最近,日东电工针对LED市场开发了封装薄膜,并且研究了它的一些特征。在 第十一届中国国际半导体照明论坛(SSLCHINA2014广州大会)上,日东电工(中国)投资有限公司所长代理陈宗慧介绍实现颜色均匀性的LED CSP LED CSP封装新体系。
目前小型化封装是新兴的技术发展趋势,从带引线的封装体到不带引线的封装体,这一趋势伴随而来的就是材料的精简和成本的降低。另外,材料的精简,使得供需也得到了省略,产能也大大提高了。陈宗慧预测,LED CSP有很大成本优势,以及提高功效的潜力。
在LED生产过程中,颜色均匀性是考量产品质量的重要指标,颜色均匀性为什么这么重要?日东电工得出实验,对于高质量的照明应用而言,色座表上一个微小的差异都会影响它的外观。
日东电工(中国)投资有限公司所长代理 陈宗慧
封装工艺,对颜色均匀性是有比较大的影响。传统的封装工艺对于它的颜色均匀性的实现程度是怎么样的?陈宗慧列举了一个传统工厂的案例,目前来说点胶工艺广泛用于LED原器件生产过程中,但是制造出来的LED原器件色度已发生变动。这个变动主要是受两个因素的影响:1、荧光粉的沉淀,在点胶过程中,胶体和荧光粉首先要混合,混合以后进行点胶,点胶经过一段时间后,荧光粉就会开始发生沉淀;2、LED原器件厚度波动,由于使用胶体有黏度,所以点胶的时候容易产生点胶材料厚度的波动。正是由于该色度波动,所以在使用之前,LED原器件会被分选,从而导致成本增加。
陈宗慧还介绍了公司开发LED封装体系的薄膜封装过程。与点胶过程不同,日东电工的这一封装过程,已经混合荧光粉的薄膜胶片,将薄膜与底下的芯片进行对位,在真空状态下进行压合,然后进行烘烤。在薄膜封装过程中,它不会发生荧光粉沉淀,而且在封装时,许多芯片排列在一起,可以对大量芯片进行一次性封装,以此提高LED CSP产能。
对于该薄膜工艺来说,它对颜色均匀度的实现程度如何?日东电工进行了试验和测试。试验分位两步:1、对于日东电工薄膜的测试;2、对薄膜生产出的LED CSP进行测试。薄膜方面,日东电工使用荧光粉和硅胶进行混合、分散以后就成膜,对于这个白光芯片进行它的光学测试。
在介绍这个结果之前,陈宗慧首先想向大家介绍薄膜的均匀性以及它在生产质量。她表示决定薄膜颜色均匀性主要是有两个要素:1、荧光粉分散的均匀性,也就是荧光粉必须很好的均匀的分散在硅胶薄片中,只有这样,在日后封装过程中,荧光粉才能均匀的分配在整个LED原器件当中;2、薄膜本身也要进行一定的厚度控制,每一张膜的厚度的波动越小越好。
对于荧光粉分散的均匀性,日东电工也做了两个测试:1、用三个点进行对色度测试,测度CID在0.001之内;2、关于薄膜厚度的控制,日东电工通过改善膜技术来将厚度做得越来越低。现在大家看到的厚度偏差是8.1微米,改善之后已经缩小到3.8微米。
日东电工还测定了两种光色的薄膜,一种是冷白光色,一种是暖白光色。陈宗慧首先介绍了冷白光色薄膜的测定结果,在这个实验中,日东电工设定的尺寸是30微米×120微米,并且使用黄色的荧光粉,薄膜的厚度是600微米,测试的点对薄膜的点为78点。对于冷白光色的薄膜,日东电工选取了17、20样本,然后进行测定,结果它落在了椭圆之类的。
接下来,日东电工还对暖白光色的薄膜也进行了测试,测试样品的尺寸与冷白光色一致,荧光粉是采用黄、绿、红三种混合在一起,厚度也是600微米,测定的点也是78点。根据荧光粉浓度不同,选了三个规格,每个规格测试6-8片。然后将薄膜应用于LED CSP制造商的颜色均匀性。
以上是薄膜封装的流程,接下来,陈宗慧用更详细的CD演示形式来展示薄膜如何应用于LED CSP上。这就是一个再版,四个定位口,用来进行上述所讲的LED和薄膜之间的对位。首先将双面膜贴合在再版上,然后在上面整齐地排列LED芯片,并进行LED膜片对位,然后把它放在压合机中进行压合,可以看到上面不会产生气泡或者充填不足的现象。压合完之后,将整个样品放入空箱中进行一定时间的固化。固化完之后,就是完整的封装体,可以对它进行切割,形成一个个小的LED CSP原器件,然后进行电亮、装配以及后续的测试。
在这个封装过程中,大家有可能会担心这个压合会不会造成芯片的位移,对它的质量是否有很大的影响。所以日东电工在封装之前也对排列进行近距离的观察,测定了各个芯片之间的间距,然后进行真空压合。通过实验可以看到,第一,树脂可以很好的填充在芯片与芯片之间,没有气泡,也没有充填不足的现象;第二,芯片与芯片的距离和封装之前没有发生任何改变。
封好之后,将之切割分成小片,继续观察它的颜色均匀性。这次日东电工使用的是2毫米尺寸,400微米高的一个芯片。
对于这个原器件,日东电工也分别制作了冷白光色以及暖白光色两种样本,对于冷白光来说是2400克,暖白光是400克,它的色度检查结果,对于冷白光而言,落在了五阶之内,除了个别有点超出之外,大部分控制在三阶之内。对于暖白礼说都控制在三阶之内。所以这个薄膜封装体系具有实现封装体优良颜色均匀性的优势。
另外,日东电工对薄膜封装体系所得到的 CSP原器件与喷涂体系也进行比较。从色度测试结果来看,该原器件的色度基本上控制在三阶之内。而喷涂控制在五阶之内。
最后,陈宗慧总结了演讲内容,她表示在这个封装体系中,通过对薄膜定位,压合,烘烤,是一种简单而且可以实现高颜色均匀性的LED CSP技术!