领域LED背光源的渗透率已经达到90%以上。LED室内照明 渗透率也大幅提升，应用涵盖公共照明、商用照明、办公照明以至家装。

从LED发展初期的单纯追求技术指标lm/W，到中期的产业化，再到如今的追求性价比lm/$，LED领域也经历了非理性投资到目前理性发展的阶段。

提升lm/$最终表现在两点，第一是提升LED芯片能够承受的电流密度，提升单颗封装体的光通量并解决芯片在大电流使用下效率下降的问题;第二是缩小封装体积，降低封装的物料成本及制造成本。表贴式(SMD)的封装结构因其体积小，适合大批量生产，性价比高，并兼容成熟的表面贴装工艺(SMT)而契合了追求高lm/$的发展趋势，受到了客户广泛使用。

但为了满足日趋提升的lm/$技术指标，主要攻关方向就落在芯片的大电流驱动上，依托超电流驱动提升亮度，以降低单位封装产品成本。然而，单颗封装器件的输入功率和发光强度在不断提升的同时，对材料的耐热性能要求也越来越高。

早期的PA6T、PA9T及PCT等支架塑胶材质已不能满足SMD LED产品高品质需求，因而SMD封装结构的产品支架材料必须进行革新。在这种大的前提和背景下，EMC(环氧塑封料，Epoxy Molding Compound)作为LED支架塑封料顺理成章登入高效LED应用的历史舞台。

EMC是IC后封装工序三大主材料(引线框架、金线及塑封料)之一，因其具有高可靠性、低成本、生产工艺简单、适合大规模生产等特点占据了整个微电子封装材料97%以上的市场份额。

半导体照明工业作为微电子领域的分支，自然会分享IC封装技术盛筵，EMC作为半导体照明塑封料首先引起了世界著名LED公司日亚(Nichia)的关注，Nichia凭借其强大的技术实力及技术前瞻性早在2007年就提出EMC应用于LED的可能性及可行性。

最早的关于EMC LED专利见诸于日本专利局，该专利公开于2007年2月6日，专利权人Nichia，专利号为NO.2007-026693。此后，Nichia展开全球范围专利布局，如美国专利US2008/0187762 A1、US20110291154 A1、US20130249127 A1、USD698323等，这些专利涉及EMC材料组分、成型方法、产品结构等方面，形成了密如蛛网的IP专利链，牢牢掌握了EMC LED产业链话语权与控制权。近年来，Nichia在专利布局的同时，实现了EMC LED产品产业化，并形成了大规模销售，目前Nichia EMC相关产品系列有157、757及557等。

二、EMC的技术优势

1.EMC塑胶料简介

EMC应用于IC封装领域由来已久，但IC领域的封装不需要考虑出光，其以机械保护和气密性为目标，因而多以黑色EMC塑胶为主。应用于IC封装领域的EMC为热固性塑胶，以环氧树脂为基体树脂，以酚醛树脂为固化剂，加上填料、促进剂、阻燃剂、着色剂、偶联剂及其它微量组份，按一定的比例经过前混、挤出、粉碎、磁选、后混合、预成型(打饼)等工艺制成[1]。环氧塑封料的主要成分见表1。

表1 IC封装用黑色EMC主要成分表

IC封装领域的EMC塑封料要作为LED塑封料，必须进行改性，因为出光率是LED最重要的参数之一，外观必须由黑色更改为白色，尽可能提高光反射率，降低对光的吸收，同时还要保证产品的高可靠性，因而相对应组份必须发生改变。LED用EMC塑封料主要成分见表2[2]。

表2 LED用白色EMC主要成分表

目前，应用于LED封装领域的白色EMC已经实现商业化的是日立化工，客户批量使用的产品型号为CEL-W-7005系列，其最新产品为CEL-W-8000系列，后者在材料初始反射率，耐高温及耐老化性能方面有明显提升。CEL-W-7005系列和CEL-W-8000系列EMC材料性能对比如表3所示。

表3 CEL-W-7005/8000系列EMC性能对比

在巨大的市场应用前景及高额利润驱使下，其它传统EMC塑胶厂摩拳擦掌、跃跃欲试希望打破日立一统天下的局面，各厂家依托其技术优势，奋起直追，取得了可喜进展，目前日本的日东电工、积水化学等公司生产的EMC塑胶料已经送样客户测试，反馈良好，大有后来者居上之势。竞争对手的加入，使得EMC塑胶产品性能提升、产品更新换代速度加快，同时带动价格的下降，客户接受度不断提升，形成良性循环。

2.EMC LED支架的类型及优势

(1)EMC LED支架定义

EMC支架是指采用改性Epoxy材料和蚀刻技术在Molding设备封装下的一种高度集成化的引线框架。相比之下，目前批量使用的PPA塑封料存在如下诸多不足：

一是由于PPA塑胶本身粘接力弱，使得PPA塑胶与支架铜片之间的结合力较差，材料先天的缺陷很难通过注塑时注塑压力和注塑时间等后天因素弥补，因而该类支架气密性欠佳，水汽易从塑胶与铜片结合界面渗入，产品可靠性无法保障。

二是PPA塑胶为热塑性塑胶，产品耐热性差，无法实现大功率驱动，不能满足日益提升lm/$的LED发展趋势。

三是PPA塑胶抗UV性能差，因而应用范围窄，对汽车照明、LED路灯等室外潮气较重、UV光较强等恶劣环境竞争乏力。

四是PPA为热塑性塑胶，废料可以反复回收利用，部分厂商利用PPA水口料以次充好，加入LED行业竞争，大打价格战，谋取利润，全然不顾产品品质。

EMC LED支架可以较好的解决传统PPA LED支架的不足，该支架具有塑胶与支架铜片结合力强、高耐热性、抗UV、抗黄化等诸多性能优势，扩宽了LED应用领域，并携其价格优势，很短时间便对高端陶瓷封装LED光源形成冲击。

(2) EMC支架类型

EMC引线框架源于IC封装支架，传统IC支架公司携设备、工艺及资金积累优势，迅速圈地，以先发之势定义EMC LED支架，主要企业有ASM公司、台湾长华公司及大陆康强电子等。上述公司制作的EMC支架由IC支架演变而来，因而支架以阵列(MAP)方式排布，单位面积支架密度大，EMC塑胶利用率高，支架单位成本优势明显，且更适合小尺寸支架制作，如EMC 3014/2016等。当然，PPA塑胶LED支架公司不会轻易束手就擒，他们利用MAP方式EMC支架在封装应用端需更改较多封装工艺，需要引入昂贵的切割机、底探测试机等劣势及时推出落料式EMC支架(Discrete，又叫分离式支架)，一经推出颇受市场欢迎，预计不久的将来会形成MAP方式和Discrete方式共分天下的局面，打破目前MAP方式一家独大的局面。

(3)EMC支架与PPA支架对比......

(4)EMC支架封装光源可靠性......

三、应用现状

1.LED背光源

2.LED照明

四、发展趋势.......————本文节选自第9期《半导体照明》杂志)

详情查阅：2014年第9期(总第55期)

订阅热线：010-82385280-612

转载请标注：中国半导体照明网、《半导体照明》杂志