Технология CSP-корпусирования светодиодов

Что такое CSP корпусирование светодиодов. Технология.

Технология CSP-корпусирования
Технология CSP-корпусирования

В этом обзоре Бхардвадж Джоти (Bhardwaj Jyoti), ст. вице-президент отдела R&D, Philips Lumileds, подробно описывает разработку технологии CSP – корпусов с размерами кристалла (Chip Scale Package).

Эта новая для светодиодной отрасли технология уже давно применяется в полупроводниковой индустрии. Необходимость в разработке корпусов CSP для кремниевых ИС была в свое время продиктована стремлением к миниатюризации, желанием усовершенствовать теплоотвод, повысить надежность, а также обеспечить подключение большого числа выводов кристалла малых размеров.

Кроме того, корпуса CSP позволяют сократить паразитные эффекты в устройстве и упростить интеграцию на втором уровне корпусирования. Таким образом, эта технология, появившаяся в результате естественной эволюции, теперь проникает в другие отрасли, включая светодиодную светотехнику. Первой компанией на пути освоения этой технологии стала Philips Lumileds.

Совершенствование размеров корпусов кристаллов Philips Lumileds за период 2006–2013 гг.
Совершенствование размеров корпусов кристаллов Philips Lumileds за период 2006–2013 гг.

инновации компании Philips Lumileds начались в 2001 г. с изобретения первого в мире высокомощного корпуса LUXEON 1

CSP традиционно определяется как полнофункциональный корпус, размер которого не более чем на 20% превышает фактический размер кристалла или, в случае со светодиодами, – их активную зону. Как правило, эти корпуса не требуют дополнительной подложки и монтируются непосредственно на платы второго уровня (Level 2). Нижняя часть CSP-корпусов имеет контакты P и N. Технология CSP-корпусирования обеспечивает проведение стандартных испытаний, а процесс производства таких кристаллов со стандартным шагом между контактными площадками не отличается от типового технологического процесса изготовления SMT-компонентов. Поскольку в отсутствие внутренних проволочных соединений эффективная длина выводов такого кристалла значительно меньше, его электрические характеристики близки к тем, которые реализуются с помощью технологии перевернутого кристалла (Flip Chip).

Привлекательность использования CSP-корпусов повышается в еще большей мере, если расстояние между контактными площадками P и N то же, что и у традиционных корпусов QFN или корпусов с выводными рамками. CSP-корпуса минимального размера можно рассматривать как устройства Flip-Chip, или корпуса на базе подложки кристалла. Различие между типовым корпусом Flip-Chip и CSP в том, что вторая технология обеспечивает перераспределение контактов внутри кристалла.

Господствующими типами технологии для высокомощных светодиодов были те, которые основывались на использовании тонкопленочных кристаллов (TFFC, EC-VTF и VTF), установленных в керамический корпус, и люминофорных покрытий. В то же время мало- и среднемощные устройства, в основном, имели боковую конфигурацию кристалла с двумя проволочными соединениями для контактов в выводной рамке или выполнялись в QFN-корпусах с распределенными люминофорным покрытием. Новая светодиодная архитектура для современных высоко- и среднемощных приложений основана на совместном использовании технологии CSP-корпусирования и конфигурации Flip-Chip (CSP-FC).

Уменьшение размеров корпусов: переход с традиционного способа корпусирования светодиодов на полупроводниковую технологию CSP
Уменьшение размеров корпусов: переход с традиционного способа корпусирования светодиодов на полупроводниковую технологию CSP

В светодиодной отрасли, как и в полупроводниковой индустрии, наблюдается переход на миниатюрные устройства, обеспечивающие не меньший световой поток и светоотдачу. Можно сказать, это тенденция к миниатюризации устройств при снижении их стоимости. Кроме того, во многих приложениях существует ограничение оптической системы на размер светоизлучающей поверхности. В первую очередь, это ограничение распространяется на устройства с очень большим световым потоком, выполненные по технологии chip-on-board (перевернутый кристалл на плате). Корпуса CSP обеспечивают максимальную плотность монтажа, а совместимость с SMD-оборудованием – высокую скорость автоматизированного производства с невысокими затратами.

Основные преимущества CSP-корпусирования:

  • усовершенствованный тепловой контакт с подложкой благодаря интерфейсу металл-металл нижнего эпитаксиального слоя с теплоотводом;
  • увеличение плотности тока, что позволяет повысить световой поток устройства;
  • высокая надежность за счет отсутствия проволочных соединений и сокращения операций монтажа и корпусирования;
  • повышение плотности корпусирования благодаря меньшему посадочному месту;
  • упрощение операции по интегрированию кристалла на платы благодаря технологии поверхностного монтажа;
  • универсальный монтаж – AuSn, SAC, UBM.
    Сокращение стоимости светодиодов благодаря технологии CSP-корпусирования
    Сокращение стоимости светодиодов благодаря технологии CSP-корпусирования

    [szapisi]

НЕТ КОММЕНТАРИЕВ