无银的LED,罗姆的车用LED新王牌

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在把握细小的市场商机方面,日本的半导体公司还是很有一套的。比如,汽车的尾灯现多为LED,LED中会用到很多的银,这些银与尾气中的硫化物长时间亲密接触后,就反应成为了硫化银,形成乌黑的斑块,让LED的光亮度降低。为此,罗姆公司开发了抗硫化LED,通过工艺的改进,解决了这个问题。

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ROHM半导体(上海)有限公司设计中心副所长水原德健

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ROHM株式会社光学模块生产本部 LED制造部商品企划组组长吉田晃久

高质量LED靠品控

罗姆公司从1958年开始建立,当时叫东洋电具制作所,从1973年开始生产LED。不过,最初生产的不是贴片式LED,而是插片式LED,到1996年开始生产贴片LED。2012年,罗姆开发了蓝光LED,2007年推出了PIC OLED(超小型、超薄型),2009年推出了RGB LED,2013年开始生产带透镜的贴片LED,2016年带反射镜的LED的RGB开始生产,2017年推出了业界用最多的1608的封装,也就是我们说0603封装通用品。

到目前为止,罗姆已经发展了一套非常齐全的LED产品线,包含了17种颜色的产品,形态上包括了插件式和贴片式,主要市场领域都已被覆盖。其中,工业设备和汽车方面的销售份额最大,占到了总销售额的45.1%。特别是汽车电动化兴起以后,仪表盘使用大量的LED,带给了罗姆很大的销售机会。同时,工业上各种设备的指示灯以及传感器的光源,都大量采用了LED,这也助推了罗姆市场份额的增长。

各种游戏主机和PC的指示灯,也采用了罗姆的产品。还有一个很特殊的市场——电子香烟,上面也会用很多的LED,由于其在全球的快速发展,罗姆的成绩很不错,去年的营业额已经达到整体的13%。

市场上有很多的LED厂商,罗姆的优势在于两点。一个是品质管理,一个是垂直统合型生产方式。

“罗姆会在芯片设计方面采用易于组装的工序”,ROHM半导体(上海)有限公司设计中心副所长水原德健把品控解读为三条经验,“第二是在生产超小型产品时也执行可追溯体制,超小型号的产品往往会出现很难追溯的问题,罗姆做了很多的努力,比如说在芯片背面做出很多的标识,可以保证产品出厂之后还能追溯回去。”

“最后,虽然罗姆的产品分为消费类、工业类和汽车类,但是整个生产工序都采用一个管理模式,即使是消费类产品也是按照车载级进行管理”,水原德健认为这三块实现了罗姆品质管理的人性化和高速化。

另一个优势就是垂直统一的生产体制,也就是一贯生产。从晶圆制造到设计再到最后的产品封装都在公司内做,即IDM模式。这样最大的优点就是生产管理更加容易,产品质量更容易把控。罗姆就是通过这种模式,开发了很多的小型化产品,如单亮度产品或通用色彩的产品,还有马上要介绍的抗硫化产品。


“完全无银的LED”

普通的LED中,芯片内的眼镜面层、银浆和镀银框架都有被硫化的可能,会引发元件特性不良;亮度下降,进而键合剥离;亮度下降和二次键合剥离。

罗姆会怎么做呢,据水原德健介绍,首先在用来用银浆焊接的地方改用金锡,实现无银化。接下来,框架上之前使用银电镀,现在使用钯金。最后,在外壳和密封树脂方面,罗姆可以把材料变成耐光性、耐热性更好的材料。

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这款产品最主要是针对汽车的刹车灯市场,当然也包括摩托车,因此主要是红色的。另一个重要市场是工控和户外设备,这些场合也易于收到硫化的影响。

在投放市场之前,罗姆做了很严格的实验。在8ppm的硫化氢,25度、湿度为60%的环境下,进行5小时的实验;然后把湿度提高到95%,再做5小时的实验,最后完成24小时一个周期测试。

最后发现,镀银产品在1个周期后光通量下降到70%,10个周期后下降到60%。镀金钯产品的银浆部位也发生变色现象。只有新开发的无银LED无论是特性还是外观均无变化,结果良好。

LED在汽车中的应用,除了抗硫化,还要考虑到散热问题。罗姆有自己的办法去解决这个问题。“LED的散热主要是在芯片本身和封装两个方面解决,主要通过材料和工艺的改进,而罗姆之所以能做到,是因为我们还在做激光二极管”,ROHM株式会社光学模块生产本部 LED制造部商品企划组组长吉田晃久指出了最重要的一点,“同时做LED和激光二极管只有罗姆一家。激光二极管的热量很大的,所以我们把用做激光二极管的技术放到做LED上面,使LED热导变得更好一些。”

这个凝聚罗姆技术积累的产品在日本于今年2月就已经发布了,罗姆希望重视产品寿命和重视产品性能的厂商能更多地采用这款产品,以此为环境保护做出贡献,也可以提升大家的生活质量。

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