談論了好久的CSP,在行業(yè)不斷的爭議中漸漸成長起來,今天在線君不再想老生常談CSP未來會如何、今后會取代誰、是大趨勢什么的。因為最近在思考CSP時,發(fā)現一個很有意思的事,那就是CSP變了,變得中國化了。
眾所周知,CSP一出來,便以取代原有LED封裝的言論震驚四座,這也一度成為行業(yè)各大論壇爭論不休的話題,雖然至今也沒討論出什么結果,但是也留下了讓人印象深刻的一些言論。
現在看來,很多人猜對了開始,卻沒猜對結局。知道CSP會有一部分市場,也知道會從背光開始,但是大家一定沒有想到當初的CSP到了中國企業(yè)手里,竟然發(fā)生這么多的變化。
從CSP工藝說封裝
經過這么久的發(fā)展,我想大家對CSP不再是處于陌生的狀態(tài)了。目前實現CSP的白光工藝有多種方式,其中最理想的實現方式當屬Wafer層級的,可是目前很多企業(yè)卻不是這種工藝。這是因為此工藝實現的CSP,熒光膠只能覆蓋其LED芯片的表面,藍光會通過藍寶石從四周漏出,影響色空間分布的均勻性。
因為這樣,所以有企業(yè)考慮去除藍寶石,采用薄膜芯片工藝的方式,這樣雖減少藍光的泄露,但工藝成本太高,依然無法成為主流。這也就導致市面上主流技術路線仍然是采用切割芯片的技術。
正是因為切割技術占主流,傳統(tǒng)封裝企業(yè)才有機會,因為有著相似的熒光粉涂覆,測試、編帶等過程。
既然說到了封裝,那么目前市面上的CSP主要有以下三大主流封裝結構:
a. 采用硅膠熒光粉壓制而成,五面出光,光效高,但是頂部和四周的色溫一致性控制較差。
b. 采用周圍二氧化鈦保護再覆熒光膜,只有頂部一個發(fā)光面,光的一致性和指向性很好,但是損失了四周的光輸出,光效會偏低。
c. 采用熒光膜全覆蓋,再加透明硅膠固定成型,也是五面出光,光效高,光品質稍差。
除了封裝工藝本身的問題,CSP還有這些封裝問題
首先,過度依賴于倒裝芯片技術的提升,如芯片成本、光效、可靠性以及芯片耐ESD的擊穿能力;
其次,熒光粉涂覆工藝及其均勻性要求精度高,這直接影響色溫落Bin率及色空間分布;
第三,CSP免封裝器件由于體積小,對SMT貼片的精度要求更高;
第四,回流焊工藝將影響到焊點的空洞率,從而影響產品的散熱及可靠性;
第五,LED芯片與基板的熱膨脹系數差異較大容易產生應力,將直接影響芯片的信賴性;
因此,保證CSP免封裝器件在實現優(yōu)異光效的同時,保證器件的信賴性是其在應用端發(fā)展的關鍵因素。
困難重重下,封裝企業(yè)干了啥?
雖然CSP存在著諸多問題,但是作為LED封裝的龍頭企業(yè)們,都在加速推動產品的發(fā)展,他們對csp花了很多心思,以下是在線君詢問一些企業(yè)的情況。
瑞豐
以往的單面出光 CSP僅僅考慮將側光圍擋,并未從結構設計上將這類光進行方向引導并提取出來。瑞豐針對單面出光 CSP產品結構進行改善,將白墻膠處理成有開口傾斜角度之后的結構。
這種結構能夠將原本會在白墻、熒光粉顆粒、芯片和膠體內反復反射、折射,最終被吸收轉換成熱量的熒光膠激發(fā)的水平方向部分光子,通過傾斜的白墻側壁導向出光面,這樣大幅提升了光效。
除了這個,還要提下瑞豐的FEMC產品,因為CSP的核心還是FC,而瑞豐把自己的EMC強項和FC結合在一起,開啟了封裝企業(yè)的新模式。這個發(fā)展正如德豪潤達莫慶偉博士所說,CSP不是洪水猛獸,它也不會一劍封喉,相反它的出現是一場LED產業(yè)的革新,也是一場挑戰(zhàn),但同時更是新機遇!
FEMC結構簡圖
雷曼
雷曼使用的CSP器件采用熒光膠壓合的制備工藝制備而成,擁有器件無外加封膠結構,通過對熒光膠的改良與配置,調控CSP的側面與頂部的熒光層厚度,可以提高器件光的一致性,改善CSP器件在終端應用的光斑問題。
CSP器件的制備方式
[NT:PAGE]兆馳節(jié)能照明
兆馳的傳統(tǒng)五面出光CSP(如圖a)和單面出光CSP(如圖b),目前已成功量產并穩(wěn)定供貨,進入2017年,將延既定的CSP結構轉移技術路線持續(xù)推陳出新。
相比SMD光源,五面出光CSP光源在亮度、可靠性方面已有明顯優(yōu)勢,但因自身獨特的結構,存在光色均勻性不足的缺點;為解決此問題,兆馳開發(fā)出了如圖(g)所示的多面出光CSP;相比傳統(tǒng)五面CSP,多面出光CSP的光色均勻性顯著提升。
傳統(tǒng)的單面CSP(圖b),在四周仍然存在少量出光,出光角度過大,不利于背光模組的光學匹配,為解決此問題,兆馳開發(fā)出了高聚光性能單面CSP(如圖c),通過四周傾斜的反光膠,使單面CSP出光角度更小;另一結構(如圖f)所示,實現聚光的同時,對熒光膠層起到了很好的保護作用;圖(i)結構在聚光的同時,把倒裝晶片側邊的光輸出收集起來,實現亮度提升。
行家光電
起源于美國硅谷的行家光電在CSP制造上,使用了基于自主研發(fā)設備的真空薄膜涂覆專利技術,在芯片表面形成致密、均勻、超薄的熒光粉薄膜之后再覆蓋硅膠。通過半導體級的制造設備和工藝控制實現高落BIN率與色彩一致性。
相比模頂熒光膠成型等厚膜結構,行家薄膜結構有效提高CSP熱穩(wěn)定性的同時,更能提高光效。與噴涂技術明顯不同的是,由于采用了干濕分離的技術,可依次涂覆多種熒光粉與硅膠,實現分層共形涂覆(Layer by Layer Conformal Coating)。分層共形結構更可實現對CSP出光角度的控制,針對不同的應用,擇優(yōu)選擇從120度到170度的出光角。
行家光電CSP已成功應用于手機閃光燈、電視背光與車用照明市場。經由行家光電獨特的防水CSP封裝結構,與分層涂覆技術,可實現對濕氣高度敏感的熒光材料如量子點的有效封裝,制造成廣色域電視機背光所使用的CSP,實現超越OLED的高達110%的色域值;亦可使用KSF熒光材料制成手機背光所需的0.3T側入式光源。
天電
最后還要說個產品NCSP,雖然拜訪過很多CSP企業(yè),都說這不是真正CSP,是不是真正的CSP真的有那么重要嗎?如果同款的NCSP和CSP性能一樣,但是NCSP的成本卻還低,那為啥要用CSP。
NCSP結構圖
其實對于衍生出來的新形式,在線君認為LED人應該保持著學習和了解的心態(tài),因為誰也說不好它不會成為新的形式,我覺得這也是CSP在封裝企業(yè)手中的改變,以后可能還有其他形式出現,比如像PPA+FC等這些周邊衍生產品。
當然這只是在線君看到的冰山一角,還有很多LED封裝企業(yè)在打造自己的專屬CSP結構。如果您未在其中,而又在CSP封裝有突破性的技術可以聯系在線君,我們一起討論,并在下次CSP的專題上刊登。