CN103137832B

CN103137832B - Led一体化制造工艺

Info

Publication number: CN103137832B
Application number: CN201310079812.5A
Authority: CN
Inventors: 钱雪行; 王本智; 资春芳
Original assignee: SHENZHEN EASYSUN TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Earlysun Technology Co ltd
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2033-03-13
Also published as: CN103137832A

Abstract

本发明公开了一种LED一体化制造工艺，包括步骤：A）选用合适的LED倒装发光晶片，并将LED晶片直接安装在PCB线路板上的倒装共晶位；B）将安装好的LED倒装发光晶片的PCB线路板进行回流共晶焊接；C）对共晶后的LED进行检测；D）对检测合格的共晶后的LED进行残留清洗；E）对PCB线路板进行硅胶封装；F）进行光色测试。发明所述新的LED一体化制造工艺，即能够简化LED的制造工艺达到降低LED产品的制造成本，又通过减少中间散热介质缩短LED晶片与外界的散热距离实现LED更高寿命，很大程度的提高了LED产品性价比。

Description

LED一体化制造工艺

技术领域

本发明属于LED制造领域，尤其是涉及一种将LED封装与LED组装简化的LED一体化制造的新工艺。

背景技术

当前，LED灯具照明产品的生产制造主要通过LED封装与LED组装相互独立的两种制造方法，它的两种制造方法相互独立，可由不同的企业或部门完成。采用将LED封装与LED组装相互独立的两种制造方法，主要存在后述几项缺陷：LED封装与LED组装独立的制造方法，由于各部件制造独立的原因而大量重复引入电路连接、器件安装固定、散热设计等制造步骤，大大增加了人工排布，设备购置，物料使用，制造能耗，步骤损耗以及环节管理等成本，不利于LED节能灯具的普及。另外，LED封装与LED组装独立的制造方法，在晶片与外部电路中引入的封装底座及晶片与底座间粘接材料的散热介质，增加了散热通道的距离，使LED产品的热阻增大，降低散热影响产品寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将LED封装与LED组装简化的LED一体化制造的新工艺，解决现有技术存在的缺陷。

为实现所述目的，本发明采用的技术方案为：

LED一体化制造工艺，包括步骤：

A）选用合适的LED倒装发光晶片，并将LED晶片直接安装在PCB线路板上的倒装共晶位；

B）将安装好的LED倒装发光晶片的PCB线路板进行回流共晶焊接；

C）对共晶后的LED进行检测；

D）对检测合格的共晶后的LED进行残留清洗；

E）对PCB线路板进行硅胶封装；

F）进行光色测试。

为满足LED倒装晶片正常工作时的散热，对晶片底面积在0-0.5mm²的倒装晶片，其焊接面积不小于晶片下底面面积的1/3，对晶片底面积大于0.5mm²晶片，其焊接面积不小于晶片下底面面积的1/2。

助焊膏焊料点涂时满足晶片安装后膏量在晶片高度的1/4到1/3位置，固晶锡膏点涂时为防止连锡形成短路，要满足底部完全粘上锡膏的同时但电极间隙处锡膏不能横向冒出膏量20μm，晶片四周膏量也不能超过晶片高度的1/2。

所选焊料为固晶锡膏，其粉径应为IPC锡粉粒径标准的Type 5#、Type 6#或Type6#以上的合金粉目，合金粉粉径98%符合粉径要求范围。

在倒装共晶用线路板的清洗，搬运，储存过程中为防止基板（尤其是长条型基板）形变与折曲，采用专用的物料搬运架进行存放、搬运。

取固晶锡膏为共晶焊料，在固晶锡膏的共晶熔点处将倒装晶片电极与共晶线路板上的可焊接焊盘形成合金体；如利用倒装晶片上的合金层为焊接焊料，在助焊膏的作用下电极上的焊料层与共晶线路板上的可焊接焊盘形成合金体。

本发明可以在真空环境或惰性气体保护环境或自然条件下回流共晶，为防止共晶过程中晶片电极焊料因长时间高温熔融脱落，尤其是采取利用倒装晶片上的合金层为焊接焊料焊接时，共晶温度超出共晶熔点的共晶时间应在30-60秒；倒装时的焊接峰值温度高出共晶焊料的共晶点15℃-25℃为宜。所述方法还包括共晶线路板共晶后的空洞要求，焊接空洞应小于8%（X-Ray空洞测试仪）。

共晶线路板共晶后晶片的焊接偏移应小于电极焊接面积的5%。

为防止不良返修时对良品点的温度影响，造成二次回流带来的不良，采用局部受热进行反修。

本发明的效果在于：本发明所述新的LED一体化制造工艺，即能够简化LED的制造工艺达到降低LED产品的制造成本，又通过减少中间散热介质缩短LED晶片与外界的散热距离实现LED更高寿命，很大程度的提高了LED产品性价比。

附图说明

图1为本发明具体实施例的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明所述的LED一体化制造工艺做进一步详细说明。

实施例：固晶锡膏为共晶焊料

（1）选用合适的LED倒装发光晶片；

（2）设计对应所选倒装晶片进行倒装共晶的PCB板；PCB板上倒装焊盘喷层为可焊接的金属材料，如金、银、镍、锡；

（3）选取固晶锡膏为共晶材料；

（4）将LED倒装共晶用PCB板装上对应存放架、盒上，将装有待清洗的LED倒装共晶用PCB板存放架、盒放入装有酒精的超声容器进行共晶前的清洗，超声清晰3-5分钟后检查杂物及油污是否清洗干净，未清晰干净的板子要重复操作直到清洗干净为止；将清洗后的板子放入80℃烘箱除去酒精残留；

（5）将固晶锡膏点涂到PCB板上的倒装共晶位，固晶锡膏点涂时为防止连锡形成短路，要满足底部完全粘上锡膏的同时但电极间隙处锡膏不能横向冒出膏量20μm，晶片四周膏量也不能超过晶片高度的1/2；

（6）倒装晶片的拾取与安装，将倒装晶片安装到已点涂好固晶锡膏的对应焊盘位置；

（7）将安装好倒装LED晶片的PCB板进行回流共晶焊接，倒装晶片共晶时共晶温度超出固晶锡膏的共晶熔点15℃-25℃为宜（SnAgCu合金峰值温度235℃-245℃），超出固晶锡膏的共晶熔点的共晶时间应在30-60秒，要定时对各段温度进行检测；

（8）对共晶后的LED进行检测，对不合格产品（如焊接后空洞率大于8%，晶片的焊接偏移应大于电极焊接面积的5%），要立刻返修，为防止不良返修时对良品点的温度影响，造成二次回流带来的不良，采用局部受热进行返修；

（9）共晶后的残留清洗也是非常重要的环节，将共晶后的LED产品用对应的可挥发型清洗剂进行超声清洗5-8分钟，残留未清洗干净的要重复操作，直到残留清洗干净为止，然后用80-100℃的温度烘烤除净清洗剂；

（10）PCB板上的硅胶封装；做白光照明的话，则需要对硅胶点荧光粉，即行业内通常说的荧光粉硅胶；

（11）成品外部电路连接、外部组装与成品测试包装。

本发明通过简化制造工艺来减少工序岗位、设备、多余工序使用的物料、和多余工序的管理成本，大幅降低了LED的加工制造成本；减少成本包括：

（1）人工成本，一体化制造方法没有焊线工序、灯珠包封工序、组装贴片工序和不同部门物料转移员工，能降低每瓦LED的成本10%——15%；

（2）设备成本，一体化制造方法没有焊线工序、灯珠包封工序、组装贴片工序和不同部门物料转移对应的大型制造设备，按机器损耗折旧成本计算，能降低每瓦LED的成本2%-5%；

（3）物料成本，制造工艺的简化使金丝线、贴片组装焊接焊料、LED元器件的包装盒与包装箱，这些物料的节省合计节省每瓦成本2%-3%；

（4）其它成本，如管理成本，能耗成本等每瓦能节省1%-2%；

使用一体化的LED制造方法，成本节省合计每瓦15%-25%之间，可快速LED照明产业普及化的进程。

本发明中涉及的LED倒装共晶的共晶焊料，其导热系数在40 W/(m*K)——70W/(m*K)，而银胶导热系数不高于25 W/(m*K)，绝缘胶的导热系数则在5W/(m*K)以下，LED一体化制造方法中共晶工艺优良的热导能力减少了LED正常工作时的光衰；其次，LED一体化制造方法是将LED晶片直接安装到PCB线路板上，缩短了晶片散热通道，是LED产生的热量更快捷的传导出去，大大减少了LED正常工作时的光衰减。实验证明，相同数量的同尺寸LED晶片按相同功率老化，LED一体化制造方法制造成LED产品在2000小时的光衰减仅为分步式制造方法制造成LED的15%-20%（远方光电测试仪）。

大大降低LED的结温，共晶焊接工艺好的导热性能与PCB板上直接封装缩短的散热通道距离，使LED的工作结温降低10-15度（远方结温测试仪）。

大大提高了LED的寿命与可靠性，LED死灯的一个重要原因是焊接金丝线的断裂与焊点脱落造成，由于LED封装硅胶耐候原因的膨胀收缩与金丝线不同，硅胶在形变时对金丝线的拉扯挤压会造成金丝线的断裂与焊点脱落形成死灯或闪灯故障，一体化引入了倒装晶片后不需金丝线的电路连接，极大程度提高了LED的可靠性能，使LED死灯闪灯降低到0.05%以下。

大大缩短了LED产品的制造周期，LED一体化制造方法不但减少了LED的金丝焊接、包装转运、LED元件焊接等复杂工艺，同时共晶比银胶和绝缘胶也要大幅缩短制造时间，使LED的制造周期缩短到LED封装与LED组装分步制造的1/2以内。

总之，本发明与LED封装与LED组装分步制造方法相比：使LED封装与组装的中下游制造成本降低15%-25%；2000小时后光衰降为分步制造方法的15%-20%，大幅提升了LED的使用寿命；使LED的工作结温降低10-15度；使LED死灯闪灯降低到0.05%以下；使LED的制造周期缩短一半。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.LED一体化制造工艺，包括步骤：

C）对共晶后的LED进行检测；

D）对检测合格的共晶后的LED进行残留清洗；

E）对PCB线路板进行硅胶封装；

F）进行光色测试；

所述的步骤A）中的PCB线路板上的倒装共晶位点涂有共晶焊料，所述的共晶焊料为固晶锡膏或助焊膏；所述的共晶焊料点涂过程中满足助焊膏焊料点涂时晶片安装后膏量在晶片高度的1/4到1/3位置，倒装共晶位底部完全粘上锡膏的同时且电极间隙处锡膏不能横向冒出膏量20μm，晶片四周膏量也不能超过晶片高度的1/2。

2.如权利要求1所述的LED一体化制造工艺，其特征是：所述的步骤A）中的PCB线路板设置有倒装焊盘喷层，该喷层为可焊接的金属。

3.如权利要求1所述的LED一体化制造工艺，其特征是：所述步骤B）进行回流共晶焊接的共晶温度超出固晶锡膏的共晶熔点15℃-25℃，共晶时间为30-60秒。

4.如权利要求1所述的LED一体化制造工艺，其特征是：所述的步骤C）对共晶后的LED进行检测，满足焊接空洞应小于8%，晶片的焊接偏移小于电极焊接面积的5%。

5.如权利要求1所述的LED一体化制造工艺，其特征是：所述的步骤D）对检测合格的共晶后的LED进行残留清洗包括：将共晶后的LED产品用对应的可挥发型清洗剂进行超声清洗5-8分钟，直到残留清洗干净为止，然后用80-100℃的温度烘烤除净清洗剂。

6.如权利要求1所述的LED一体化制造工艺，其特征是：所述的步骤E）的硅胶为荧光粉硅胶。