如果你最近有跟三星、隆達(dá)、東芝、晶元、首爾等芯片企業(yè)對(duì)話，或者你參加了光亞展，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，去年高調(diào)不起來(lái)的CSP封裝，今年已經(jīng)登上各大展臺(tái)及輿論風(fēng)口，巨頭們都在興致勃勃高談闊論此技術(shù)，并且儼然一副整裝待發(fā)的姿態(tài)。
不過(guò)，此時(shí)，也有業(yè)內(nèi)人士“不識(shí)趣”地潑了盆冷水——CSP的產(chǎn)品形式將會(huì)如同過(guò)去幾款重要的封裝形式一樣，在未來(lái)幾年橫掃市場(chǎng)，是非常重要的發(fā)展趨勢(shì)，但從本質(zhì)上看，這種所謂的創(chuàng)新知識(shí)，仍舊處于原有提升lm/＄的軌跡上，無(wú)非還是搶占了其它封裝的市場(chǎng)份額，一沒(méi)有拓展行業(yè)生存空間，二也沒(méi)有降低行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)壓力，即使實(shí)現(xiàn)了2500lm/＄，然而也并沒(méi)有什么卵用。
那么我們就來(lái)聊聊現(xiàn)在很火的CSP到底有什么用，給LED封裝行業(yè)帶來(lái)了什么，在照明應(yīng)用中又存在哪些可能性，它是否能起到顛覆作用并開(kāi)啟新的照明時(shí)代。
What is CSP？
雖然業(yè)內(nèi)人士都大概知道CSP的定義，但各類(lèi)翻譯和說(shuō)法不一，簡(jiǎn)單地說(shuō)，CSP(Chip Scale Package)，翻譯成中文的意思是芯片尺寸封裝，或者叫芯片級(jí)封裝。CSP是最新一代的內(nèi)存芯片封裝技術(shù)，其技術(shù)性主要體現(xiàn)為讓芯片面積與封裝面積之比超過(guò)1:1.14，與理想情況的1:1相當(dāng)接近；相對(duì)LED產(chǎn)業(yè)而言，CSP封裝是基于倒裝技術(shù)而存在的，CSP器件是指將封裝體積與倒裝芯片體積控制至相同或封裝體積不大于倒裝芯片體積的20%，主要有三種結(jié)構(gòu)類(lèi)型（如下圖所示）。
從以上定義可以獲取幾個(gè)關(guān)鍵性特點(diǎn)：1、面積大約是芯片面積的1.2倍或者更�。�2、無(wú)需金線3、目前只能采用倒裝芯片技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)；4、生產(chǎn)工藝及設(shè)備精度要求高。
優(yōu)在哪？
1、有效縮減封裝體積，小、薄而輕，迎合了目前LED照明應(yīng)用微小型化的趨勢(shì)，設(shè)計(jì)應(yīng)用更加靈活，打破了傳統(tǒng)光源尺寸給設(shè)計(jì)帶來(lái)的限制；
2、在光通量相等的情況，減少發(fā)光面可提高光密度，同樣器件體積可以提供更大功率；
3、無(wú)需金線、支架、固晶膠等，減少中間環(huán)節(jié)中的熱層，可耐大電流，安全性、可靠性、尤其是性?xún)r(jià)比更高。（此處的成本優(yōu)勢(shì)指量產(chǎn)后，不包括前期技術(shù)優(yōu)化的研發(fā)成本）
難在哪？
體積小→生產(chǎn)工藝要求高→對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的精度以及操控人員的水平要求隨之升高→生產(chǎn)設(shè)備價(jià)格的高低決定了精度的高低→量產(chǎn)良率和成本為最大考量。
在整個(gè)CSP生產(chǎn)工藝流程中，每一個(gè)工藝步驟，對(duì)技術(shù)、設(shè)備、人才都有較高的要求，而以下幾個(gè)難點(diǎn)值得一提：1、芯片與芯片之間的距離控制；2、芯片與襯底之間的位置匹配度控制；3、外延芯片波長(zhǎng)范圍的掌控；4、熒光粉厚度的均勻性控制；5、點(diǎn)膠控制技術(shù)；6、密封性。
誰(shuí)在解決？
先來(lái)看看晶圓級(jí)封裝（即芯片尺寸封裝）發(fā)展的背景。
據(jù)IBT Research所整理的資料顯示，晶圓級(jí)封裝技術(shù)基于倒裝芯片，由IBM率先啟動(dòng)開(kāi)發(fā)。1964年，美國(guó)IBM公司在其M360計(jì)算器中最先采用了FCOB焊料凸點(diǎn)倒裝芯片器件。1969年，美國(guó)Delco公司在汽車(chē)中使用了焊料凸點(diǎn)器件。二十世紀(jì)70年代，NEC、日立等日本公司開(kāi)始在一些計(jì)算器和超級(jí)計(jì)算器中采用FCOB器件。到了二十世紀(jì)90年代，世界上成立了諸如Kulicke and Soffa’s Flip Chip Division、Unitive、Fujitsu Tohoku Electronics、IC Interconnect等眾多晶圓凸點(diǎn)的制造公司擁有的基礎(chǔ)技術(shù)是電鍍工藝與焊膏工藝，這些公司利用凸點(diǎn)技術(shù)和薄膜再分布技術(shù)開(kāi)發(fā)了晶片尺寸封裝技術(shù)。FCD公司和富士通公司的超級(jí)CSP（Ultra CSP與Supper CSP）器件是首批進(jìn)入市場(chǎng)的晶片尺寸封裝產(chǎn)品。
1999年，晶圓凸點(diǎn)的制造公司開(kāi)始給主要的封裝配套廠家發(fā)放技術(shù)許可證。這樣，倒裝芯片和晶片尺寸級(jí)封裝也就逐漸在世界各地推廣開(kāi)來(lái)。例如，臺(tái)灣的ASE公司和Siliconware公司以及韓國(guó)的Amkor公司就是按照FCD公司的技術(shù)授權(quán)來(lái)制造超級(jí)CSP（Ultra CSP）的。
所以晶圓級(jí)封裝的核心技術(shù)基本上就掌握在以上幾個(gè)企業(yè)手中，主要應(yīng)用于消費(fèi)性IC的封裝領(lǐng)域。
也就是說(shuō)，CSP在LED領(lǐng)域的技術(shù)還不算成熟，但是在IC行業(yè)應(yīng)用已久，所以，在了解專(zhuān)利情況時(shí)，需要判斷LED行業(yè)中的CSP技術(shù)是否已經(jīng)被IC行業(yè)的CSP專(zhuān)利覆蓋了。據(jù)LED產(chǎn)業(yè)專(zhuān)利聯(lián)盟工程師張亞菲透露，目前CSP專(zhuān)利有4000余項(xiàng)（包括LED相關(guān)在內(nèi)），針對(duì)CSP專(zhuān)利部分，后續(xù)GSC君將聯(lián)合LED產(chǎn)業(yè)專(zhuān)利聯(lián)盟再作具體的解讀。
在掌握可靠的專(zhuān)利信息之前，我們先從可捕捉到的表面信息來(lái)反觀國(guó)內(nèi)白光LED產(chǎn)業(yè)。最先將倒裝技術(shù)應(yīng)用于白光LED的是具有成熟的IC倒裝技術(shù)的江蘇長(zhǎng)電，但后因不明原因此技術(shù)并沒(méi)有得以成功推廣，而真正開(kāi)創(chuàng)倒裝無(wú)金線封裝新潮流的是廣州晶科電子。晶科也正是由于在倒裝芯片領(lǐng)域掌握較為核心的技術(shù)，才能于2014年得到Giant Power Ltd、臺(tái)灣晶元光電、中華南沙（霍英東基金集團(tuán)成員）等投資人聯(lián)合廣東省粵科財(cái)政投資基金的大規(guī)模投資。所以，縱觀國(guó)內(nèi)倒裝芯片的發(fā)展歷程，晶科電子宣稱(chēng)“是國(guó)內(nèi)最早將倒裝焊接技術(shù)成功應(yīng)用于LED芯片上的企業(yè)，并將多項(xiàng)倒裝焊技術(shù)在美國(guó)及中國(guó)申請(qǐng)了核心專(zhuān)利并得到授權(quán)”這一說(shuō)法的確是有據(jù)考證的。不過(guò)這里需要注意的是，這屬于CSP里核心環(huán)節(jié)倒裝技術(shù)的核心專(zhuān)利，并不能完全等同于CSP技術(shù)核心專(zhuān)利。今年光亞展上，晶科電子以“中國(guó)芯，晶科夢(mèng)”為主題展示了最新推出的CSP產(chǎn)品。
再回頭看看以上工藝流程中的五個(gè)難點(diǎn)，GSC君認(rèn)為，降低整個(gè)制造成本，首先需要開(kāi)發(fā)一些新工藝、新技術(shù)、新材料。在此特別需要說(shuō)明的是目前有兩種主流技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)CSP封裝，一種是覆晶芯片尺寸封裝(FCCSP)（如圖1所示），一種是晶圓級(jí)芯片尺寸封裝(WL-CSP)（如2圖所示），前者效率較低，后者效率較高，但是后者的技術(shù)難度高于前者。據(jù)GSC君了解，針對(duì)第一個(gè)難點(diǎn)——芯片與芯片之間的距離控制問(wèn)題，目前有一種新型的均勻擴(kuò)張的擴(kuò)晶機(jī)（如圖3所示）可以有效解決這問(wèn)題。這一設(shè)備適用于WL-CSP，可解決芯片與芯片之間的距離控制問(wèn)題。一般情況下芯片之間只允許存在幾十微米的誤差，如果誤差過(guò)大，不但芯片與襯底之間的位置匹配度難以控制，而且還會(huì)造成熒光粉分布不均，色溫不一。所以對(duì)設(shè)備精度和切割工藝要求極高，而保證芯片之間的距離的一致性是生產(chǎn)工藝過(guò)程中的基礎(chǔ)。據(jù)了解，在不增加成本和工藝難度的基礎(chǔ)上，目前這種均勻擴(kuò)張的擴(kuò)晶機(jī)能較好解決這個(gè)問(wèn)題。
