一种LED芯粒的固晶方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103022333 A (43)申请公布日 2013.04.03 CN 103022333 A *CN103022333A* (21)申请号 201210542245.8 (22)申请日 2012.12.14 H01L 33/62(2010.01) (71)申请人厦门市三安光电科技有限公司地址 361009 福建省厦门市思明区吕岭路 1721 1725 号 (72)发明人林科闯廖泳包书林 (54) 发明名称一种 LED 芯粒的固晶方法 (57) 摘要本发明涉及一种 LED 芯粒的固晶方法，具体为采用 SMT 表面贴装。

2、技术（SurfaceMountedTechnology 的缩写）对 LED 芯粒进行固晶的方法。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页说明书 3 页附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书 1 页说明书 3 页附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种 LED 芯粒的固晶方法，其包括步骤： 1）提供一钢网，且钢网孔的尺寸比芯粒小 0.030.1mm ； 2）提供一 PCB，此处 PCB 是指设计有布线层的铝基板或玻纤板，在其预定的位置上丝印涂布锡膏； 3）提供待固晶的 LED 芯粒，芯粒尺寸为 1050mi。

3、l，其包装于载带内； 4）采用表面贴片设备将载带内的 LED 芯粒吸附置放于印有锡膏的 PCB 上； 5）将包含 LED 芯粒的 PCB 板，送入回流焊接设备完成固晶焊接。 2. 根据权利要求 1 所述的一种 LED 芯粒的固晶方法，其特征在于：所述钢网采用激光雕刻。 3. 根据权利要求 1 所述的一种 LED 芯粒的固晶方法，其特征在于：步骤 2）中，所述锡膏为超细粉锡膏，粉径为 1020m。 4.根据权利要求1所述的一种LED芯粒的固晶方法，其特征在于：步骤3）中,所述LED 芯粒为未做封装处理的裸晶。 5.根据权利要求1所述的一种LED芯粒的固晶。

4、方法，其特征在于：步骤3）中,所述LED 芯粒为倒装结构的 LED 芯粒。 6. 根据权利要求 1 所述的一种 LED 芯粒的固晶方法，其特征在于：步骤 4）中，所述表面贴片设备的定位精度要求 X/Y 偏移 0.03mm。权利要求书 CN 103022333 A 2 1/3 页 3 一种 LED 芯粒的固晶方法技术领域 0001 本发明涉及一种 LED 芯粒的固晶方法，具体为采用 SMT 表面贴装技术（Surface Mounted Technology 的缩写）对 LED 芯粒进行固晶的方法。背景技术 0002 目前白光 LED 已产业化并推向市场，。

5、并向普通照明市场迈进。由于成本的限制， LED 芯粒的尺寸不断缩小，但是其输入电流却不断提高，因此对 LED 的封装技术提出了更高的要求。LED 封装既要有高的取光效率，又要热阻尽可能低以延缓 LED 亮度的衰减，同时还要求效率足够高以降低生产成本。 0003 随着 LED 功率的增大，目前低热导率的银胶（导热系数一般为 1.515W/mK）已难以满足功率 LED 的散热需求，而锡或者金锡都是金属材料，导热系数高，剪切强度好，固化时间快，缩短整个工艺流程的时间，且大大降低固晶成本，所以采用共晶焊接已成为功率 LED 封装的发展趋势。共晶焊接方式大大降低了芯片。

6、与支架之间的热阻，提高了导热性能。共晶焊接目前有两种方式：一种就是；晶粒底部采用纯锡（Sn）或金锡（AuSn）合金作接触面镀层，晶粒可焊接于镀有金或银的基板上，当基板被加热至适合的共晶温度时，令共晶层固化并将 LED 紧固的焊于热沉或基板上，但这种方式焊接效率低下（低于 5K/H）；另一种是直接用锡膏代替导电银胶涂布后进行回流焊接，但这种方式对锡膏的涂布尺寸控制要求很高， LED 芯粒极容易漂移造成焊接不良。发明内容 0004 本发明的目的就是针对现有技术存在的不足，提供一种简便、快速的固晶焊接方法，不仅能适应中小尺寸 LED 芯粒，而且。

7、对 LED 集成应用会产生积极的影响。 0005 为实现本发明之目的，本发明将通过以下的技术方案来实现：一种 LED 芯粒的固晶焊接方法，其包括步骤： 1）提供一激光雕刻钢网，且钢网孔的尺寸比芯粒小 0.030.1mm ； 2）提供一 PCB，此处 PCB 是指设计有布线层的铝基板或玻纤板，在其预定的位置上丝印涂布锡膏； 3）提供待固晶的 LED 芯粒，其包装于载带内； 4）采用表面贴片设备将载带内的 LED 芯粒吸附置放于印有锡膏的 PCB 上； 5）将有 LED 芯粒的 PCB 板进行回流焊接。 0006 在步骤 2）中，所述锡膏为超细粉锡膏，粉。

8、径为 1020m，能有效满足 1050mil （0.251.25mm）尺寸范围内 LED 晶片的焊接。在本发明的优选实施例中，采用丝印涂布锡膏。 0007 在步骤 3）中， LED 芯粒为未做封装处理的裸晶，优选为倒装结构的 LED 芯粒。 0008 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明说明书 CN 103022333 A 3 2/3 页 4 0009 图 1 为依据本发明实施的一种待固晶的 L。

9、ED 芯粒的结构简图，其中 21 为 N 电极， 22 为 P 电极。 0010 图 2 为依据本发明实施的一种 LED 芯粒的固晶过程示意图。其中， 13 为 PCB 板， 11 和 12 为印刷在 PCB 板上的锡膏，分别对应 LED 芯粒的 N 电极和 P 电极。具体实施方式 0011 以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，由实例所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。 0012 满足 LED 导热散热需求的固晶键合材料中，锡膏的成本远远低于银胶和 AuSn 合金，且电阻小、传热快，具有更好的导热效果，且能大大降低固晶成本。选择合适的合金材料，即可。

10、满足 ROHS 指令要求。 0013 下面实施例公开了一种新的 LED 芯粒固晶方式，其利用钢网在 PCB 预定的位置上精确丝印锡膏，采用 SMT 工艺的高速贴片设备将载带内的 LED 芯粒吸附置放于印有锡膏的 PCB 上。具体包括下面步骤： 1）提供一 PCB 与对应的钢网，在 PCB 预定的位置上涂布锡膏； 2）提供待固晶的 LED 芯粒，其包装于载带内； 3）采用表面贴片设备将载带内的 LED 芯粒吸附置放于印有锡膏的 PCB 上； 4）通过回流焊将 LED 芯粒焊接于所述 PCB 板上，完成固晶。 0014 首先，采用超细锡膏代替现有的导电银胶和导热胶等。

11、固晶材料，锡膏粉径为 1020m，能有效满足 1050 mil（0.251.25mm）尺寸范围内 LED 晶片的焊接。超细锡粉的粒径均匀，配合高触变性的助焊膏，触变性好，不会引起晶片的漂移，残留物极少，焊接机械强度比银胶高。 0015 接着，按照 LED 芯粒及 PCB 的尺寸，利用激光雕刻机雕刻钢网，且钢网孔的尺寸比芯粒小 0.030.1mm ；后采用丝印涂布锡膏，精确控制锡膏的面积与厚度。 0016 然后，将载带包装的 LED 芯粒，利用高速精准的表面贴片设备，从载带中吸附 LED 芯粒，准确置放于备有锡膏的 PCB 上。其中，表面贴片设备的定位精。

12、度要求 X/Y 偏移 0.03mm。 0017 最后，利用热风回流焊或台式回流焊，将回流炉的温度直接设定在合金焊接温度点即可。一般焊接过程可在 6min 内完成，而银胶一般为 90min，减少了能耗。 0018 下面结合附图及实施例对本发明的实施做进一步说明。 0019 选择 2412mil 的 LED 芯粒，芯粒高度 6mil，公制尺寸为 0.60.30.15mm，其结构简图如图 1 所示，其中 21 为 N 电极， 22 为 P 电极。 0020 选择厚度约 0.1mm 的钢网，依据上述尺寸，设计钢网孔的尺寸比芯粒小 0.030.1mm 并进行激光雕刻，后将钢网固。

13、定于 PCB 上，采用丝印机印刷锡膏，其结构简图如图 2 所示，其中 13 为 PCB 板， 11 和 12 为印刷在 PCB 板上的锡膏，分别对应 LED 芯粒的 N 电极和 P 电极。 0021 将置放 LED 芯粒的载带装配在 SMT 贴片机的夹具上，利用 SMT 贴片工艺的吸附动作将 LED 芯粒准确置放于涂覆有锡膏的 PCB 上。 0022 将装配完毕的 PCB 送于热风回流焊机，按照锡膏的成分预置回流参数，热风回流成型即可。 0023 采用本实施例的固晶方法对 LED 芯粒进行固定，至少具有以下积极效果： 1）采用说明书 CN 103022333 A 4 3/3 页 5 高速SMT设备，加快了LED芯粒的固晶速度，可达20K/H ； 2）利用钢网丝印锡膏，确保锡膏的面积与厚度均匀控制； 3）锡膏焊接牢固，性能可靠，具有极低的热阻，导热性能优良； 4）在倒装芯片中应用，可直接实现从 LED 芯片到照明单元，使 LED 应用有效降低中间成本，促进 LED 照明发展。 0024 本发明适用于 LED COB 共晶焊固晶工艺，尤其是倒装结构 LED 固晶制程工艺。说明书 CN 103022333 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 说明书附图 CN 103022333 A 6 。

摘要
申请专利号：	CN201210542245.8	申请日：	2012.12.14
公开号：	CN103022333A	公开日：	2013.04.03
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):H01L 33/62申请日:20121214\|\|\|公开
IPC分类号：	H01L33/62(2010.01)I	主分类号：	H01L33/62
申请人：	厦门市三安光电科技有限公司
发明人：	林科闯; 廖泳; 包书林
地址：	361009 福建省厦门市思明区吕岭路1721－1725号
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内容摘要

本发明涉及一种LED芯粒的固晶方法，具体为采用SMT表面贴装技术（SurfaceMountedTechnology的缩写）对LED芯粒进行固晶的方法。

权利要求书

权利要求书一种LED芯粒的固晶方法，其包括步骤：1）提供一钢网，且钢网孔的尺寸比芯粒小0.03~0.1mm；2）提供一PCB，此处PCB是指设计有布线层的铝基板或玻纤板，在其预定的位置上丝印涂布锡膏；3）提供待固晶的LED芯粒，芯粒尺寸为10~50mil，其包装于载带内；4）采用表面贴片设备将载带内的LED芯粒吸附置放于印有锡膏的PCB上；5）将包含LED芯粒的PCB板，送入回流焊接设备完成固晶焊接。根据权利要求1所述的一种LED芯粒的固晶方法，其特征在于：所述钢网采用激光雕刻。根据权利要求1所述的一种LED芯粒的固晶方法，其特征在于：步骤2）中，所述锡膏为超细粉锡膏，粉径为10~20μm。根据权利要求1所述的一种LED芯粒的固晶方法，其特征在于：步骤3）中,所述LED芯粒为未做封装处理的裸晶。根据权利要求1所述的一种LED芯粒的固晶方法，其特征在于：步骤3）中,所述LED芯粒为倒装结构的LED芯粒。根据权利要求1所述的一种LED芯粒的固晶方法，其特征在于：步骤4）中，所述表面贴片设备的定位精度要求X/Y偏移<0.03mm。

说明书

说明书一种LED芯粒的固晶方法
技术领域
本发明涉及一种LED芯粒的固晶方法，具体为采用SMT表面贴装技术（Surface Mounted Technology的缩写）对LED芯粒进行固晶的方法。
背景技术
目前白光LED已产业化并推向市场，并向普通照明市场迈进。由于成本的限制，LED芯粒的尺寸不断缩小，但是其输入电流却不断提高，因此对LED的封装技术提出了更高的要求。LED封装既要有高的取光效率，又要热阻尽可能低以延缓LED亮度的衰减，同时还要求效率足够高以降低生产成本。
随着LED功率的增大，目前低热导率的银胶（导热系数一般为1.5~15W/m·K）已难以满足功率LED的散热需求，而锡或者金锡都是金属材料，导热系数高，剪切强度好，固化时间快，缩短整个工艺流程的时间，且大大降低固晶成本，所以采用共晶焊接已成为功率LED封装的发展趋势。共晶焊接方式大大降低了芯片与支架之间的热阻，提高了导热性能。共晶焊接目前有两种方式：一种就是；晶粒底部采用纯锡（Sn）或金锡（Au~Sn）合金作接触面镀层，晶粒可焊接于镀有金或银的基板上，当基板被加热至适合的共晶温度时，令共晶层固化并将LED紧固的焊于热沉或基板上，但这种方式焊接效率低下（低于5K/H）；另一种是直接用锡膏代替导电银胶涂布后进行回流焊接，但这种方式对锡膏的涂布尺寸控制要求很高，LED芯粒极容易漂移造成焊接不良。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的不足，提供一种简便、快速的固晶焊接方法，不仅能适应中小尺寸LED芯粒，而且对LED集成应用会产生积极的影响。
为实现本发明之目的，本发明将通过以下的技术方案来实现：一种LED芯粒的固晶焊接方法，其包括步骤：1）提供一激光雕刻钢网，且钢网孔的尺寸比芯粒小0.03~0.1mm；2）提供一PCB，此处PCB是指设计有布线层的铝基板或玻纤板，在其预定的位置上丝印涂布锡膏；3）提供待固晶的LED芯粒，其包装于载带内；4）采用表面贴片设备将载带内的LED芯粒吸附置放于印有锡膏的PCB上；5）将有LED芯粒的PCB板进行回流焊接。
在步骤2）中，所述锡膏为超细粉锡膏，粉径为10~20μm，能有效满足10~50mil（0.25~1.25mm）尺寸范围内LED晶片的焊接。在本发明的优选实施例中，采用丝印涂布锡膏。
在步骤3）中，LED芯粒为未做封装处理的裸晶，优选为倒装结构的LED芯粒。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为依据本发明实施的一种待固晶的LED芯粒的结构简图，其中21为N电极，22为P电极。
图2为依据本发明实施的一种LED芯粒的固晶过程示意图。其中，13为PCB板，11和12为印刷在PCB板上的锡膏，分别对应LED芯粒的N电极和P电极。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，由实例所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
满足LED导热散热需求的固晶键合材料中，锡膏的成本远远低于银胶和Au~Sn合金，且电阻小、传热快，具有更好的导热效果，且能大大降低固晶成本。选择合适的合金材料，即可满足ROHS指令要求。
下面实施例公开了一种新的LED芯粒固晶方式，其利用钢网在PCB预定的位置上精确丝印锡膏，采用SMT工艺的高速贴片设备将载带内的LED芯粒吸附置放于印有锡膏的PCB上。具体包括下面步骤：1）提供一PCB与对应的钢网，在PCB预定的位置上涂布锡膏；2）提供待固晶的LED芯粒，其包装于载带内；3）采用表面贴片设备将载带内的LED芯粒吸附置放于印有锡膏的PCB上；4）通过回流焊将LED芯粒焊接于所述PCB板上，完成固晶。
首先，采用超细锡膏代替现有的导电银胶和导热胶等固晶材料，锡膏粉径为10~20μm，能有效满足10~50 mil（0.25~1.25mm）尺寸范围内LED晶片的焊接。超细锡粉的粒径均匀，配合高触变性的助焊膏，触变性好，不会引起晶片的漂移，残留物极少，焊接机械强度比银胶高。
接着，按照LED芯粒及PCB的尺寸，利用激光雕刻机雕刻钢网，且钢网孔的尺寸比芯粒小0.03~0.1mm；后采用丝印涂布锡膏，精确控制锡膏的面积与厚度。
然后，将载带包装的LED芯粒，利用高速精准的表面贴片设备，从载带中吸附LED芯粒，准确置放于备有锡膏的PCB上。其中，表面贴片设备的定位精度要求X/Y偏移<0.03mm。
最后，利用热风回流焊或台式回流焊，将回流炉的温度直接设定在合金焊接温度点即可。一般焊接过程可在6min内完成，而银胶一般为90min，减少了能耗。
下面结合附图及实施例对本发明的实施做进一步说明。
选择24×12mil的LED芯粒，芯粒高度6mil，公制尺寸为0.6×0.3×0.15mm，其结构简图如图1所示，其中21为N电极，22为P电极。
选择厚度约0.1mm的钢网，依据上述尺寸，设计钢网孔的尺寸比芯粒小0.03~0.1mm并进行激光雕刻，后将钢网固定于PCB上，采用丝印机印刷锡膏，其结构简图如图2所示，其中13为PCB板，11和12为印刷在PCB板上的锡膏，分别对应LED芯粒的N电极和P电极。
将置放LED芯粒的载带装配在SMT贴片机的夹具上，利用SMT贴片工艺的吸附动作将LED芯粒准确置放于涂覆有锡膏的PCB上。
将装配完毕的PCB送于热风回流焊机，按照锡膏的成分预置回流参数，热风回流成型即可。
采用本实施例的固晶方法对LED芯粒进行固定，至少具有以下积极效果：1）采用高速SMT设备，加快了LED芯粒的固晶速度，可达20K/H ；2）利用钢网丝印锡膏，确保锡膏的面积与厚度均匀控制；3）锡膏焊接牢固，性能可靠，具有极低的热阻，导热性能优良；4）在倒装芯片中应用，可直接实现从LED芯片到照明单元，使LED应用有效降低中间成本，促进LED照明发展。
本发明适用于LED COB共晶焊固晶工艺，尤其是倒装结构LED固晶制程工艺。