導(dǎo)讀
近日，來自代爾伏特理工大學(xué)和德黑蘭大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)一種新型的智能LED SiP封裝工藝。他們認(rèn)為襯底級(jí)別封裝才是低成本、高集成度、高產(chǎn)量的解決方法。
智能LED SiP封裝簡(jiǎn)介
如圖1所示，硅基的襯底級(jí)封裝（WLP）是一種在應(yīng)用產(chǎn)品中廣泛使用的技術(shù)。這種技術(shù)同樣也是控制成本和發(fā)熱的關(guān)鍵。對(duì)于SiP封裝，一般常用于CMOS等電子器件，這種封裝能夠進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)兼具極高的集成度。同理，對(duì)于LED器件，SiP封裝同樣能夠解決LED亮度和強(qiáng)度衰減問題。
對(duì)于LED SiP封裝來講，目前分為兩種：1. 表面貼裝型，這種方式的電極直接生長(zhǎng)在硅基襯底上同時(shí)芯片也是固定在襯底中；2. 腔式結(jié)構(gòu)型，腔式結(jié)構(gòu)一般在硅（100）襯底中用濕法刻蝕形成。空腔的結(jié)構(gòu)即是反射面也是填充熒光材料和松脂的支撐結(jié)構(gòu)。
如圖2所示，智能LED SiP模塊具有很高的光輸出功率，同時(shí)包含了大電流藍(lán)色LED光源和反射腔中不同功能的傳感器。除此之外，LED的控制電路也集成在同樣的基底上，無需外加控制芯片，這樣可以有效的降低成本。
LED SiP封裝特點(diǎn)：
1. 光學(xué)襯底級(jí)性能表現(xiàn)；
2. 器件遠(yuǎn)距離生長(zhǎng)穩(wěn)定熒光膜品質(zhì)；
3. 更高的光效：反射結(jié)構(gòu)能夠反正側(cè)面的光照并有效提升15%光效；
4. 更好的發(fā)熱控制：硅基的高導(dǎo)熱性；
5. 更長(zhǎng)的使用壽命；
6. 更高的可靠性：封閉的反饋電路、更好的連接可靠性。
SiP封裝的生長(zhǎng)工藝
硅基 WLP結(jié)構(gòu)由BiCMOS工藝生長(zhǎng)，該工藝能夠?qū)⒉煌闹?被動(dòng)器件整合在一個(gè)智能系統(tǒng)里。如圖3所示，BiCMOS工藝一般包括了以下步驟：（a）p型摻雜硅材料，（b）掩膜1用于熒光材料的生長(zhǎng)和n型阱和n型集電極的深擴(kuò)散工藝，（c）掩膜2用于p型源極/漏極和基極的生長(zhǎng)，（d）掩膜3用于n型源極/漏極和發(fā)射極的生長(zhǎng)，（e）襯底經(jīng)過退火，表面氧化處理（100nm 氧化硅涂層），（f）掩膜4用于電極生長(zhǎng)和化學(xué)濕式刻蝕，（g）掩膜5用于表面電路生長(zhǎng)。
新的改進(jìn)工藝
新的改進(jìn)方法在于2D結(jié)構(gòu)向3D結(jié)構(gòu)封裝的轉(zhuǎn)化。研究人員把濕式刻蝕方法形成的空腔作為反射結(jié)構(gòu)，并在表面鍍上一層鋁膜增強(qiáng)反射效果。而技術(shù)的關(guān)鍵就在于在相差幾百微米的結(jié)構(gòu)差異上刻蝕表面結(jié)構(gòu)電路。
為了克服這種問題，研究人員使用了一種高深寬比（HAR）的生長(zhǎng)方法用于3D SiP封裝的生產(chǎn)。這種方法采用了傳統(tǒng)的CMOS生產(chǎn)設(shè)備并將多層生長(zhǎng)的材料結(jié)合成“金屬連線”的互連結(jié)構(gòu)。同時(shí)，該方法也可以使用于異質(zhì)材料以及不同元件的連接（圖5）。
結(jié)論
伴隨著行業(yè)以及市場(chǎng)的巨大需求，襯底級(jí)的封裝已經(jīng)變成了一種關(guān)鍵性的技術(shù)。目前，LED封裝還是處于單一器件的封裝階段。因此，很有必要將CMOS工藝中的SiP工藝轉(zhuǎn)化到LED行業(yè)之中。這種高度整合的LED封裝可以有效的降低成本，同時(shí)集成更多的功能。除此之外，智能LED SiP封裝主要面向于多種應(yīng)用，尤其是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域（IoT）。由于物聯(lián)網(wǎng)承諾的應(yīng)用多樣化，行業(yè)現(xiàn)在已將注意力轉(zhuǎn)向先進(jìn)封裝以滿足市場(chǎng)需求。
出自：www.led-professional.com
