近幾年,CSP(Chip Scale Package)一直是LED業界關注的熱點之一。除了在封裝環節的極大簡化,CSP在應用上還(hái)有高功率、極小發(fā)光面(miàn)、散熱優異等獨特的優勢。很多國(guó)際大廠都(dōu)一直緻力于推動CSP的産業化。目前,CSP在手機閃光燈、電視背光、車用照明等應用上迅速鋪開(kāi)。中國(guó)CSP起(qǐ)步相對(duì)較晚,2017年被很多業界人士看作是中國(guó)CSP元年,甚至在車用照明領域出現供貨比較緊張的局面(miàn)。
由于封裝結構的極簡化,熒光粉牆和熒光粉面(miàn)成(chéng)爲CSP封裝工藝中更加關鍵的一個物料,目前常常通過(guò)熒光粉片的形式并入到CSP器件(其他封裝制程other viable Packaging Processes,不在此讨論)。根據分散體系的不同,熒光粉片的技術又分陶瓷玻璃熒光片和樹脂熒光片,這(zhè)兩(liǎng)個技術的快速突破和對(duì)CSP量産的大力助力充分表現了材料技術的多樣性、創造性及材料的使能(néng)重要性(Enabling Technology)。
光和熱對(duì)于LED是最關鍵的,光和熱的更好(hǎo)管理也是LED技術和産品不斷提升的基礎和保證。封裝材料的選擇也需要着重考慮這(zhè)兩(liǎng)個問題。陶瓷玻璃熒光片屬于無機材料,是最好(hǎo)的耐溫材料之一,其優異的耐熱、耐光熱(例如不黃變)性能(néng)是有機材料所不能(néng)企及的。與此同時,陶瓷和玻璃具有高導熱性能(néng)及良好(hǎo)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(néng)是非常重要的考量因素,但是其在LED器件中的整體表現才更爲重要,隻有和其他物料及組件的匹配性合适才能(néng)發(fā)揮其物理屬性。如果存在不匹配性,再好(hǎo)的材料也不能(néng)發(fā)揮出其性能(néng)優勢,更有甚者會在可靠性出現問題,這(zhè)是一個系統問題。同時,可制造性Manufacturability也是一個需要重視的問題,材料必須能(néng)和設備、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,根據固化的進(jìn)度和程度,可以分成(chéng)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(guó)CSP技術領先的公司所采用。
B-stage熒光粉膠膜的可形變性和流動性,對(duì)于其和CSP芯片的粘接性至關重要。陶瓷玻璃由于不具有形變和流動能(néng)力,很多工藝采用了塗層來實現粘接(遠程熒光應用除外),其實還(hái)是又引入了有機材料(散熱、耐熱的薄弱環節);夾在陶瓷片和CSP芯片(兩(liǎng)者都(dōu)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CTE,在冷熱沖擊時,可能(néng)産生更嚴重的應力問題,甚至影響器件的可靠性。另一方面(miàn),熱固樹脂具有優異的可配粉性,可以混合多種(zhǒng)、不同的熒光粉。陶瓷熒光片由于需要高溫燒結,很難實現多粉單片産品,紅粉尤其爲難。同時,有機材料有非常好(hǎo)的厚度控制,均一性易于實現。有機材料一直由于多樣的可加工性、成(chéng)熟的配套設備、和制程工藝的良好(hǎo)匹配(很多半導體工藝有成(chéng)熟的膜配套設備)及最低的成(chéng)本,成(chéng)爲半導體工業的優選材料之一。
在二十多年的電子材料工作中,接觸過(guò)的大多數歐美日韓台半導體工程師,都(dōu)非常重視物料的綜合檢測。因爲在器件和制程中的重要性能(néng)指數常常有很多,很多工程師經(jīng)常利用score card來對(duì)比不同,而不隻是單個技術指标的硬性對(duì)比。另外,不要忘了,散熱才是LED車燈的關鍵。功率越高,産生的熱也越多,不能(néng)解決散熱問題,LED依舊會出現問題,不應該本末倒置。作爲從事(shì)高分子材料的來說,個人傾向(xiàng)于采用B-stage熒光粉膠膜。
以上是一己之見,抛磚引玉,懇請同仁斧正、深度讨論。
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