這5家封裝企業對CSP LED幹了什麼?

談論了好久的CSP,在行業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、今後會取代誰、是大趨勢什麼的。因為最近在思考CSP時,發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,這也一度成為行業各大論壇爭論不休的話題,雖然至今也沒討論出什麼結果,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到了中國企業手裡,竟然發生這麼多的變化。
 

  從CSP工藝說封裝 

 
經過這麼久的發展,我想大家對CSP不再是處於陌生的狀態了。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,可是目前很多企業卻不是這種工藝。這是因為此工藝實現的CSP,螢光膠只能覆蓋其LED芯片的表面,藍光會通過藍寶石從四周漏出,影響色空間分佈的均勻性。
 
因為這樣,所以有企業考慮去除藍寶石,採用薄膜芯片工藝的方式,這樣雖減少藍光的洩露,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採用切割芯片的技術。
 
正是因為切割技術佔主流,傳統封裝企業才有機會,因為有著相似的螢光粉塗覆,測試、編帶等過程。
 
既然說到了封裝,那麼目前市面上的CSP主要有以下三大主流封裝結構:
 
 
a. 採用硅膠螢光粉壓制而成,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. 採用周圍二氧化鈦保護再覆螢光膜,只有頂部一個發光面,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. 採用螢光膜全覆蓋,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,過度依賴於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,螢光粉塗覆工藝及其均勻性要求精度高,這直接影響色溫落Bin率及色空間分佈;
第三,CSP免封裝器件由於體積小,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係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異光效的同時,保證器件的信賴性是其在應用端發展的關鍵因素。
 

 困難重重下,封裝企業幹了啥? 

 
雖然CSP存在著諸多問題,但是作為LED封裝的龍頭企業們,都在加速推動產品的發展,他們對csp花了很多心思,以下是在線君詢問一些企業的情況。
 
瑞豐
 
以往的單面出光 CSP僅僅考慮將側光圍擋,並未從結構設計上將這類光進行方向引導並提取出來。瑞豐針對單面出光 CSP產品結構進行改善,將白牆膠處理成有開口傾斜角度之後的結構。

這種結構能夠將原本會在白牆、螢光粉顆粒、芯片和膠體內反覆反射、折射,最終被吸收轉換成熱量的螢光膠激發的水平方向部分光子,通過傾斜的白牆側壁導向出光面,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,開啟了封裝企業的新模式。這個發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產業的革新,也是一場挑戰,但同時更是新機遇!
FEMC結構簡圖
 
雷曼
 
雷曼使用的CSP器件採用螢光膠壓合的製備工藝製備而成,擁有器件無外加封膠結構,通過對螢光膠的改良與配置,調控CSP的側面與頂部的螢光層厚度,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器件的製備方式
 
兆馳節能照明
 
兆馳的傳統五面出光CSP(如圖a)和單面出光CSP(如圖b),目前已成功量產並穩定供貨,進入2017年,將延既定的CSP結構轉移技術路線持續推陳出新。
 
 
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,兆馳開發出了如圖(g)所示的多面出光CSP;相比傳統五面CSP,多面出光CSP的光色均勻性顯著提升。
 
傳統的單面CSP(圖b),在四周仍然存在少量出光,出光角度過大,不利於背光模組的光學匹配,為解決此問題,兆馳開發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,對螢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

 
起源於美國硅谷的行家光電在CSP製造上,使用了基於自主研發設備的真空薄膜塗覆專利技術,在芯片表面形成緻密、均勻、超薄的螢光粉薄膜之後再覆蓋硅膠。通過半導體級的製造設備和工藝控制實現高落BIN率與色彩一致性。
 
相比模頂螢光膠成型等厚膜結構,行家薄膜結構有效提高CSP熱穩定性的同時,更能提高光效。與噴塗技術明顯不同的是,由於採用了乾濕分離的技術,可依次塗覆多種螢光粉與硅膠,實現分層共形塗覆(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,擇優選擇從120度到170度的出光角。
 
行家光電CSP已成功應用於手機閃光燈、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,與分層塗覆技術,可實現對濕氣高度敏感的螢光材料如量子點的有效封裝,製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螢光材料製成手機背光所需的0.3T側入式光源。

 

天電

 
最後還要說個產品NCSP,雖然拜訪過很多CSP企業,都說這不是真正CSP,是不是真正的CSP真的有那麼重要嗎?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
 
其實對於衍生出來的新形式,在線君認為LED人應該保持著學習和瞭解的心態,因為誰也說不好它不會成為新的形式,我覺得這也是CSP在封裝企業手中的改變,以後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繫在線君,我們一起討論,並在下次CSP的專題上刊登。
 
(文/LEDinside Skavy)
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