成果名称: 复合电极倒装LED芯片及薄膜衬底CSP封装研究与产业化
完成单位: 佛山市国星半导体技术有限公司,佛山市国星光电股份有限公司,华南理工大学
主要人员: 庄家铭,李程,李宗涛,祝进田,康学军,谢志国,万珍平,胡新星,张山丽,徐亮,王丹宇,蔡连章,李宏浩,丁鑫锐,余树东,陈光高,李家声
介绍:

    ① 课题来源与背景; 课题来源:广东省科技计划项目可见光通信技术及标准光组件(项目编号::2014B010121002); 课题背景:随着LED在照明、汽车、背光等领域进一步渗透,倒装技术-芯片尺寸封装受到美国Cree公司、荷兰Philips公司、韩国Samsung公司等国际巨头高度重视,并对我国形成技术封锁。本项目针对上述背景,跨界整合衬底、外延、芯片、封装与应用,研究“新型复合电极倒装芯片及薄膜衬底CSP封装与产业化技术,将极大促进我国半导体照明产业发展,提升LED技术国际竞争力,进一步巩固我省LED产业在国内领先地位。

    ② 技术原理及性能指标; 技术原理:研制具有复合电极结构的倒装LED芯片及薄膜衬底CSP封装器件。针对倒装LED芯片衬底背透射出光优化图形化蓝宝石衬底,并对GaN外延工艺进行优化;研究倒装LED芯片结构,为不同类型倒装芯片提供优越欧姆接触及均匀电流扩展;提出新型陶瓷薄膜衬底CSP 封装结构,解决固晶、薄膜衬底制备等技术难题;最后将倒装LED芯片与相关器件应用于照明与背光模组,形成具有自主知识产权的标准光组件,实现产业化。 性能指标:LED 芯片:波长范围: 450~460nm;电光转换效率>60% (电流密度>25A/cm2 ) 。 CSP封装器件:光效注1651m/W (显指>70 , CCT: 5000~5500K ,芯片电流密度>25A/cm2 ) ;器件热阻小于7K/W;良率>95%。

    ③ 技术的创造性与先进性; (1)提出适用于倒装LED芯片的指-孔复合型(V-F)等大(芯片P/N Pad面积相等)电流扩展电极,实现最小发光面积损失与一次钝化等大电极制备,避免了由于P/N Pad面积不等造成的应力向P型Pad集中的问题。 (2)提出新型薄膜衬底(TFS)CSP封装LED器件制备方法,该方法创新性的采用半封装阵列磨削技术制备陶瓷薄膜,用作CSP封装衬底,薄膜厚度小于100μm,具有强度高、散热好,应力屏蔽能力强等优点,由该衬底制成的CSP LED器件可靠性高,可直接贴装于MCPCB之上,大大提高了LED应用的灵活性。 (3)提出了平面塑封-定距精密切割一体成形CSP LED荧光涂层制备方法,这种方法根据LED芯片尺寸,定量精确控制LED芯片侧面、顶面荧光涂层厚度,有助于提高器件光色品质与器件光色一致性。

    ④技术的成熟程度,适用范围和安全性; 采用项目中涉及的外延及芯片相关工艺技术制备的倒装芯片,达到电光转换效率>60%的标准,作为国星半导体批量生产,得到车灯,闪光灯等封装客户的使用。采用国星半导体倒装45mil芯片生产的陶瓷薄膜CSP器件进行二次封装的器件第三方检测,光效达到176lm/W@330mA 5300K R70.8,满足项目技术指标要求,CSP封装器件:光效》165lm/W(显指>70,CCT:5000-5500K,芯片电流密度>25A/cm2);

    ④ 应用情况及存在的问题; 产品应用于COB模组,其中MC-P1919CW模组经过检查满足标准光组件要求,出具蚂标标识许可证;采用不同色温产品进行搭配,可实现较优的配光效果;产品发光角度大,应用于背光灯条,其中LP-PM1313经过检查满足标准光组件要求,出具蚂标标识许可证;产品用锡膏贴装在传统的SMD支架,用于照明市场,其中同一支架搭配两颗不同色温的产品可实现色温可调;产品贴装在高导热率的金属基板上,形成光源模组,可应用于车大灯,产品尺寸小,可满足车大灯高功率密度要求;产品尺寸小、厚度薄,可满足手机闪光灯要。

批准登记号:
登记日期: 2019-09-16
研究起止时间: 2014-12-01至2017-12-31
所属行业: 制造业
所属高新技术类别: 电子信息
评价单位名称: 广东省科学技术厅
评价日期: 2018-05-02