这5家封装企业对CSP LED干了什么?

谈论了好久的CSP,在行业不断的争议中渐渐成长起来,今天在线君不再想老生常谈CSP未来会如何、今后会取代谁、是大趋势什么的。因为最近在思考CSP时,发现一个很有意思的事,那就是CSP变了,变得中国化了。

众所周知,CSP一出来,便以取代原有LED封装的言论震惊四座,这也一度成为行业各大论坛争论不休的话题,虽然至今也没讨论出什么结果,但是也留下了让人印象深刻的一些言论。

现在看来,很多人猜对了开始,却没猜对结局。知道CSP会有一部分市场,也知道会从背光开始,但是大家一定没有想到当初的CSP到了中国企业手里,竟然发生这么多的变化。

  从CSP工艺说封装 

经过这么久的发展,我想大家对CSP不再是处于陌生的状态了。目前实现CSP的白光工艺有多种方式,其中最理想的实现方式当属Wafer层级的,可是目前很多企业却不是这种工艺。这是因为此工艺实现的CSP,荧光胶只能覆盖其LED芯片的表面,蓝光会通过蓝宝石从四周漏出,影响色空间分布的均匀性。

因为这样,所以有企业考虑去除蓝宝石,采用薄膜芯片工艺的方式,这样虽减少蓝光的泄露,但工艺成本太高,依然无法成为主流。这也就导致市面上主流技术路线仍然是采用切割芯片的技术。

正是因为切割技术占主流,传统封装企业才有机会,因为有着相似的荧光粉涂覆,测试、编带等过程。

既然说到了封装,那么目前市面上的CSP主要有以下三大主流封装结构:

a. 采用硅胶荧光粉压制而成,五面出光,光效高,但是顶部和四周的色温一致性控制较差。
b. 采用周围二氧化钛保护再覆荧光膜,只有顶部一个发光面,光的一致性和指向性很好,但是损失了四周的光输出,光效会偏低。
c. 采用荧光膜全覆盖,再加透明硅胶固定成型,也是五面出光,光效高,光品质稍差。

  除了封装工艺本身的问题,CSP还有这些封装问题 

首先,过度依赖于倒装芯片技术的提升,如芯片成本、光效、可靠性以及芯片耐ESD的击穿能力;
其次,荧光粉涂覆工艺及其均匀性要求精度高,这直接影响色温落Bin率及色空间分布;
第三,CSP免封装器件由于体积小,对SMT贴片的精度要求更高;
第四,回流焊工艺将影响到焊点的空洞率,从而影响产品的散热及可靠性;
第五,LED芯片与基板的热膨胀系数差异较大容易产生应力,将直接影响芯片的信赖性;

因此,保证CSP免封装器件在实现优异光效的同时,保证器件的信赖性是其在应用端发展的关键因素。

  困难重重下,封装企业干了啥? 

虽然CSP存在着诸多问题,但是作为LED封装的龙头企业们,都在加速推动产品的发展,他们对csp花了很多心思,以下是在线君询问一些企业的情况。

瑞丰

以往的单面出光 CSP仅仅考虑将侧光围挡,并未从结构设计上将这类光进行方向引导并提取出来。瑞丰针对单面出光 CSP产品结构进行改善,将白墙胶处理成有开口倾斜角度之后的结构。

这种结构能够将原本会在白墙、荧光粉颗粒、芯片和胶体内反复反射、折射,最终被吸收转换成热量的荧光胶激发的水平方向部分光子,通过倾斜的白墙侧壁导向出光面,这样大幅提升了光效。

除了这个,还要提下瑞丰的FEMC产品,因为CSP的核心还是FC,而瑞丰把自己的EMC强项和FC结合在一起,开启了封装企业的新模式。这个发展正如德豪润达莫庆伟博士所说,CSP不是洪水猛兽,它也不会一剑封喉,相反它的出现是一场LED产业的革新,也是一场挑战,但同时更是新机遇!


FEMC结构简图

雷曼

雷曼使用的CSP器件采用荧光胶压合的制备工艺制备而成,拥有器件无外加封胶结构,通过对荧光胶的改良与配置,调控CSP的侧面与顶部的荧光层厚度,可以提高器件光的一致性,改善CSP器件在终端应用的光斑问题。


CSP器件的制备方式

兆驰节能照明

兆驰的传统五面出光CSP(如图a)和单面出光CSP(如图b),目前已成功量产并稳定供货,进入2017年,将延既定的CSP结构转移技术路线持续推陈出新。

相比SMD光源,五面出光CSP光源在亮度、可靠性方面已有明显优势,但因自身独特的结构,存在光色均匀性不足的缺点;为解决此问题,兆驰开发出了如图(g)所示的多面出光CSP;相比传统五面CSP,多面出光CSP的光色均匀性显著提升。

传统的单面CSP(图b),在四周仍然存在少量出光,出光角度过大,不利于背光模组的光学匹配,为解决此问题,兆驰开发出了高聚光性能单面CSP(如图c),通过四周倾斜的反光胶,使单面CSP出光角度更小;另一结构(如图f)所示,实现聚光的同时,对荧光胶层起到了很好的保护作用;图(i)结构在聚光的同时,把倒装晶片侧边的光输出收集起来,实现亮度提升。

行家光电

起源于美国硅谷的行家光电在CSP制造上,使用了基于自主研发设备的真空薄膜涂覆专利技术,在芯片表面形成致密、均匀、超薄的荧光粉薄膜之后再覆盖硅胶。通过半导体级的制造设备和工艺控制实现高落BIN率与色彩一致性。

相比模顶荧光胶成型等厚膜结构,行家薄膜结构有效提高CSP热稳定性的同时,更能提高光效。与喷涂技术明显不同的是,由于采用了干湿分离的技术,可依次涂覆多种荧光粉与硅胶,实现分层共形涂覆(Layer by Layer Conformal Coating)。分层共形结构更可实现对CSP出光角度的控制,针对不同的应用,择优选择从120度到170度的出光角。

行家光电CSP已成功应用于手机闪光灯、电视背光与车用照明市场。经由行家光电独特的防水CSP封装结构,与分层涂覆技术,可实现对湿气高度敏感的荧光材料如量子点的有效封装,制造成广色域电视机背光所使用的CSP,实现超越OLED的高达110%的色域值;亦可使用KSF荧光材料制成手机背光所需的0.3T侧入式光源。

天电

最后还要说个产品NCSP,虽然拜访过很多CSP企业,都说这不是真正CSP,是不是真正的CSP真的有那么重要吗?如果同款的NCSP和CSP性能一样,但是NCSP的成本却还低,那为啥要用CSP。


NCSP结构图

其实对于衍生出来的新形式,在线君认为LED人应该保持着学习和了解的心态,因为谁也说不好它不会成为新的形式,我觉得这也是CSP在封装企业手中的改变,以后可能还有其他形式出现,比如像PPA+FC等这些周边衍生产品。

当然这只是在线君看到的冰山一角,还有很多LED封装企业在打造自己的专属CSP结构。如果您未在其中,而又在CSP封装有突破性的技术可以联系在线君,我们一起讨论,并在下次CSP的专题上刊登。(文/LEDinside Skavy)




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