東芝開發(fā)出了據(jù)稱為業(yè)界最小尺寸的0.65mm見方照明用白色LED“CSP-LED”。該產(chǎn)品采用晶圓級芯片尺寸封裝(Chip Scale Package：CSP)技術實現(xiàn)，封裝面積比競爭對手的產(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“照明設計的靈活性增大，而且還可以用于此前無法封裝光源的空間”。東芝將從2014年4月下旬開始樣品供貨。

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

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

運用半導體部門核心技術

東芝半導體&存儲器公司分立半導體業(yè)務部白色LED應用技術部白色LED應用技術第一負責人、組長松尾英孝表示，此次東芝“將半導體部門共享的核心技術——封裝技術和銅多層布線技術等運用到了白色LED上”。具體為，把RF組件封裝所使用的晶圓級CSP技術運用到了白色LED上。該技術能在晶圓狀態(tài)下進行布線、形成端子、封裝樹脂并最后切割成片。為了將這種方法適用于白色LED，東芝新開發(fā)出了無需引線鍵合，而是可從發(fā)光層的背面直接拉出銅電極的組件構造。

實現(xiàn)了0.65mm見方尺寸

晶圓級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，并作樹脂封裝。然后，將晶圓翻面除去硅基板。最后在整個晶圓上形成熒光體層并切割成片，完成封裝產(chǎn)品。東芝半導體&存儲器公司分立半導體業(yè)務部白色LED應用技術部白色LED應用技術第一負責人、主管曾我部壽表示，“我們向熒光體層的成膜條件等各個工序都投入了自主技術與經(jīng)驗”。

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見方左右。與之相比，此次的開發(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線狀的基板上等。

東芝將首先把此次的技術用于輸入功率為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、其他型號的產(chǎn)品將從2014年5月開始樣品供貨。價格在20日元左右。該公司考慮將應用晶圓級CSP的產(chǎn)品作為“白色LED產(chǎn)品線的支柱”(松尾)，今后還加那個計劃用于輸入功率在1W級的產(chǎn)品。

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

晶圓級工藝的概要

發(fā)光效率直追采用藍寶石基板的產(chǎn)品

東芝在白色LED業(yè)務領域起步較晚。據(jù)稱目前的市場份額還不到1%。該公司欲將其擅長的半導體技術運用到白色LED上，從而挽回頹勢。GaN-on-Si技術以及此次導入的晶圓級CSP技術就是代表性的例子。東芝計劃將這些作為差異化技術，在2016年度獲得10%的市場份額。

一般情況下，與采用藍寶石基板的白色LED相比，GaN-on-Si型白色LED雖然在制造成本上占有優(yōu)勢，但發(fā)光效率上較差。近來，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)品的標稱值達到了135～140lm/W，在研發(fā)水平上超過了150lm/W”。