一种增光型Top-view CSP及其工艺研究

摘要:比年来,LED行业的迅猛睁开使得LED的封装布局呈现出多样化的睁开趋向。在体积小型化偏向,CSP LED应运而生。睁开过程中,Top-view CSP的市场逐渐构成,但白墙围挡限制了其光萃取率。本文从工艺布局上停止阐发改良,提出了一种增光型单面发光CSP,将原有的围挡侧光转换为反射侧光的办法,引导出光,提高CSP光萃取效力。并从工艺制程上阐发了其可行性。

关键词: CSP;单面发光;增光型;布局工艺;LED;光萃取效力

1. 引言

CSP作为一款简约型LED封装产品在近几年不停炒得如火如荼。存眷点一开端是落在其免基板、无键合线的特色上。这种封装布局可以或许或许大大缩减封装工艺流程和资料本钱。四四方方的外形和厚度同等的荧光胶层决定了CSP产品优越的出光同等性。小巧的体积使CSP在应用端可以或许或许拥有机动多变的设计特色,而且可以或许或许称心高集成度的设计请求。因此,CSP吸引了浩繁投资者、研究机构和公司的存眷[1,2]。

而其外形也跟着应用端必要开拓出了分歧的布局和状态特色。最起初的CSP是从传统单面发光的PLCC和QFN封装状态向五面发光CSP睁开而来。五面发光CSP产品光效高、光损少,近场发光墙近180°,适用于照明领域。但在背光领域,针对五面发光CSP的透镜设计艰难,且五面CSP底部漏蓝影响背光效果。为顺应应用必要,扩大功效布局,CSP的睁开又转向了削减发光面的趋向,从而出现了单面发光CSP状态。但是跟着白墙胶对CSP四周出光的遮挡,CSP正面出光效力会下降10-15%。本文旨在提出一种Top-view CSP的布局状态和制作办法,使单面发光CSP光萃取效力获得晋升。

 

图1 五面发光CSP及配光曲线模拟图

2. Top-view CSP的布局睁开

最先的一类单面发光CSP来源于芯片端,是在倒装芯片晶圆上实现荧光胶涂覆处理后切割实现的。因为芯片侧面完全没有处理,侧面漏蓝十分严重。鉴于此成就,市面上这类产品的应用也是寥寥无几。


 图2 第一阶段Top-view CSP

第二阶段的Top-view CSP,间接采纳白墙胶对倒装LED芯片侧面停止遮挡,构成为了出光效力偏低的成就。分外是a类布局,是基于第一阶段单面发光CSP睁开而来,因为荧光胶的侧面也存在遮挡,因此光萃取效力大打折扣;而b、c类产品荧光和耆在芯片和白墙胶上方,其实是一种不完全的单面发光CSP布局,虽然荧光胶层仅0.1-0.17mm,但在程度角偏向仍然会有漏光现象。


 图3 第二阶段Top-view CSP

第三阶段的Top-view CSP是目前市面上最为常见的一类,韩国、台湾、大陆均有这种状况的产品。此类产品是从五面发光CSP基础上衍生而来。因为有酒婧筒嗝媸栈的光均可间接进入荧光胶停止引发,从而提高了一定的白光转换效力,使光效晋升。但此产品被竖直的白墙胶侧壁四面包围,在光萃取上仍然存在很大的晋升空间。


 图4 第三阶段Top-view CSP

3. 一种增光型Top-view CSP

以往的Top-view CSP仅仅考虑将侧光围挡,并未从布局设计上将这类光停止偏向引导并提取进去。此增光型Top-view CSP产品做了白墙内壁处理,状况上是CSP向QFN封装的一种布局回归[3]。如下图所示:


 图5 增光型Top view CSP

基于第三类Top-view CSP,咱咱墙墙胶处理成有开口倾斜角度之后的布局,加上出光外面图形化处理,出光效力即可获得显著的晋升。原本荧光胶引发的程度偏向部分光子会在白墙、荧光粉颗粒、芯片和胶体内反复反射、折射,最终被接收转换成热量,而在这类布局下则可以或许或许颠末过程倾斜的白墙侧壁导向出光面。

将增光型Top-view CSP分离与三种分歧布局范例的CSP停止光学模拟对比。采纳相同的封装资料(包含芯片、白墙胶、荧光胶),搭配相同的资料特性参数(CSP白墙设置为散射处理,白墙反射率:97%),模拟一样平常环境下的出光角度和相对光功率。


表1 光学模拟结果

由上表可知,传统的Top-view CSP比五面发光CSP在正面出光上削减了16.23%,全体光萃取效力低落了39.38%。白墙胶内壁倾斜处理后的Top-view CSP在正面出光上比五面发光CSP提高了42.61%,但全体的光萃取效力仍低于五面发光CSP。再增长出光面图形化处理后,Top-view CSP全体光萃取效力相比五面发光CSP晋升了8.4%,正面出光效力比五面发光CSP提高了44.58%。

 
 图a 仿真NO.2样品、近场光散布效果与配光曲线模拟图



图b 仿真NO.3样品与近场光散布效果与配光曲线模拟图


图c 仿真NO.4样品与近场光散布效果与配光曲线模拟图
图6 仿真样品示用意与近场光散布效果

由光学模拟的近场光散布和配光曲线可知,五面发光CSP布局睁开至常规Top-view CSP,发光角度出现显著下降,而倾斜杯壁的Top-view CSP布局使发光角度加倍会合,从NO.3的配光曲线上看光散布最为尖锐。颠末过程外面图形化处理后,近场光斑趋于均匀,配光曲线中央略微平缓,发光角度增至125°。

4. 增光型Top-view CSP工艺制程与可行性

此类Top-view CSP的制作工艺复杂度匀缓偷谌类相差不大,仅仅增长了两次翻膜的工序。工艺特色上,咱咱咱们采纳了一种分外成型的切割刀片,作为碗杯成型的关键。如下图:


 图5 增光型单面发光CSP工艺制程简介

全体工艺分为:①布晶、②荧光胶模压、③翻膜、④杯型切割、⑤翻膜、⑥白墙胶模压、⑦外面去皮与图形化处理、⑧精盖懈、⑨分选包装。工艺难点在于高精度布晶、真空热压技术和高精度切割。而目前,固晶机精度可到达±30um,切割机精度高达±5um/150times,足以称心以上工艺成型请求。

5. 总结

本文从布局工艺上提出了Top-view CSP的增光计划。实际上,还能从制程工艺上晋升CSP出光效力,包含荧光薄膜覆盖、荧光薄膜印刷、荧光号涂、荧光胶真照舳频燃际鮗4,5]。然而制程工艺改变,对设盖肭蠡资料请求都比较高。初始度牒本钱请求也会相应增长。而本文提出的增光型Top-view CSP相比第三阶段Top-view CSP产品仅需更改一款切割成型刀片,初始度虢闲。并能实现全体光萃取效力相任面发光CSP晋升8.4%,正面出光效力比常规Top-view CSP晋升72.6%。以上研究效果均由深圳市瑞丰光电子公司供给。瑞丰光电自2013年开端在LED封装应用领域研发CSP产品,在2014年前后已对CSP产品做了全面专利布局。

另外,咱咱咱们也注意到,此类布局仍存在底部漏光成就。虽然颠末过程提高设备和治具精度可进一步缩小底部荧光胶圈的漏光面,但不能完全解决漏光成就。目前,市面上也有一类底部封白墙胶的CSP布局设计可以或许或许解决底部漏光,但倒装芯片发光层位于芯片底部靠近电极的地位,势必会遮盖发光层侧面,影响一定的出光效力。由此可见,目前各种Top-view CSP的布局都各具优势,而且其睁开仍然存在很多完善和晋升目间。(作者:深圳市瑞丰光电子股份有限公司李成驰,裴小明,游志)


参考文献:
[1] 唐国庆,刘圆圆,CSP,开启照明新时代 [C],海峡两岸第二十二届照明科技与营销研究会专题申报暨论文集 ,2015.11.19.
[2] 周学军,CSP——因应照明市场必要的LED封装变革 [C],2014年中国照明论坛——LED照明产品设计、应用与创新论坛论文集 ,2014.09.11.
[3] 曹宇星. 芯片级封装LED的封装布局 [P],CN201420401596.1,2014.07.18.
[4] 谭晓华,韩颖,冯亚凯. 芯片级封装的倒装LED白光芯片的制备办法 [P],CN201510245273.7,2015.05.14.
[5] Kazumasa Igarashi, Megumu Nagasawa, Satoshi Tanlgawa, et al. Chip scale package type of semiconductor device [P], US005990546A, Dec.29, 1995.



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