CN103341678B - 一种利用热板与光波复合加热的led共晶装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用热板与光波复合加热的LED共晶装置及方法，该共晶装置利用热板和光波复合加热，三个功能区依次为管芯安放区、基板预热区以及高温光波共晶区；LED共晶方法包括步骤：首先将基板传至点助焊剂处，将适量助焊剂点在基板焊盘，移动基板至管芯安放处，将LED芯片吸附并置于基板焊盘上；然后将基板传至基板预热区进行预热；最后将基板传至高温光波共晶区加热，加热后利用光波管缓慢移动扫过基板，基板温度升至共晶温度形成共晶层，实现LED共晶。本发明的LED共晶装置结构新颖，使用方便，高温光波共晶区能使基板温度稳定均匀，能保证良好的共晶质量，减少生产时间，且工艺过程控制精确，生产产品良率高，生产成本低。

Description

一种利用热板与光波复合加热的LED共晶装置及方法

技术领域

本发明涉及光波加热装置，尤其是一种利用热板和红外光管复合加热，集成管芯安放区，可以快速地实现基于不同结构平面基板的LED共晶装置及方法。

背景技术

固晶作为LED封装工艺的前工序，是生产链中非常重要的一环，固晶质量的好坏直接关系到产品的生产良率以及器件的可靠性。目前主流的固晶方式有固晶胶焊接、共晶合金共晶焊接，随着LED行业的不断发展，大功率LED的应用愈发广泛，而影响大功率LED出光效率很大的问题就是散热无法很好的解决。共晶技术具有低热阻、光效高、生产效率高等优点，是解决大功率LED散热问题的必然趋势。

目前共晶焊接固晶主要分为两道工序，即管芯安放和回流焊接。要完成这两道工序，一般都是由管芯安放机和共晶回流炉两台一起完成。一方面，由于基板在搬运过程中肯定会发生一定程度的偏移，待到共晶回流炉进行共晶焊接时，芯片与基板不能形成质量良好的共晶层，影响LED器件的良率及可靠性，另外由于共晶回流炉每个区域存在温度差异，温度均匀性差，基板不同位置共晶质量差异性大；另一方面，由此引起的工序不集中，需要增加更多的人力物力，提高器件的生产成本，降低其市场竞争力。面对竞争日益激烈的LED行业，为提高产品竞争力，急需开发一种工序集中、共晶质量良好的共晶设备。

发明内容

本发明的目的之一在于针对目前LED共晶工序分散，生产效率较低，提出了一种利用热板和光波复合加热的LED共晶装置。此装置功能集成，可缩短工艺过程，减少生产时间，可降低LED共晶器件的生产成本。

本发明的另一目的在于针对目前LED共晶设备共晶质量不高，共晶层空洞率较大继而影响LED器件的生产良率以及可靠性，提出了一种具有热板与光波复合加热共晶方法。此方法能够保证高温光波共晶区温度稳定均匀，生产产品良率高、可靠性好。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种利用热板与光波复合加热的LED共晶装置，包括由左至右依次设置的管芯安放区、基板预热区以及高温光波共晶区。

所述的管芯安放区包括点胶头5、胶盘4、真空吸嘴7、蓝膜6、基板承载座1，所述点胶头5设置在胶盘4上，所述真空吸嘴7设置在蓝膜6上，胶盘4及蓝膜6由左至右设置在基板承载座1上方；

所述基板预热区包括预热板2；

所述高温光波共晶区包括高温热板3、位于高温热板3上方且可来回移动的光波管组件8，所述高温热板3位于光波管焦点平面上；且所述基板预热区和高温光波共晶区均设有气氛保护层。

进一步地，所述的点胶头5的材料为钨钢，直径为0.95-1.05mm。

进一步地，所述的真空吸嘴7的材料为橡胶，内径为0.45-0.55mm，外径为0.95-1.05mm。

进一步地，所述的胶盘4中所用助焊剂为松香。

进一步地，所述的预热板2的预热温度为145-155℃，预热时间为2-4min。

进一步地，所述的高温热板3的加热温度为260-280℃，加热时间为3-5min。

进一步地，所述的光波管组件8包括反光杯81以及设置在反光杯81内凹侧的光波管82，所述反光杯81使光波管82发出的光波聚集在焦点平面上。

进一步地，所述的气氛保护层为氮气或者氮气与氢气的混合气体。

一种利用热板与光波复合加热的LED共晶装置进行共晶的方法，包括步骤：

(1)将分布有基板单元91的基板9传至管芯安放区的基板承载座1左端，利用点胶头5从胶盘4上吸取适量助焊剂93均匀点在基板单元91的焊盘92上；

(2)移动基板9至管芯安放区的基板承载座1右端，利用真空吸嘴7从蓝膜6上吸附LED芯片94并将其置于点有助焊剂93的基板单元91的焊盘92上；

(3)将点有助焊剂93的基板9传至基板预热区的预热板2进行预热，预热时间为2-4min，预热温度为145-155℃；

(4)将预热后的基板9传至高温光波共晶区的高温热板3进行加热，加热时间为3-5min，使基板温度将达到260-280℃；

(5)缓慢移动高温光波共晶区的光波管组件8，让其扫过基板9，基板9迅速升温，温度将达到300-320℃，继而在焊盘92与LED芯片94之间形成共晶层95实现LED共晶；

(6)移动光波管组件8至初始位置，重复步骤1-5，完成下一块基板9的加热共晶。

相比较传统技术，本发明具有如下的突出优点和技术优势：

（1）本发明提出的利用热板和光波复合加热的LED共晶装置，功能集成，可缩短工艺过程，减少生产时间，可降低LED共晶器件的生产成本。

（2）相比于传统的银胶焊接，共晶焊接能延缓LED亮度的衰减，提高LED热传导的稳定性，适应功率型LED工作时的散热需求。

（3）本发明提出的利用热板和光波复合加热的LED共晶方法，能够保证高温光波共晶区温度稳定均匀，生产产品良率高、可靠性好。

附图说明

图1为本发明所述LED共晶装置结构示意图。

图2为本发明所述光波管组件结构示意图。

图3为本发明所述共晶方法中基板单元的主视结构示意图。

图4为本发明所述共晶方法中基板单元点助焊剂后的主视结构示意图。

图5为本发明所述共晶方法中基板单元安放LED芯片后主视结构示意图。

图6为本发明所述共晶方法中基板单元共晶后主视结构示意图。

图7为本发明所述的基板结构示意图。

图8为本发明所述的共晶过程示意图。

图中所示为：1-基板承载座；2-预热板；3-高温光波共晶区热板；4-胶盘；5-点胶头；6-蓝膜；7-真空吸嘴；8-光波管组件；9-基板；91-基板单元；92-焊盘；93-助焊剂；94-LED芯片；95-共晶层。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方法作进一步详细的说明，但本发明的实施方法不限于此。

实施例1

如图1至图2所示，一种利用热板与光波复合加热的LED共晶装置，包括由左至右依次设置的管芯安放区、基板预热区以及高温光波共晶区。

所述的管芯安放区包括点胶头5、胶盘4、真空吸嘴7、蓝膜6、基板承载座1，所述点胶头5设置在胶盘4上，所述真空吸嘴7设置在蓝膜6上，胶盘4及蓝膜6由左至右设置在基板承载座1上方；所述基板预热区包括预热板2；

所述高温光波共晶区包括高温热板3、位于高温热板3上方且可来回移动的光波管组件8，所述高温热板3位于光波管焦点平面上；且所述基板预热区和高温光波共晶区均设有气氛保护层。 所述的点胶头5的材料为钨钢，直径为0.95-1.05mm。

所述的真空吸嘴7的材料为橡胶，内径为0.45-0.55mm，外径为0.95-1.05mm。

所述的胶盘4中所用助焊剂为松香。

所述的光波管组件8包括反光杯81以及设置在反光杯81内凹侧的光波管82，所述反光杯81使光波管82发出的光波聚集在焦点平面上。

所述的气氛保护层为氮气或者氮气与氢气的混合气体。

所述的预热板2的预热温度为145-155℃，预热时间为2-4min。

所述的高温热板3的加热温度为260-280℃，加热时间为3-5min。

实施例2

一种利用热板与光波复合加热的LED共晶装置进行共晶的方法，包括步骤：

(1)将分布有若干基板单元91的基板9(图7、图8)传至管芯安放区的基板承载座1左端，利用点胶头5从胶盘4上吸取适量助焊剂93均匀点在基板单元91的焊盘92上(图3、图4)；

(2)移动基板9至管芯安放区的基板承载座1右端，利用真空吸嘴7从蓝膜6上吸附LED芯片94并将其置于点有助焊剂93的基板单元91的焊盘92上(图5)；

(3)将点有助焊剂93的基板9传至基板预热区的预热板2进行预热，预热时间为2min，预热温度为145℃；

(4)将预热后的基板9传至高温光波共晶区的高温热板3进行加热，加热时间为3min，使基板温度将达到260℃；

(5)缓慢移动高温光波共晶区的光波管组件8(图8)，让其扫过基板9，基板9迅速升温，温度将达到300℃，继而在焊盘92与LED芯片94之间形成共晶层95实现LED共晶(图6)；

(6)移动光波管组件8至初始位置，重复步骤1-5，完成下一块基板9的加热共晶。

实施例3

一种利用热板与光波复合加热的LED共晶装置进行共晶的方法，包括步骤：

(1)将分布有若干基板单元91的基板9(图7、图8)传至管芯安放区的基板承载座1左端，利用点胶头5从胶盘4上吸取适量助焊剂93均匀点在基板单元91的焊盘92上(图3、图4)；

(2)移动基板9至管芯安放区的基板承载座1右端，利用真空吸嘴7从蓝膜6上吸附LED芯片94并将其置于点有助焊剂93的基板单元91的焊盘92上(图5)；

(3)将点有助焊剂93的基板9传至基板预热区的预热板2进行预热，预热时间为3min，预热温度为150℃；

(4)将预热后的基板9传至高温光波共晶区的高温热板3进行加热，加热时间为4min，使基板温度将达到270℃；

(5)缓慢移动高温光波共晶区的光波管组件8(图8)，让其扫过基板9，基板9迅速升温，温度将达到310℃，继而在焊盘92与LED芯片94之间形成共晶层95实现LED共晶(图6)；

(6)移动光波管组件8至初始位置，重复步骤1-5，完成下一块基板9的加热共晶。

实施例4

一种利用热板与光波复合加热的LED共晶装置进行共晶的方法，包括步骤：

(1)将分布有若干基板单元91的基板9(图7、图8)传至管芯安放区的基板承载座1左端，利用点胶头5从胶盘4上吸取适量助焊剂93均匀点在基板单元91的焊盘92上(图3、图4)；

(2)移动基板9至管芯安放区的基板承载座1右端，利用真空吸嘴7从蓝膜6上吸附LED芯片94并将其置于点有助焊剂93的基板单元91的焊盘92上(图5)；

(3)将点有助焊剂93的基板9传至基板预热区的预热板2进行预热，预热时间为4min，预热温度为155℃；

(4)将预热后的基板9传至高温光波共晶区的高温热板3进行加热，加热时间为5min，使基板温度将达到280℃；

(5)缓慢移动高温光波共晶区的光波管组件8(图8)，让其扫过基板9，基板9迅速升温，温度将达到320℃，继而在焊盘92与LED芯片94之间形成共晶层95实现LED共晶(图6)；

(6)移动光波管组件8至初始位置，重复步骤1-5，完成下一块基板9的加热共晶。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种利用热板与光波复合加热的LED共晶装置，包括由左至右依次设置的管芯安放区、基板预热区以及高温光波共晶区，其特征在于：

所述的管芯安放区包括点胶头（5）、胶盘（4）、真空吸嘴（7）、蓝膜（6）、基板承载座（1），所述点胶头（5）设置在胶盘（4）上，所述真空吸嘴（7）设置在蓝膜（6）上，胶盘（4）及蓝膜（6）由左至右设置在基板承载座(1)上方；

所述基板预热区包括预热板（2）；

所述高温光波共晶区包括高温热板（3）、位于高温热板（3）上方且可来回移动的光波管组件（8），所述高温热板（3）位于光波管焦点平面上；且所述基板预热区和高温光波共晶区均设有气氛保护层。

2.根据权利要求1所述的一种利用热板与光波复合加热的LED共晶装置，其特征在于：所述的点胶头（5）的材料为钨钢，直径为0.95-1.05mm。

3.根据权利要求1所述的一种利用热板与光波复合加热的LED共晶装置，其特征在于：所述的真空吸嘴（7）的材料为橡胶，内径为0.45-0.55mm，外径为0.95-1.05mm。

4.根据权利要求1所述的一种利用热板与光波复合加热的LED共晶装置，其特征在于：所述的胶盘（4）中所用助焊剂为松香。

5.根据权利要求1所述的一种利用热板与光波复合加热的LED共晶装置，其特征在于：所述的预热板（2）的预热温度为145-155℃，预热时间为2-4min。

6.根据权利要求1所述的一种利用热板与光波复合加热的LED共晶装置，其特征在于：所述的高温热板（3）的加热温度为260-280℃，加热时间为3-5min。

7.根据权利要求1所述的一种利用热板与光波复合加热的LED共晶装置，其特征在于：所述的光波管组件（8）包括反光杯（81）以及设置在反光杯（81）内凹侧的光波管（82），所述反光杯（81）使光波管（82）发出的光波聚集在焦点平面上。

8.根据权利要求1所述的一种利用热板与光波复合加热的LED共晶装置，其特征在于：所述的气氛保护层为氮气或者氮气与氢气的混合气体。

9.一种利用权利要求1至8任一项所述的LED共晶装置进行共晶的方法，其特征在于，包括步骤：

(1)将分布有若干基板单元（91）的基板（9）传至管芯安放区的基板承载座（1）左端，利用点胶头（5）从胶盘（4）上吸取适量助焊剂（93）均匀点在基板单元（91）的焊盘（92）上；

(2)移动基板（9）至管芯安放区的基板承载座（1）右端，利用真空吸嘴（7）从蓝膜（6）上吸附LED芯片（94）并将其置于点有助焊剂（93）的基板单元（91）的焊盘（92）上；

(3)将点有助焊剂（93）的基板（9）传至基板预热区的预热板（2）进行预热，预热时间为2-4min，预热温度为145-155℃；

(4)将预热后的基板（9）传至高温光波共晶区的高温热板（3）进行加热，加热时间为3-5min，使基板温度将达到260-280℃；

(5)缓慢移动高温光波共晶区的光波管组件（8），让其扫过基板（9），基板（9）迅速升温，温度将达到300-320℃，继而在焊盘（92）与LED芯片（94）之间形成共晶层（95）实现LED共晶；

(6)移动光波管组件（8）至初始位置，重复步骤1-5，完成下一块基板（9）的加热共晶。