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[求助]请教倒装芯片与正装芯片的区别 [复制链接]

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2017-06-22
只看楼主 倒序阅读 使用道具 楼主  发表于: 2017-06-22
1.倒装芯片与正装芯片的含义
2,工艺区别
3.倒装芯片为什么用的锡膏不一样子
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2017-06-22
只看该作者 沙发  发表于: 2017-06-22
正装 、倒装、垂直 LED芯片结构三大流派
  倒装技术并不是一个新的技术,其实很早之前就存在了。倒装技术不光用在LED行业,在其他半导体行业里也有用到。目前LED芯片封装技术已经形成几个流派,不同的技术对应不同的应用,都有其独特之处。
  目前LED芯片结构主要有三种流派,最常见的是正装结构,还有垂直结构和倒装结构。正装结构由于p,n电极在LED同一侧,容易出现电流拥挤现象,而且热阻较高,而垂直结构则可以很好的解决这两个问题,可以达到很高的电流密度和均匀度。未来灯具成本的降低除了材料成本,功率做大减少LED颗数显得尤为重要,垂直结构能够很好的满足这样的需求。这也导致垂直结构通常用于大功率LED应用领域,而正装技术一般应用于中小功率LED。而倒装技术也可以细分为两类,一类是在蓝宝石芯片基础上倒装,蓝宝石衬底保留,利于散热,但是电流密度提升并不明显;另一类是倒装结构并剥离了衬底材料,可以大幅度提升电流密度。
  要了解LED倒装芯片,先要了解什么是LED正装芯片。
  LED正装芯片是最早出现的芯片结构,也是小功率芯片中普遍使用的芯片结构。该结构,电极在上方,从上至下材料为:P-GaN,发光层,N-GaN,衬底。所以,相对倒装来说就是正装。
  为了避免正装芯片中因电极挤占发光面积从而影响发光效率,芯片研发人员设计了倒装结构,即把正装芯片倒置,使发光层激发出的光直接从电极的另一面发出(衬底最终被剥去,芯片材料是透明的),同时,针对倒装设计出方便LED封装厂焊线的结构,从而,整个芯片称为倒装芯片(Flip Chip),该结构在大功率芯片较多用到。
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2017-06-22
只看该作者 藤椅  发表于: 2017-06-22
一、LED正装
正装结构,上面通常涂敷一层环氧树脂,下面采用蓝宝石为衬底,电极在上方,从上至下材料为:P-GaN、发光层、N-GaN、衬底。

正装结构有源区发出的光经由P型GaN区和透明电极出射,采用的方法是在P型GaN上制备金属透明电极,使电流稳定扩散,达到均匀发光的目的。

向左转|向右转


二、LED倒装
倒装芯片(filp chip)技术,是在芯片的P极和N极下方用金线焊线机制作两个金丝球焊点,作为电极的引出机构,用金线来连接芯片外侧和Si底板。LED芯片通过凸点倒装连接到硅基上。这样大功率LED产生的热量不必经由芯片的蓝宝石衬底,而是直接传到热导率更高的硅或陶瓷衬底,再传到金属底座。

制作方式:制备具有适合共晶焊接的大尺寸LED芯片,同时制备相应尺寸的硅底板,并在其上制作共晶焊接电极的金导电层和引出导电层(超声波金丝球焊点)。然后,利用共晶焊接设备将大尺寸LED芯片与硅底板焊在一起。

向左转|向右转


三、LED正装与倒装区别
(1).固晶:正装小芯片采取在直插式支架反射杯内点上绝缘导热胶来固定芯片,而倒装芯片多采用导热系数更高的银胶或共晶的工艺与支架基座相连,且本身支架基座通常为导热系数较高的铜材;

(2).焊线:正装小芯片通常封装后驱动电流较小且发热量也相对较小,因此采用正负电极各自焊接一根φ0.8~φ0.9mil金线与支架正负极相连即可;而倒装功率芯片驱动电流一般在350mA以上,芯片尺寸较大,因此为了保证电流注入芯片过程中的均匀性及稳定性,通常在芯片正负级与支架正负极间各自焊接两根φ1.0~φ1.25mil的金线;

(3).荧光粉选择:正装小芯片一般驱动电流在20mA左右,而倒装功率芯片一般在350mA左右,因此二者在使用过程中各自的发热量相差甚大,而现在市场通用的荧光粉主要为YAG, YAG自身耐高温为127℃左右,而芯片点亮后,结温(Tj)会远远高于此温度,因此在散热处理不好的情况下,荧光粉长时间老化衰减严重,因此在倒装芯片封装过程中建议使用耐高温性能更好的硅酸盐荧光粉;

(4).胶体的选择:正装小芯片发热量较小,因此传统的环氧树脂就可以满足封装的需要;而倒装功率芯片发热量较大,需要采用硅胶来进行封装;硅胶的选择过程中为了匹配蓝宝石衬底的折射率,建议选择折射率较高的硅胶(>1.51),防止折射率较低导致全反射临界角增大而使大部分的光在封装胶体内部被全反射而损失掉;同时,硅胶弹性较大,与环氧树脂相比热应力比环氧树脂小很多,在使用过程中可以对芯片及金线起到良好的保护作用,有利于提高整个产品的可靠性;

(5).点胶:正装小芯片的封装通常采用传统的点满整个反射杯覆盖芯片的方式来封装,而倒装功率芯片封装过程中,由于多采用平头支架,因此为了保证整个荧光粉涂敷的均匀性提高出光率而建议采用保型封装(Conformal-Coating)的工艺;

(6).灌胶成型:正装芯片通常采用在模粒中先灌满环氧树脂然后将支架插入高温固化的方式;而倒装功率芯片则需要采用从透镜其中一个进气孔中慢慢灌入硅胶的方式来填充,填充的过程中应提高操作避免烘烤后出现气泡和裂纹、分层等现象影响成品率;

(7).散热设计:正装小芯片通常无额外的散热设计;而倒装功率芯片通常需要在支架下加散热基板,特殊情况下在散热基板后添加风扇等方式来散热;在焊接支架到铝基板的过程中  建议使用功率<30W的恒温电烙铁温度低于230℃,停留时间<3S来焊接;
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2017-06-22
只看该作者 板凳  发表于: 2017-06-22
什么是LED倒装芯片?近年来,在芯片领域,倒装芯片技术正异军突起,特别是在大功率、户外照明的应用市场上更受欢迎。但由于发展较晚,很多人不知道什么叫LED倒装芯片,LED倒装芯片的优点是什么?先从LED正装芯片为您讲解LED倒装芯片,以及LED倒装芯片的优势和普及难点。

要了解LED倒装芯片,先要了解什么是LED正装芯片

LED正装芯片是最早出现的芯片结构,也是小功率芯片中普遍使用的芯片结构。该结构,电极在上方,从上至下材料为:P-GaN,发光层,N-GaN,衬底。所以,相对倒装来说就是正装。

LED倒装芯片和症状芯片图解

为了避免正装芯片中因电极挤占发光面积从而影响发光效率,芯片研发人员设计了倒装结构,即把正装芯片倒置,使发光层激发出的光直接从电极的另一面发出(衬底最终被剥去,芯片材料是透明的),同时,针对倒装设计出方便LED封装厂焊线的结构,从而,整个芯片称为倒装芯片(Flip Chip),该结构在大功率芯片较多用到。

正装 、倒装、垂直 LED芯片结构三大流派

倒装技术并不是一个新的技术,其实很早之前就存在了。倒装技术不光用在LED行业,在其他半导体行业里也有用到。目前LED芯片封装技术已经形成几个流派,不同的技术对应不同的应用,都有其独特之处。

目前LED芯片结构主要有三种流派,最常见的是正装结构,还有垂直结构和倒装结构。正装结构由于p,n电极在LED同一侧,容易出现电流拥挤现象,而且热阻较高,而垂直结构则可以很好的解决这两个问题,可以达到很高的电流密度和均匀度。未来灯具成本的降低除了材料成本,功率做大减少LED颗数显得尤为重要,垂直结构能够很好的满足这样的需求。这也导致垂直结构通常用于大功率LED应用领域,而正装技术一般应用于中小功率LED。而倒装技术也可以细分为两类,一类是在蓝宝石芯片基础上倒装,蓝宝石衬底保留,利于散热,但是电流密度提升并不明显;另一类是倒装结构并剥离了衬底材料,可以大幅度提升电流密度。

LED倒装芯片的优点

一是没有通过蓝宝石散热,可通大电流使用;二是尺寸可以做到更小,光学更容易匹配;三是散热功能的提升,使芯片的寿命得到了提升;四是抗静电能力的提升;五是为后续封装工艺发展打下基础。

什么是LED倒装芯片

据了解,倒装芯片之所以被称为“倒装”是相对于传统的金属线键合连接方式(Wire Bonding)与植球后的工艺而言的。传统的通过金属线键合与基板连接的晶片电气面朝上,而倒装晶片的电气面朝下,相当于将前者翻转过来,故称其为“倒装芯片”。

倒装LED芯片,通过MOCVD技术在蓝宝石衬底上生长GaN基LED结构层,由P/N结发光区发出的光透过上面的P型区**。由于P型GaN传导性能不佳,为获得良好的电流扩展,需要通过蒸镀技术在P区表面形成一层Ni- Au组成的金属电极层。P区引线通过该层金属薄膜引出。为获得好的电流扩展,Ni-Au金属电极层就不能太薄。为此,器件的发光效率就会受到很大影响,通常要同时兼顾电流扩展与出光效率二个因素。但无论在什麼情况下,金属薄膜的存在,总会使透光性能变差。此外,引线焊点的存在也使器件的出光效率受到影响。 采用GaN LED倒装芯片的结构可以从根本上消除上面的问题。

在倒装芯片的技术基础上,有厂家发展出了LED倒装无金线芯片级封装。

什么是LED倒装无金线芯片级封装

倒装无金线芯片级封装,基于倒装焊技术,在传统LED芯片封装的基础上,减少了金线封装工艺,省掉导线架、打线,仅留下芯片搭配荧光粉与封装胶使用。作为新封装技术产品,倒装无金线芯片级光源完全没有因金线虚焊或接触不良引起的不亮、闪烁、光衰大等问题。相比于传统封装工艺,芯片级光源的封装密度增加了16倍,封装体积却缩小了80%,灯具设计空间更大。倒装无金线芯片凭借更稳定的性能、更好的散热性、更均匀的光色分布、更小的体积,受到越来越多LED灯具企业和终端产品应用企业的青睐。

LED倒装芯片普及的难点:

1、倒装LED技术目前在大功率的产品上和集成封装的优势更大,在中小功率的应用上,成本竞争力还不是很强。

2、倒装LED颠覆了传统LED工艺,从芯片一直到封装,这样会对设备要求更高,就拿封装才说,能做倒装芯片的前端设备成本肯定会增加不少,这就设置了门槛,让一些企业根本无法接触到这个技术。



     在刚刚过去的2014年,“倒装芯片”无疑是LED行业热词榜上的一员,倒装无金线芯片凭借更稳定的性能、更好的散热性、更均匀的光色分布、更小的体积,受到了LED上中下游企业的一致追捧。



   过去的几年里,倒装芯片在技术上取得了重大的突破,其在效率、性能、可靠性和稳定性等方面的优势逐渐显现出来,使其得到越来越广泛的应用。目前,倒装芯片已经渗入到大功率LED照明产品、COB球泡灯和LED灯丝灯等领域,从2014下半年开始大量的导入电视背光应用,看似即将对LED行业造成席卷之势。



就目前来说,倒装芯片在中小功率的通用照明领域优势并不突出,究其原因,首先倒装芯片的加工过程工艺更加复杂,虽然省掉了焊线这一工序,但是对固晶这段工艺的精度要求较高,一般很难达到较高的良率,其次,倒装芯片封装设备有一些要求,能做倒装芯片的前端设备成本肯定会增加不少,这些原因直接导致了其成本比传统正装芯片高,据了解,市场上同等尺寸的倒装芯片与正装芯片的价格差距在2-8倍左右。