
近年來,隨著LED在器件材料、芯片(piàn)工藝、封裝製程技術等(děng)方麵的研究不斷進步,尤其是倒轉芯片的逐漸成熟與熒光粉塗覆技術的多樣化,一種(zhǒng)新的芯片尺寸級封裝CSP(Chip Scale Package)技術(shù)應運而生。由於其單元麵積的光通量(liàng)化(高光密度)以及芯片與封裝BOM成本比(低封裝成本)使(shǐ)其有望在lm/$上打開顛覆性的突破口。近期,CSP在業界引起較大議論,它既是眾多封裝形式的一種,也被行業寄予期(qī)望,被認為是一種“終極”封裝形式。
一、白光LED封裝現狀(zhuàng)
當前,照明已成為LED主要市場(chǎng)推動(dòng)力。從LED照明市(shì)場滲透情況可以(yǐ)看出,LED照(zhào)明市場大致經曆了替換燈、集成LED燈(dēng)具、以(yǐ)及下一代智慧照明應用三個發展(zhǎn)階段。據多家行業分析公司預測,到2020年在LED照明市場滲透率將會達到70%,LED集成(chéng)光源將在燈具設計中(zhōng)扮演(yǎn)越來越(yuè)重要的(de)角色。
縱觀白光LED封裝的發展過程,為適應LED應用需求的不斷更新,LED封裝也(yě)隨之經(jīng)曆了(le)從高功率封裝到中小功率封裝的重心偏移。而推動這一發展趨勢的主要原因,正是受0.2W~0.9W中低功率LED適合擴散性(diffuse)光源需求;液晶電視LED背光的快速產業化;球泡燈和燈管等替(tì)代燈為代表的照明市場的迅速滲透;以(yǐ)及5630、4014、2835、3030等PLCC的標準化形成等市場應用的推動。同時,隨著商業照明和特殊照明(míng)多樣化需求,下一個(gè)封裝趨勢是高密(mì)度封裝,而COB、CSP正是實現高密度封裝的代表形式。
1、中低功率SMD仍將扮演重要(yào)角色
過去(qù)幾年裏,中小功(gōng)率LED芯片性能得以迅速提升,封裝成本不斷改善,使(shǐ)其在光效(lm/W)尤(yóu)其在性價比(bǐ)(lm/$)方麵更優於陶瓷高功(gōng)率封(fēng)裝。加上其適合擴散性(diffuse)光源的應用,在線性與麵光(guāng)源(yuán)中仍會成為主(zhǔ)流。同時,隨著EMC和SMC等耐高溫、耐黃化材料在(zài)QFN支架中的導入,支架封裝正向中高功率擴展,已突破2W級,迫使陶瓷大功率封裝向更(gèng)大功率(lǜ)(3W~5W)應用推進。
2、COB大力(lì)滲透商照市場
與此同時,另一封裝形式COB逐漸在緊湊型發光麵、高光密度應用中體(tǐ)現出其的優勢。COB可將多顆芯片直接(jiē)陣(zhèn)列(liè)排布在高反射金屬或陶瓷基板上,免去了單顆LED的分立式封裝後再集成;COB封(fēng)裝設計簡單,具有較(jiào)好的光型及色(sè)空間均勻性;其(qí)高反射金屬或陶瓷基板(bǎn)材料的改善,有效解(jiě)決了光(guāng)效壽命等可靠性問題,使其在MR16、PAR Reflector等商照應用中(zhōng)迅速滲透(tòu)。隨著倒裝(zhuāng)芯片的成(chéng)熟和無金線對設計帶來的靈活性,以及基板材料散熱與反射率的提升,將幾(jǐ)十顆甚至(zhì)幾百顆LED集成到同一基(jī)板上已成為可能,由此也進一步實現了高光密度、功率LED封裝,使替代陶瓷金鹵燈成為可能。
3、大功(gōng)率分立式LED進一步小型化
過去幾年,Lumileds、Cree、OSRAM等大功率LED供應(yīng)商紛紛著力(lì)改進原有陶瓷封裝技術(shù),憑借(jiè)其先進的大功率倒裝芯片或垂直結構芯片,逐漸使封裝小型化,以降低由於昂貴的陶瓷基板及較低的生產效率帶來的成(chéng)本壓力,並提升芯(xīn)片承受大電流密度的(de)能力。比如,Cree公司的X-lamp係列,在不降低、甚至提高光通量(liàng)的前提下(xià)從原來的3535變到(dào)2525,再進一步減少到1616,趨近了芯片本身的尺寸,或稱為Near Chip Scale Package(NCSP)。而下一代分立(Discrete)大(dà)功率(lǜ)LED的自然演進或許將(jiāng)是免(miǎn)除陶瓷基板的CSP。
二、下一代(dài)白光封裝趨勢
什(shí)麽(me)是CSP封裝?與NCSP有哪些不同?又具有哪些優勢?IPC標準J-STD-012對CSP封裝的(de)定義是封裝體的麵積不大於芯片麵積(jī)的20%。
1、CSP與 NCSP (免基板vs帶基板)
當陶瓷基板的尺寸做到和芯片尺寸幾乎一樣大小時,其逐漸失去了幫助LED散熱(熱擴散)的功能。相反,如果去掉陶瓷基(jī)板,則去掉(diào)了一層熱界麵,有利於熱的快速傳導到(dào)線路板。同時,隨著倒裝芯片的成熟,陶(táo)瓷基板作為絕緣(yuán)材料(liào)對PN電極線(xiàn)路(lù)的再分布(re-distribution)的功能已不再需要。除了在機械結構和熱膨脹失配上對LED起到一定保護(hù)作用,陶(táo)瓷基板對芯片的(de)電隔離和熱傳導的重要功能已基本喪失。
免去基板同(tóng)時(shí)是傳統陶瓷封裝固晶所需的GGI或AuSn共晶焊接可以改(gǎi)為低成本的SAC焊錫。並借助倒裝芯片,免去金線及焊線(xiàn)步驟(zhòu),降低(dī)了封裝成本。

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