当一个多月前日亚化宣布将在今年10月份正式推出其最新的覆晶LED产品 (Flip Chip LED)时，大家都有一点惊讶，原因有二。

其一：Flip Chip LED首度问市是飞利浦（Philips LumiledsLighting Company）于2007年推出的，距今已经近8年，其间已有不少厂商投入参与，包括 Samsung LED、LG Innotek、Cree、Toyoda Gosei、台湾厂商新世纪光电、晶元光电、隆达电子…等等，日亚化到现在才宣示要投入，不怕在技术及市场上落后竞争对手一大截吗？其二：最近一、二年除了台湾厂商积极投入之外，连对岸大陆厂商（如华灿光电、德豪润达、晶科电子、三安光电……等等）也是一头热的栽进来，日厂一向都不擅长低价竞争，日亚化要如何保有价格竞争优势？

其实，如果回顾一下覆晶LED的发展历程，就会发现日亚化选在2015年切入市场是一个很好的时间点，完全没有所谓太晚进入市场的问题。

从许多市场数据显示，前两年覆晶LED的应用及市场才刚开始起飞，到了2015年，市场才将步入快速成长期。如图1所示，市调机构Yole Development的市场报告显示，覆晶LED于2013年时占所有LED晶粒出货量仅11%，至2014年跃升至15%；预估至2019年可大幅成长至32%占比，挑战传统垂直式LED晶粒之市场地位。此外，市场分析家同时预测覆晶LED的市场规模会从2013年的15亿美元成长至2017年的55亿美元。由此可见，覆晶LED的市场需求从今年开始会越烧越旺。

图1. 高功率LED市占比例　 － MESA LED vs. 垂直式LED vs. 覆晶LED

数据源：Yole Development, 2014/10

覆晶LED好处多多　唯市场慢热

如果与传统打线式的正装 (Face up) LED比较，覆晶 (亦即倒装) LED的优点很多，包括光输出量比传统式多2倍左右、可以直接藉由电极／凸块与封装结构中的散热结构直接接触，大幅提升散热效果、免除打线及导线架等制程、可以高电流驱动……等等，对业者而言，性能／价格比很高（世界材料网，2014）。

既然覆晶LED好处多多，而且早在2007年已有产品问市，为什么市场及应用却一直没有真正「起来」？

日本精密加工设备代理商中日精密的处长张瑞明认为，大部分厂商都会选择依循主流路线，当99%厂商都是采用传统Face up的时候，就不会特别去做跟别人不一样东西，除非是有特殊的应用或需求起来。

中日精密代理日本DISCO的LED切割设备已有很长一段时间，对LED的产业发展也有很深入的观察。对于最近这一、二年覆晶LED的快速发展、大量业者投入，张瑞明认为是市场需求使然：「业者应该是看到目前正装的产品已走到尽头，就是说在亮度部份已到达极限。但问题是整个市场对LED的要求依然是更亮、更便宜；要求的是Lumen／dollar的提升；亦即是一样的价格，但性能表现要更亮。从整个产业现在的情况看起来，覆晶LED应该是唯一的出路。」

通常决定LED的亮度可以分2个阶段：一个阶段是在做成一颗一颗晶粒的时候，亮度会有多少？另一个阶段则是在封装之后，亮度会有多少？张瑞明提到的「亮度已到达极限」是指在晶粒阶段出来的亮度已经逼近饱和，亮度的提升大幅趋缓，跟前几年提升的速度差很多。

然而，就下游LED封装厂而言，一定会要求晶粒厂以同样的价格提供他们亮度更高的晶粒，即性能价格比要不断提升。在这种情况下，晶粒厂便会开始检视现有的几种封装方式，应用最多的就是MESA，再来就是Vertical (垂直) ，接下来就是Flip Chip (覆晶)(如图1所示)；如果从成本及性能表现整个看起来，在其他封装方式已经到了瓶颈的情况下，覆晶便成了唯一的出路。

张瑞明指出，覆晶LED比较明显的缺点是成本较传统正装LED要高，最主要的原因是覆晶的产量还没达到经济规模，价格自然居高不下。晶粒厂的客户就是下游LED封装厂，当下游封装厂不买单，生产成本又比传统正装LED高的时候，晶粒厂当然不会主动去推广。然而，厂商最终也是要找性能价格比更好的解决方案，晶粒厂也知道这是唯一的出路，所以无可避免的都会相继投入。

除了因为量不大而使得生产成本居高不下外，覆晶LED的制程比传统正装LED更为复杂，所需要的光罩也比较多，这些都反映在生产成本上。不过，张瑞明指出生产设备基本上有8、9成是可以与正装LED制程共享的，像最贵的机台MOCVD，基本上可以使用同一台。

晶粒厂的竞争

LED产业与半导体产业的产业结构很不一样，半导体产业是前段门坎高（如晶圆制造），但也比较赚钱；而LED则是前段技术门坎高，但却不太赚钱，赚钱的是后段LED封装厂。如果拿上市的LED晶粒大厂及LED封装大厂的EPS来比一比，就会一目了然，这是一个很不正常的生态。因此韩国Samsung也决定要专注在后段LED封装，把生产晶粒的订单都丢到海外去，自己只保留3成左右的产能。

张瑞明表示晶粒厂本来没有那么竞争，但自从大陆的晶粒厂投入生产之后，市场的竞争就很激烈，像大陆最大光电厂三安光电所产出的晶粒数量就非常庞大，可以以量制价，抢攻市场。另外，因为大陆厂商有政府补助，所以财报都很好看，特别是他们会把政府补助款当成是他们营收。

张瑞明认为覆晶LED的热潮会持续下去，除了目前看到台湾几家厂商如晶元、隆达….等等，出货量都在持续上升外，大陆厂商像晶科电子、德豪润达等，产能也都相继开出，表示下游厂商接受度不低。但覆晶LED在技术仍有一些地方需要克服，如漏电的问题就是其中之一。

图2. 使用LEP的覆晶LED结构 (下图) 与传统打线式制程 (上图)相比，有3大优势。左图为中日精密的处长张瑞明。

数据源：中日精密

Underfill的重要

为了让改强化覆晶LED的效能，在刚过去的LED Taiwan 2015展会中，不少厂商都提供了不同的解决方案，像中日精密介绍了Dexerials的异方性导电接着剂「LEP系列」。

张瑞明表示：「Flip chip bonding方式有先天上的缺憾，其中一个最明显的缺憾就是他的N/P Pad是分开的，到目前为止所有bonding在结束之后都会有一个洞留在N/P Pad中间，这个在先天上就是一个不好的结构，我们所提供的解决方案是LEP (LED Paste )，就是于bonding时将胶放在N/P pad的中间，然后再做一次性压合的动作，就可以把洞填满。这个把洞填满的动作称之为Underfill，这个Underfill的动作可以强化原本Flip Chip bonding的结构。

图3. 异方性导电接着剂「LEP」的使用方式

数据源：中日精密

张瑞明指出目前覆晶LED的良率约为80%，主要是先天结构缺憾加上材料选择的限制。「如果不处理这个在Pad上的洞，就会引发一些良率上的问题。由于中间的孔洞高度大约为8-10 Micro，但长度是一颗晶粒的长度，有可能是1mm，所以这是一个非常小但非常狭长的洞，要做填满的动作是非常困难的。」据了解，目前只有Philips的覆晶产品有做underfill的动作，表示Philips也知道这是很重要的问题，而且，Philips甚至自己开发自用的underfill材料。

热门应用：手机Flash、LCD TV背光

目前许多晶粒厂的覆晶LED产品已开始大量出货，其中手机的Flash闪光灯及LCD TV的背光是两大热门应用。像晶元光电在LED Taiwan 2015展会中所推出的Pad ExtensionChip (PEC)覆晶 LED解决方案，就是提供给这2种应用。

针对覆晶LED的市场发展，晶元光电的工程师胡伟强认为，一般从设备建置到运转再到汰换大概要5年的时间，之前因为厂商已经大量建置了正装芯片的机台设备，所以不会那么快投入倒装芯片的使用，等到成本摊提完之后，才会愿意投入。

目前已陆续有厂商投入覆晶的市场，主要是因为有其利基点存在，像最重要的是可以有更大的操作电流，如果终端产品尺寸有限制的话，利基点就会更突显出来。除了以上所提之外，胡伟强指出覆晶LED还有一个优势就是光角度的设计，因为当光源越集中时，便越好去进行光学设计。

图4. PEC覆晶LED解决方案是晶元光电在今年LED Taiwan展会中主推的项目之一

手机的Flash闪光灯及LCD TV的背光无疑是覆晶LED目前最适合的应用，胡伟强表示像一般球泡灯的市场就比较不好进入。因为只是一般消费电子产品，要求就不会那么高，通常消费者都会选择较便宜的，但现在覆晶LED的制造成本相对高一些，因此不适合价格低廉的消费电子产品。胡伟强认为目前在市场推覆晶LED最大的问题有二，一个是价格，另一个则是设备的部分。像SMT的机型要性能更好，贴片的精度要更好，如果看不到很大的市场，厂商是不会愿意去投资的。「目前像LCD TV背光跟手机Flash的市场就比较好，因为设备本身有空间限制。」

覆晶LED相关专利数据参考

对任何产业而言，专利布局均不容忽视，特别是覆晶LED的制程技术尚在发展中，仍未算完全成熟的技术，用专利来卡位更显重要。以下图5~图12列出覆晶LED领域于美国、中国及台湾3地之专利数据供读者参考。在审视相关数据之前，有几点需要先说明：

(1) 由于Flip Chip技术最早是用在半导体领域，因此，如果在搜寻美国专利时以「Flip Chip LED」作为关键词，会跑出2万多件专利，但事实上有超过7成是属于半导体领域的制程专利，头号大户就是IBM。为了避免严重误差，因此把搜索范围限制于IPC国际专利分类「H01L 33/00」，以更精准搜出相关信息。

(2) 有一些前16大的专利权人在图表上的名字会出现不只一次，像图8中的「晶科电子 (广州) 有限公司」便出现了2次，主要是因为专利权人在登记时名字写法不一样所造成。如果仔细看，就会发现晶科电子在（广州）2个字的括号前后，有一个名字是有空半格，有一个是没有空格的，在这样情况下，搜索系统便会判别为2家不同的公司。

覆晶LED技术的专利布局最早出现是1996年申请的美国专利，接下来台湾专利于2002年首次有相关申请案，而中国专利则是到了2004年才有相关申请案出现。截止2015年4月8日统计日为止，以图表下方注明之搜寻条件检索出来覆晶LED专利数为美国专利5,052件、中国专利226件、台湾专利128件。在3国专利中，居首位的分别为LG Innotek (美国专利)、晶科电子 (中国专利)、飞利浦电子 (台湾专利)。而台湾的晶元光电 (Epistar)在覆晶LED领域的美国专利也有近80件，是在3国覆晶LED专利领域中唯一上榜的台湾厂商。

图5. 覆晶LED美国专利之专利权人之专利数量分析

数据源：Patentcloud，2015/04/08
搜寻条件：关键字「Flip Chip」＋ IPC国际专利分类「H01L 33/00

图6. 覆晶LED美国专利之申请年度-专利数量分析

数据源：Patentcloud，2015/04/08
搜寻条件：关键字「Flip Chip」＋ IPC国际专利分类「H01L 33/00」

图7. 覆晶LED美国专利公开年度-专利数量分析

数据源：Patentcloud，2015/04/08
搜寻条件：关键字「Flip Chip」＋ IPC国际专利分类「H01L 33/00」

图8. 覆晶LED中国专利之专利权人之专利数量分析

数据源：Patentcloud，2015/04/08，搜寻关键字：倒装LED芯片

图9. 覆晶LED中国专利之申请年度-专利数量分析

数据源：Patentcloud，2015/04/08，搜寻关键字：倒装LED芯片

图10. 覆晶LED中国专利之公开年度-专利数量(左) 及国际分类号之专利数量分析 (右)

數據源：Patentcloud，2015/04/08，搜尋關鍵字：倒裝LED芯片

图11. 覆晶LED台湾专利之专利权人之专利数量分析

数据源：Patentcloud，2015/04/08，搜寻关键字：覆晶LED

图 12. 覆晶LED台湾专利之申请年度-专利数量分析

数据源：Patentcloud，2015/04/08，搜寻关键字：覆晶LED

图13. 覆晶LED台湾专利之公开年度-专利数量(左) 及国际分类号之专利数量分析

数据源：Patentcloud，2015/04/08，搜寻关键字：覆晶LED