技术论文：一种增光型Top-view CSP及其工艺研究
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摘要：近年来，LED行业的迅猛发展使得LED的封装结构呈现出多样化的发展趋势。在体积小型化方向，CSP LED应运而生。发展过程中，Top-view CSP的市场逐渐形成，但白墙围挡限制了其光萃取率。本文从工艺结构上进行分析改进，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方法，引导出光，提高CSP光萃取效率。并从工艺制程上分析了其可行性。
关键词： CSP；单面发光；增光型；结构工艺；LED；光萃取效率
1.引言
CSP作为一款简约型LED封装产品在近几年一直炒得如火如荼。关注点一开始是落在其免基板、无键合线的特点上。这种封装结构可以大大缩减封装工艺流程和材料成本。四四方方的外形和厚度一致的荧光胶层决定了CSP产品优良的出光一致性。小巧的体积使CSP在应用端能够拥有灵活多变的设计特点，并且可以满足高集成度的设计要求。因此，CSP吸引了众多投资者、研究机构和公司的关注[1,2]。
而其外形也随着应用端需求开发出了不同的结构和形态特点。最起初的CSP是从传统单面发光的PLCC和QFN封装形态向五面发光CSP发展而来。五面发光CSP产品光效高、光损少，近场发光角接近180°，适用于照明领域。但在背光领域，针对五面发光CSP的透镜设计困难，且五面CSP底部漏蓝影响背光效果。为适应应用需求，扩展功能结构，CSP的发展又转向了减少发光面的趋势，从而出现了单面发光CSP形态。但是随着白墙胶对CSP四周出光的遮挡，CSP正面出光效率会下降10-15%。本文旨在提出一种Top-view CSP的结构形态和制作方法，使单面发光CSP光萃取效率获得提升。
图1 五面发光CSP及配光曲线模拟图
2. Top-view CSP的结构发展
最早的一类单面发光CSP来源于芯片端，是在倒装芯片晶圆上完成荧光胶涂覆处理后切割完成的。由于芯片侧面完全没有处理，侧面漏蓝十分严重。鉴于此问题，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，直接采用白墙胶对倒装LED芯片侧面进行遮挡，造成了出光效率偏低的问题。尤其是a类结构，是基于第一阶段单面发光CSP发展而来，由于荧光胶的侧面也存在遮挡，因此光萃取效率大打折扣；而b、c类产品荧光胶完全压在芯片和白墙胶上方，其实是一种不完全的单面发光CSP结构，虽然荧光胶层仅0.1-0.17mm，但在水平角方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、大陆均有这种形态的产品。此类产品是从五面发光CSP基础上衍生而来。由于从芯片正面和侧面发出的光均可直接进入荧光胶进行激发，从而提高了一定的白光转换效率，使光效提升。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提升空间。
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，并未从结构设计上将这类光进行方向引导并提取出来。此增光型Top-view CSP产品做了白墙内壁处理，形态上是CSP向QFN封装的一种结构回归[3]。如下图所示：
图5 增光型Top view CSP
基于第三类Top-view CSP，我们将白墙胶处理成有开口倾斜角度之后的结构，加上出光表面图形化处理，出光效率即可获得明显的提升。原本荧光胶激发的水平方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，最终被吸收转换成热量，而在这类结构下则可以通过倾斜的白墙侧壁导向出光面。
将增光型Top-view CSP分别与三种不同结构类型的CSP进行光学模拟对比。采用相同的封装材料（包括芯片、白墙胶、荧光胶），搭配相同的材料特性参数（CSP白墙设置为散射处理，白墙反射率：97%），模拟一般情况下的出光角度和相对光功率。
表1 光学模拟结果 |
