小封装大未来, CSP LED的本质与未来解读

CSP只是一种封装形式

一直以来,业界对CSP本身有误区。 CSP的全称是Chip Scale Package,中文意思是芯片级封装器件。它沿用了IPC标准J-STD-012对CSP封装的定义,指的是封装尺寸与芯片尺寸之比不大于1.2倍的功能完整的封装器件。就CSP而言,它并不代表低成本,也不代表CSP在性能上如何如何的优越,更不代表CSP要革什么传统封装的命等等。CSP仅仅只是一种封装形式的定义,类似SMD。要讨论CSP的成本优势,必须结合CSP封装形式所带来的好处,以及这种CSP封装形式在特定应用领域里能不能带来新的使用功能,能不能给终端用户带来新的附加价值。

目前CSPLED的主流结构可分为有基板和无基板,也可分为五面发光与单面发光。所说的基板自然可以视为一种支架。很显然,为了满足CSP对封装尺寸的要求,传统的支架,如2835,的确不能使用,但并不意味着CSPLED无支架,其实,CSPLED使用的基板成本远远高于SMD。受尺寸所限,CSPLED通常不能使用需要焊线的芯片,如正装芯片或垂直芯片,只能使用倒装芯片或薄膜倒装芯片。

就芯片本身的制造成本而言,再考虑到规模效应的影响,倒装芯片的价格短时期内始终大于正装芯片。采用倒装芯片制作CSPLED所面临的高精度芯片焊接或排布,荧光粉胶喷涂、膜压、模压或围坝内点胶、涂敷,LED切割分光分色,以及编袋等,其技术含量、制程复杂程度、以及设备的要求其实并不比传统封装业来得简单、廉价与成熟。

综合以上分析,可以结论(1)CSP只是一种封装器件在LED领域的应用,可以视为一种有别于SMD的全新的产品形式。(2)CSPLED目前尚未形成公认成熟的工艺路线、设备条件,亦未形成主流的封装结构。(3)无论采用何种方式方法,CSPLED的流明成本在可预见的未来不可能低于以正装芯片和2835为代表的传统LED的流明成本。

CSP LED一定是未来主流产品

那么CSPLED能否成为未来主流产品吗?结论是肯定的,但必须紧紧围绕CSPLED的特点去寻找CSPLED的性价比、用户体验与附加价值,否则,在短时期内,CSPLED的应用规模会受其制造成本据高不下的制约。

CSPLED的特点就是小尺寸,大电流,高可靠。为达到小尺寸,大电流,高可靠的目的,CSPLEDs应该带有陶瓷基板,如深圳大道半导体有限公司采用陶瓷基板+倒装芯片制造的立体全包裹五面发光CSPLED(如图一所示)和采用陶瓷基板+薄膜倒装芯片制造的纯单面发光CSPLEDs(如图二所示)。

图一:陶瓷基板+倒装芯片制造的立体全包裹五面发光CSPLED(源自深圳大道半导体有限公司,黄色代表荧光胶、蓝色代表倒装芯片,红色代表焊垫,灰色代表陶瓷基板)

图二:陶瓷基板+薄膜倒装芯片制造的纯单面发光CSPLEDs(源自深圳大道半导体有限公司,黄色代表荧光胶、棕色代表薄膜倒装芯片,白色代表白墙,红色代表焊垫,灰色代表陶瓷基板)

与不带陶瓷基板的CSPLED相比,带陶瓷基板的CSPLED具有以下特点:(1)与标准SMT兼容,回流焊接质量好,良率高,成本低。(2)抗冷热冲击和大电流冲击能力强。(3)荧光胶粘着牢固,不易因超驱使用时的热胀冷缩和因外界触摸碰撞时导致掉落而带来蓝光洩出。(4)除背面焊垫外,整个结构中无裸露银层,相比传统封装形式,具有更好的抗卤化抗硫化能力,以及耐热耐湿耐潮能力。

对采用陶瓷基板+倒装芯片制造的立体全包裹五面发光CSPLED与采用陶瓷基板+薄膜倒装芯片制造的纯单面发光CSPLEDs相比较,前者发光角度大,后者发光角度小,亮度更高,投射距离更远;前者由于四角四边与正面出光强度和荧光粉胶涂敷不均匀会导致空间颜色均匀性不佳,后者无侧光,正面无焊垫暗区,无蓝芯黄圏现象,空间颜色均匀性最佳;前者由于倒装芯片的衬底依然存在,使得其胶面温度比后者相对偏高,使得后者能承受更大的驱动电流。

综合以上,以小尺寸、大电流、高可靠为特征的CSPLED比较不适用于泛光照明,比较适用于点光源,以及有投射距离,发光角度,中心照度等要求的方向性投射类照明领域,如背光源,闪光灯,投影仪,强光照明灯具(车灯、探照灯、手电筒、工作灯、户外高棚灯、景观等),小角度照明灯具等。(作者:李刚)



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