LED照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)沖擊：如何將CSP發(fā)光效率提升30%？

　　在CSP的介紹文章中，從CSP的結(jié)構(gòu)類型、優(yōu)點、難點、與封裝之間的關(guān)系以及LED國際巨頭的動作等角度進行了科普式的解讀，從而得出了——CSP是新技術(shù)和好技術(shù)，是芯片和封裝領(lǐng)域間取得的突破性進展，不容小覷但也不必神化的結(jié)論。由此也明確了，未來，CSP將會在LED產(chǎn)業(yè)掀起不小的波瀾。

　　既然肯定了CSP技術(shù)存在的合理性，那么如何優(yōu)化CSP技術(shù)，提高其發(fā)光效率?想必是業(yè)界首要關(guān)心的問題。為此，我與相關(guān)的技術(shù)及專利人員進行了交流，并存其精華。所以，本文將投讀者所好，把焦點放在CSP的不足之處上，再提出幾種提高CSP發(fā)光效率的改進方案，希望這一拙見能給讀者帶來一定的啟示。

　　先來看看目前存在的兩種CSP基本結(jié)構(gòu)。

　　目前，LED生長襯底有兩類：透明(例如藍寶石)和非透明(例如硅)。采用透明襯底的CSP(如圖一)，此類不要求必須剝離襯底;采用非透明襯底的CSP(如圖二)，此類必須剝離襯底。

　　如將這兩種不同結(jié)構(gòu)的CSP進行比較，可得出以下結(jié)論：

　　1、透明結(jié)構(gòu)(例如藍寶石)(圖一)的CSP的生產(chǎn)效率比較低，因為它在生產(chǎn)過程中，需要將芯片逐個進行倒裝。(代表性企業(yè)有三星、lumileds、德豪潤達、晶元等)

　　2、非透明結(jié)構(gòu)(例如硅)(圖二)的CSP的生產(chǎn)效率則相對較高，因為它在生產(chǎn)過程中很容易進行晶圓級的CSP制造工藝。(代表性企業(yè)：東芝、三星)

　　那么如何改進透明結(jié)構(gòu)的CSP生產(chǎn)效率?事實上，在之前的文章中，我曾提及的新型均勻擴張的擴晶機一定程度上可以解決這一問題。

　　重點來了，解決完生產(chǎn)效率后，如何解決CSP發(fā)光效率?

　　首先需要找到出光效率低的原因，其實很簡單，主要是因為封裝尺寸與芯片尺寸幾乎相同，不能把芯片作為點光源，這造成了嚴(yán)重的全反射。

　　那么，什么是全反射?

　　上圖一CSP的全反射方式為：外延層→ 藍寶石→熒光粉→空氣：總共有3次全反射。

　　上圖二的CSP的全反射方式：外延層→熒光粉→空氣：總共有2次全反射。

　　那么如何改進的CSP結(jié)構(gòu)，從而不會因全反射問題而導(dǎo)致出光效率低?表面粗化可以解決這個問題。

　　下面繼續(xù)用圖說話，看看幾個表面粗化的方案——

　　圖三是對圖一CSP進行表面粗化，圖四則是對圖二的CSP進行表面粗化。當(dāng)然，也可以進行部分表面粗化，請看下面四張圖(圖五六七八)，分別在透明襯底、外延層、熒光粉表面進行粗化技術(shù)處理。據(jù)光學(xué)模擬顯示，這一技術(shù)至少能將出光效率提升30%。

　　在提高出光效率的同時，還有一個問題仍須考慮——如何進一步降低成本?

　　從結(jié)構(gòu)上考慮，外延層是必須存在的，熒光粉(對于發(fā)白光)也是必須的。那么，只有金屬化支撐襯底并不是必須的，所以可以從這方面做考慮，去掉金屬化支撐襯底。

　　先來看沒有支撐襯底的CSP(見圖九、圖十)。

　　但是，去掉原本起支撐和固定作用的襯底后，拿什么來做支撐?

　　事實上，為了增加CSP的機械強度，起到支撐和固定作用，可以在最外面包一層用低廉材料制成的透明支持層，如下：

　　當(dāng)然，在這些結(jié)構(gòu)中，包括透明支持層在內(nèi)，仍然要進行上面提到的表面粗化。

　　總結(jié)：事實上，通過表面粗化技術(shù)提高CSP發(fā)光效率和去支撐襯底加透明支持層來降低制造成本，都只是解決問題的方式之一，但至少是目前可見的有效途徑。在采用該技術(shù)生產(chǎn)時，仍然存在諸多難點需要攻克，尤其是最后面提到的增加透明支持層這一方法，存在一個不可忽視的難點，即密封性問題——我們把這一難題留給技術(shù)界的牛人。