各位朋友，大家好。我是Terrence，我很高兴有机会在这里与大家一起交流、学习。与大家分享的是目前LED行业很多人感兴趣的覆晶封装产品相关知识。初次使用这种方式交流，有讲得不够好的地方，还望大家多多包涵。
本文将从四个方面讲解：
覆晶结构封装的定义及特点
首先，我们来了解什么是覆晶结构封装。
△我也问过度娘，搜索出来的回答基本是侧重第一点，采用了倒装芯片。我个人认为，倒装芯片是芯片厂的事，并非封装工艺的核心，所以我加了第二点。
通过这两点概括，就可以清晰知道覆晶结构封装与传统封装工艺的不同点。
在讲覆晶结构封装特点之前，我们还是简单了解一下倒装芯片。
与正装芯片相比较，除了有源面在蓝宝石下方之外，大家还留意几点：
（1）倒装芯片没有P极金属薄膜导电层
（2）多了电极反射层
（3）P/N结与基板的电极采用面连接
想更详细了解芯片内部结构的对比，可直接百度。下面我详细分析一下采用覆晶结构封装的产品有什么特点。
△这三个特点相信很多人都知道，但我们需要清楚它是如何实现的。
首先我们来看高密度，要实现高密度光输出，产品要满足三个条件。这三个条件实际上是相互关联的，因为大电流意味着高热量。
为什么覆晶结构封装能承载大的电流呢？我们来对比分析下电路。
这里我解释下正装芯片金属薄膜层，由于P型GaN传导性能不是太好，为获得良好的电流扩展，通过蒸镀技术在P区表面形成一层金属电极层，再将P区引线通过该层金属薄膜引出，正是因为这种结构，形成了正装芯片在承载电流上的一个短板。
大家都知道，电阻与导体横载面积成反比例关系，横载面积越大电阻越低，还与导体长度成正比例关系，导线越长电阻越大。
从电路横载面积上看，覆晶结构电极尺寸远远超过金线横载面积，一般情况下相差60倍。当然土豪可以换成很粗的金线。
从长度上看，由于金线键合工艺要求，金线必须是弧型，也无疑也增加了导线长度。晶片的结构及线路的大小已经初步确定了承载电流的大小。
光源产品电路具体的电阻值与产品结构设计相关，所以无法提供具体参数，可以确定的是，这种相差是按乘法计算的，电路越多差别越大。
大家也知道，电阻是要消耗功率的，消耗功率就会产生热量，所以我们在设计线路时，尽可能降低其电阻，也不要有太多的尖角。
接着讲导热的问题，还是和上面的一样，我们先来对比分析下热传导的途径。
△正装结构封装，热量通过蓝宝石，到固晶胶到基板。覆晶结构封装，热量通过焊接层到基板绝缘层到基板。（若是用陶瓷板，就没有基板绝缘层）
从材料导热系数对比可以看出，蓝宝石其实就是碳化物，与玻璃相差无几，导热并不好，固晶胶导热更差，选银浆会改善，但也不高且吸光。
热传导与电流类似，热传导的效率与材料导热系数成正比例，与传导距离成反比，虽然覆晶结构绝缘层导热系数与蓝宝石差不多，但其厚度远远低于蓝宝石。
通常情况下，覆晶结构比正装导热效率提高3~5倍，大电流产生高热量能否及时传导出去进一步确定了其承载电流的大小。 这里需要指出的覆晶结构中，焊接层的质量，焊接面积、空洞率对热传导及承载电流有较大影响。
要实高密度光输出，光解决过电流及传热问题还不够，小发光面积、高密度，大电流会使热量集中、温度迅速上升，在高导热效率同时，还要求产品必须有高温承载能力，增加安全系数，防止光源失效。
我们讲覆晶结构可靠性高，也就是说不容易坏，不容易失效，我们就从光源失效的形式及造成原因来对比分析。
从上图看出，在线径合理、光源散热正常的前提下，温度并不是导致金线断裂的直接原因。
除外力因素外，金线断裂根本原因是材质或焊线生产时存在缺陷，有很多缺陷或损伤是难以检查发现的，甚至在一段时间内老化也发现不了；但光源在长时间使用时，高低温引起胶体反复膨胀收缩，不断拉扯金线，缺陷或损伤逐步被放大，最终导致在薄弱处断裂形成开路。
外力损伤也存在类似现象，很多时候是压伤，并没有压断，但最终还是会在损伤处断裂。
所以说有无金线并不是高可靠性的关键，焊线工艺才是关键，两年前我看过一篇产品分析对比的文章截图，西铁城高密度COB光源就采用金线键合工艺。
但有许多封装厂家，受限于设备与工艺，焊线时或多或少存在缺陷，此时，光源的工作温度高低将直接决定光源失效的时间，尤其是高密度光源，金线的细微缺陷都将是致命的。所以说高温对无金线覆晶结构封装产品的影响比正装小，也可以说覆晶结构抗高温能力更强。
覆晶结构采用焊接方式会存在虚焊现象，但控制好这个比焊线会简单很多，而且很少会发生外力造成损坏。
基于以上分析，我们认为覆晶结构在死灯失效方面发生概率比大部分正装结构要低很多。
造成光衰的原因较多：
△当覆晶结构封装与正装采用同样材质时，两者光衰区别完全取决于光源工作时的温度，从这方面来讲，覆晶结构导热效率高，相对占有优势。若正装采用镜面铝基板时，镜面被氧化是产生光衰的主要原因之一，而覆晶结构反射层是耐高温油墨，相对变化较小。
光源发生色温漂移，主要原因是长期承载过高温度，使与色温相关的荧光粉、胶、芯片、反射层颜色产生了变化而造成的。正常情况下，覆晶结构与正装均取决于温度控制。由于正装芯片ＰＮ层、也是热产生层，直接与粉胶接触，容易形成粉胶局部高温，造成光衰与色温漂移。
现在，我想就覆晶结构与正装结构光效谁高谁低跟大家探讨下，对于这个问题分歧较大，我对此纯做分析，大家自己判断。
在市面上，许多行业人士提起倒装。大部分人认为光效没有正装高，那是因为许多倒装产品走的是低端路线，并不能代表高端覆晶结构封装的水平。
首先，在晶片尺寸一致前提下，我们来看看晶片上与光效相关的对比。
△前面几项倒装略占优势，但就晶片生产工艺，正装比倒装成热。理论上倒装晶片光效更高，实际上未能完全实现。有待晶片厂家提升。
在粉胶一样、散热一样、芯片排布一致前提下，我们再来看看其他因素的对比分析。
△从此表分析，覆晶结构封装没有金线挡光及固晶胶吸光，会略占优势，但反射率较镜面低，光效会略比镜面铝低，考虑到结温对光效的影响，在这几个因素上看覆晶结构光效会略高于正装。
综合以上分析，同等条件下，尤其是散热器件一致前提下，我个人认为高端覆晶结构封装产品的光效目前不低于正装，未来随着倒装芯片性能的提升，光效将超过正装。
讲到光效，我对此有些个人看法，相信大家很多时候会看到某某产品光效达到170lm/w、180lm/w，其实这里面水分太多，由于测试设备、测试条件、测试方法等原因，大多数人无法去准确验证。但实际使用时与之相差很大，没有这个必要，如果要强调达到多少光效，应该提供完整的具有公信力的测试报告。说明是实验室数据还是应用数据。
另一方面晶片的排列对光效测试有很大影响，覆晶结构封装芯片排列密度高，积分球取光效率低，也会造成光效数值低的表像，其实很多时候应该使用光分布计来测量而非积分球，结合光束角及中心光强来对比。
下面我简单讲下覆晶结构封装的历程：
覆晶芯片及覆晶结构封装早在1960有1BM公司研制成功。
在上世纪八十年代才解决晶片与基板连接问题，进入大范围应用阶段。
上世纪90年代初随着蓝光LED问世，覆晶结构与LED结合，开始进入研发。
本世纪初，覆晶结构的LED晶片问世，开始应用于高要求场合。
2010年开始，覆晶结构封装产品逐渐进入商业照明并迅速发展。
覆晶结构封装工艺及特点
覆晶结构主要由基板、焊球、晶片组成。其中基板由板材层、绝缘层、线路层、反射层、焊盘组成。
我们接着分析覆晶结构的核心工艺――固晶连接，目前覆晶结构主要采用共晶焊工艺将芯片与基板相连接。
通常覆晶结构的LED共晶金属层一般为金/锡含金、共晶温度为285℃。共晶焊有上述的这些优点，所以特别适合应用于大功率 有高散热要求器件的焊接。白光LED器件就很合适。
我们大致了解了下共晶焊的基本知识，那么覆晶结构封装固晶连接具体方式有哪些呢？
接下来我们分别讲下各种固晶连接方式的特点：
△目前大部分高端覆晶结构的产品都采用这样结构，产品光效已超过正装产品。
采用助焊剂焊接工艺，是国内封装企业常用的工艺，难点在于焊剂份量及位置的控制，容易造成短路，许多封装厂家难以解决，就通过增加间距、加大焊盘的方式来修正，来提升效率及良率。
如下图示：
采用图下方的这种工艺，我个人认为是形而上学，因为它背离了覆晶结构的核心价值，导电、导热、光效可靠性能全面下降，或许是技术能力，或许是价格竞争的原因，但这种方式直接的后果是给应用端认为倒装的比正装的还差，光效差、质量差，这是不利于推动覆晶结构封装应用的，也不利于企业长远发展。
我前段时间就亲身体会过，在与一灯具老板聊天时，我正准备给他普及一下倒装知识，他反而先讲了“唉，现在真不知道听谁的了，都说倒装好，我用了两百多片COB，不到一个月全部死灯退回来了”一肚子怨言，我听后完全理解他心里的落差与愤疑，期望给他客户提供更好的产品，结果成这样。这年头找个客户难，失去个客户太容易了。
大家想一想他以后还会用倒装产品吗？不一定不会用，但估计一定不会用那一家的了，一家企业身处社会，就必须有社会责任意识，不以次充好是最起码的要求。
说了这些题外话，接着讲第三种固晶方式，导电胶粘接固晶方式类似于正装固晶胶工艺，存在助焊剂共晶焊难以控制胶量的缺点，而且附着力、导电、导热可靠性能都存在缺陷，几乎没有企业使用，但它不需要300℃高温，可以继续探讨。
导电胶薄膜工艺，是由日本一家企业研发的，我有接触过，这种工艺，若能实际应用可以解决覆晶结构一个很大的难题，就是电极间隔空洞。将进一步提升覆晶结构的导热性能，生产效率及生产成本也有改善空间。
就目前而言，此项技术离实际广泛应用还有一段距离，其粘接力及横向电阻在长期高低温冲击下是否可靠，在生产中是否容易受到破坏还需严谨验证，我个人认为这是一个好的工艺，比较看好。
就以上四种固晶连接工艺而言，我个人觉得首选热压共晶焊接，但这需要芯片厂与设备厂大力配套，难度很大，在市场竞争中，很多企业不得不从经济效益出发而放弃一些好而量少的东西。
了解覆晶结构的几种固晶连接方式后，再来了解下覆晶结构封装的另一重要组成——基板。
普通铝基板价格便宜，导热率低在20~60之间适合应用在要求不高发光面大的产品，低端倒装较多人使用。
铜基板线路较难处理，价格不低，导热率取决于绝缘层工艺，较少人使用。
超导铝基板导热率高达160，是普通铝基板的3倍，但价格较高是普通铝基板的5~10倍，在要求较高时，线路处理复杂，超导铝也有不同档次的区别。
目前，有品牌光源覆晶结构的高密度产品选择超导铝基板，品质性能都还不错。
氧化铝陶瓷基板稳定性能、耐压性能好，价格低，但光效不高、导热性能较差，在非高密度覆晶结构中可以使用。
氮化铝陶瓷基板稳定性耐压性好，导热率比超导铝略高，价格也较高，目前有品牌光源的覆晶高密度产品选择氮化铝基板，国内有一些封装厂家也在使用。
在这里我想指出来，国内很多企业采用了与品牌光源同样的基板材料，但性能上总是达不到，这是为什么？
其实我们在分析品牌光源产品时，往往会忽略一些东西，比如都选用超导铝，但超导铝的材质是否完全一样，基板上线路精度是否达到等等。比如都选用氮化铝陶瓷基板，但品牌光源陶瓷基板表面是经过二次加工的，提升了基板光泽度，平整度。
有很多工艺处理，国内很难实现，这也是一个产业瓶颈。比如品牌光源的粉胶大多数都是订制的，我们去找日亚、道康宁，估计是没人理你。
我曾测试对比过一个国内企业封装的COB光源，产品结构尺寸基至芯片排列完全雷同一品牌光源，测试结果照度低30％，胶面温度高15度，除了芯片原因外，一些工艺上的处理其实很重要。而这些需要我们企业静下心来才能做好。
上面我们讲了四种覆晶结构的固晶连接方式，五种适合覆晶结构封装的基板，将它们进行组合搭配，就会形成十多种封装工艺，封装企业及应用企业可以根据其各自特点结合实际情况进行选择。
覆晶结构封装产品的应用市场
覆晶结构封装的LED产品由于产出低，价格高昂刚开始应用于医疗照明，汽车工艺设备，闪光灯等要求较苛刻的场合，这几年来随着生产率较提高，成本下降，越来越多的通过照明选择覆晶结构的产品，尤其是高端商业照明。
在市场需求的推动下，覆晶结构封装应用越来越广泛，涵盖大功率贴片COB、CSP等几乎所有LED光源，也就是说正装光源能用的地方，覆晶结构的光源都能代替。
但在现实中，不少封装企业一味追求低价，追求小尺寸芯片。而且在允许电流、光效参数上虚标，很容易出问题。在覆晶结构封装上，目前国内的工艺水平，连中尺寸芯片都不成熟，妄谈小尺寸芯片了。正如我前面举的那个例子，出了问题也只会说倒装不行，不会去说自己贪便宜。
当然，类似不计质量走低价路线的封装企业并不是主流，不会影响到覆晶产品整体发展趋势。
我认为，覆晶结构封装的产品应用市场就是所有LED灯具。就是整个LED市场，这不是想象，而是正在发生。
覆晶结构封装能成技术主流吗？
市场需求是推动产品技术进步的发动机，当覆晶结构的产品成为市场主流时，相应的覆晶封装技术必将成为主流。
(审核编辑: 沧海一土)
