近幾年,CSP(Chip Scale Package)一直是LED業(yè)界關(guān)注的熱點之一。除了在封裝環(huán)節(jié)的極大簡化,CSP在應(yīng)用上還有高功率、極小發(fā)光面、散熱優(yōu)異等獨特的優(yōu)勢。很多國際大廠都一直致力于推動CSP的產(chǎn)業(yè)化。目前,CSP在手機閃光燈、電視背光、車用照明等應(yīng)用上迅速鋪開。中國CSP起步相對較晚,2017年被很多業(yè)界人士看作是中國CSP元年,甚至在車用照明領(lǐng)域出現(xiàn)供貨比較緊張的局面。
由于封裝結(jié)構(gòu)的極簡化,熒光粉墻和熒光粉面成為CSP封裝工藝中更加關(guān)鍵的一個物料,目前常常通過熒光粉片的形式并入到CSP器件(其他封裝制程other viable Packaging Processes,不在此討論)。根據(jù)分散體系的不同,熒光粉片的技術(shù)又分陶瓷玻璃熒光片和樹脂熒光片,這兩個技術(shù)的快速突破和對CSP量產(chǎn)的大力助力充分表現(xiàn)了材料技術(shù)的多樣性、創(chuàng)造性及材料的使能重要性(Enabling Technology)。
光和熱對于LED是最關(guān)鍵的,光和熱的更好管理也是LED技術(shù)和產(chǎn)品不斷提升的基礎(chǔ)和保證。封裝材料的選擇也需要著重考慮這兩個問題。陶瓷玻璃熒光片屬于無機材料,是最好的耐溫材料之一,其優(yōu)異的耐熱、耐光熱(例如不黃變)性能是有機材料所不能企及的。與此同時,陶瓷和玻璃具有高導熱性能及良好的可加工性(包括機械加工、激光切割、蝕刻等)。雖然電子材料的單個物理性能是非常重要的考量因素,但是其在LED器件中的整體表現(xiàn)才更為重要,只有和其他物料及組件的匹配性合適才能發(fā)揮其物理屬性。如果存在不匹配性,再好的材料也不能發(fā)揮出其性能優(yōu)勢,更有甚者會在可靠性出現(xiàn)問題,這是一個系統(tǒng)問題。同時,可制造性Manufacturability也是一個需要重視的問題,材料必須能和設(shè)備、制程工藝有機組合。
熱固樹脂Thermosets經(jīng)常使用于半導體封裝中,根據(jù)固化的進度和程度,可以分成A-stage,B-stage,C-stage。B-stage is the stage wherein the thermosets are almost insoluble but are thermoplastic. They can remain in the molten state for only a short period, because the elevated temperatures not only promote flow, but also cause the final cross-linking of the material. 熒光粉樹脂膠膜被很多韓國CSP技術(shù)領(lǐng)先的公司所采用。
B-stage熒光粉膠膜的可形變性和流動性,對于其和CSP芯片的粘接性至關(guān)重要。陶瓷玻璃由于不具有形變和流動能力,很多工藝采用了涂層來實現(xiàn)粘接(遠程熒光應(yīng)用除外),其實還是又引入了有機材料(散熱、耐熱的薄弱環(huán)節(jié));夾在陶瓷片和CSP芯片(兩者都是剛性體,且CTE非常低)之間的有機粘合劑由于高的熱膨脹系數(shù)CTE,在冷熱沖擊時,可能產(chǎn)生更嚴重的應(yīng)力問題,甚至影響器件的可靠性。另一方面,熱固樹脂具有優(yōu)異的可配粉性,可以混合多種、不同的熒光粉。陶瓷熒光片由于需要高溫燒結(jié),很難實現(xiàn)多粉單片產(chǎn)品,紅粉尤其為難。同時,有機材料有非常好的厚度控制,均一性易于實現(xiàn)。有機材料一直由于多樣的可加工性、成熟的配套設(shè)備、和制程工藝的良好匹配(很多半導體工藝有成熟的膜配套設(shè)備)及最低的成本,成為半導體工業(yè)的優(yōu)選材料之一。
在二十多年的電子材料工作中,接觸過的大多數(shù)歐美日韓臺半導體工程師,都非常重視物料的綜合檢測。因為在器件和制程中的重要性能指數(shù)常常有很多,很多工程師經(jīng)常利用score card來對比不同,而不只是單個技術(shù)指標的硬性對比。另外,不要忘了,散熱才是LED車燈的關(guān)鍵。功率越高,產(chǎn)生的熱也越多,不能解決散熱問題,LED依舊會出現(xiàn)問題,不應(yīng)該本末倒置。作為從事高分子材料的來說,個人傾向于采用B-stage熒光粉膠膜。
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