CN105449087A - 一种倒装led芯片的固晶方法 - Google Patents

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Abstract

一种倒装LED芯片的固晶方法，包括以下步骤：（1）倒装线路板设计：倒装线路板除固晶区域外的四周采用高反射油墨覆盖；固晶区域内设有正极焊盘和负极焊盘，正、负极焊盘之间形成阻隔间隙；（2）将纵向导电胶滴在固晶区域上，纵向导电胶将正极焊盘和负极焊盘覆盖，然后再将倒装LED芯片放置在固晶区域；（3）将倒装LED芯片置于100~130℃环境下4~6分钟将纵向导电胶进行固化；（4）将倒装LED芯片放入热压机中进行热压，压力为80~120kpa，加热温度为130~170℃，作用时间为50~70秒；（5）完成倒装LED芯片固晶后。解决传统固晶工艺出现芯片电极出现短路的现象。

Description

一种倒装LED芯片的固晶方法
技术领域
本发明涉及LED芯片固晶，尤其是一种倒装LED芯片的固晶方法。
背景技术
LED晶片是利用半导体材料制成，晶片核心为PN结，在PN结两端施加相应电压时，能够向外部发出光亮。随着对LED光源功率要求的不断提升，LED晶片的面积越来越大，倒装晶片(Flipchip)因其有效发光面积大等优点应用也越来越广。倒装芯片与正装芯片的固晶工艺有所区别，倒装芯片的电极设置在LED晶片的底部，固晶时，通过在焊盘上点固晶胶或锡膏，然后将倒装芯片放置在焊盘上固化。如中国专利，公开号为104752596的一种LED倒装晶片的固晶方法，包括将助焊剂涂覆在打磨机的柔性打磨头上，打磨头在底板上高速打磨，形成均匀的助焊剂层，还包括在所述助焊剂层上点固晶胶，将LED倒装晶片固定放置于所述固晶胶上，采用加热设备按照预定的温度曲线加热至助焊剂挥发，冷却，完成固晶。传统倒装LED芯片封装生产工艺采用锡膏或银胶连接芯片与电路。由于芯片底部的正负电极距离很近，所以生产时容易产生短路；而且锡膏融化时具有一定的流动性，使芯片容易发生歪斜；高温金属氧化发黑，金属银与硫产生黑色硫化银，严重影响LED的出光；锡膏固化时不可避免的存在空洞，若空洞数量越多，产品虚焊的可能性越大。且锡膏或银胶作为导电材质的金属粒径超过10um，这使LED芯片贴合在线路上的间隙约25-50um，极不利于了led芯片产生热的传递。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种倒装LED芯片的固晶方法，解决传统工艺存在的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种倒装LED芯片的固晶方法，包括以下步骤：
（1）倒装线路板设计：固晶区域和倒装芯片尺寸相同，倒装线路板除固晶区域外的四周采用高反射油墨覆盖；固晶区域内设有正极焊盘和负极焊盘，正、负极焊盘之间形成阻隔间隙；
（2）将纵向导电胶滴在固晶区域上，纵向导电胶将正极焊盘和负极焊盘覆盖，然后再将倒装LED芯片放置在固晶区域，倒装LED芯片的正、负电极与正、负极焊盘对应；
（3）将倒装LED芯片置于100~130℃环境下4~6分钟将纵向导电胶进行固化；
（4）将倒装LED芯片放入热压机中进行热压，热压机对倒装LED芯片施加的压力为80~120kpa，对其加热温度为130~170℃，热压的作用时间为50~70秒；
（5）完成倒装LED芯片固晶后，倒装LED芯片的电极与焊盘之间的纵向导电胶的厚度小于5um，且倒装LED芯片的电极与焊盘之间的纵向导电胶被挤压形成导电状态，阻隔间隙内的纵向导电胶没有受到挤压而呈绝缘状态。
本发明工作原理：纵向导电胶中含有导电离子，导电离子表面有绝缘层，直径为5-10um，不受外力挤压时为绝缘状态。LED芯片的电极与焊盘之间的导电离子被挤压后形成导电状态，从而使LED芯片与焊盘是电芯连接的；LED芯片正、负极之间的阻隔间隙深度为25um宽度为15um，此区域内的导电离子没被挤压，绝缘层没有破裂而不会导电，所以LED芯片正、负极之间不会因为纵向导电胶的粘连而发生短路，所以在滴纵向导电胶时不需求其滴落的位置很精确，一定程度上简化了工艺，提高了效率。倒装线路板的表面覆盖白色的油墨，增加LED光的反射，提高出光效率；固晶时，只需对LED芯片进行热压50~70秒即可，工艺时间更短；利用热压机对倒装LED芯片进行热压，设备结构简单，操作起来方便；另外，纵向导电胶为白色，具有一定的反射作用，有助于增加LED出光率；倒装LED芯片底部的电极与焊盘之间的纵向导电胶厚度小，所以LED上的热量传递路径更短，使LED芯片的散热效率更快，寿命更长。
作为改进，所述步骤（1）中，覆盖的油墨的厚度为4~6um。
作为改进，所述步骤（1）中，阻隔间隙的宽度为10~20um，深度大于25um。
作为改进，所述热压机包括下模、对下模加热的下模加热装置、上模、对上模加热的上模加热装置、驱动上模上下移动的驱动机构和保护膜；所述保护膜一端缠绕在放卷机上，另一端在上模与下模之间穿过后缠绕在收卷机上。保护膜确保热压时模具与LED芯片软接触，以防损坏芯片；已经被热压过的保护膜已经失去效用，通过放卷机和收卷机来改变保护膜的位置，确保每次热压都是采用新的保护膜。
作为改进，上模通过保护膜热压在倒装LED芯片的顶面。
作为改进，所述保护膜为0.2mm的铁氟龙胶带，具有耐热和不粘的特性。
本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：
（1）LED芯片正、负极之间不会因为纵向导电胶的粘连而发生短路，所以在滴纵向导电胶时不需求其滴落的位置很精确，一定程度上简化了工艺，提高了效率；
（2）倒装线路板的表面覆盖白色的油墨，增加LED光的反射，提高出光效率；固晶时，只需对LED芯片进行热压50~70秒即可，工艺时间更短；
（3）利用热压机对倒装LED芯片进行热压，设备结构简单，操作起来方便；
（4）纵向导电胶为白色，具有一定的反射作用，有助于增加LED出光率；
（5）倒装LED芯片底部的电极与焊盘之间的纵向导电胶厚度小，所以LED上的热量传递路径更短，使LED芯片的散热效率更快，寿命更长。
（6）纵向导电胶即具有固晶作用，而且具有导电作用，正负极焊盘之间的纵向导电胶没有受到挤压而呈绝缘状态，解决传统固晶工艺出现芯片电极出现短路的现象。
附图说明
图1为本发明LED固晶设备结构示意图。
图2为热压机结构示意图。
图3为倒装LED芯片与线路板结合的示意图。
图4为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种LED固晶设备，按物料输送方向依次包括隧道烤炉1、热压机2、LED测试装置3、LED点胶装置4、烘干装置5、分光机6和包装机7。各个设备之间通过输送轨道进行对接，可实现自动化生产。
自动化生产的原理：使用常规生产设备固晶机实现点胶和放置倒装LED芯片8，完成一个单元的产品后直接送入隧道烤炉1，经过5分钟120℃的高温环境烘烤，然后将产品送入热压机2中，感应器感应到产品后将其送至热压机2的热压位置，热压机2对产品进行热压；完成后，将产品输送至LED测试装置3中，该工位会将不良品自动标记并分拣出来，良品会传送至LED点胶装置4进行点粉；完成点粉后，产品进入烘干装置5中，经过150℃2小时烘烤，将产品送至包装前的冷却区域；温度感应器检测到产品的温度达到常温时将产品送至分光机6中进行测试，此时光电积分测试球微机会记录产品的光参数，完成后产品传送至包装机7中，包装机7将产品与冲压模具分解，并依据产品的光电参数将产品装入对应的料管，料管满料后设备停机报警提示操作员更换新的包装盒。
如图2所示，所述热压机2与保护膜26配合使用，本实施例的保护膜26为耐热性好且不粘连的0.2mm厚的铁氟龙胶带。所述热压机2包括下模23、对下模23加热的下模加热装置、上模22、对上模22加热的上模加热装置和驱动上模22上下移动的驱动机构21。所述保护膜26一端缠绕在放卷机24上，另一端在上模22与下模23之间穿过后缠绕在收卷机25上。
如图1、4所示，倒装LED芯片的固晶方法步骤如下：
（1）倒装线路板设计：固晶区域和倒装LED芯片8尺寸相同，倒装线路板9除固晶区域外的四周采用高反射油墨93覆盖，覆盖的油墨93的厚度为4~6um；固晶区域内设有正极焊盘91和负极焊盘94，正、负极焊盘91、94之间形成阻隔间隙92，阻隔间隙92的宽度为10~20um，深度大于25um；
（2）将纵向导电胶滴在固晶区域上，纵向导电胶10将正极焊盘91和负极焊盘94覆盖，然后再将倒装LED芯片8放置在固晶区域，倒装LED芯片的正、负电极81、82与正、负极焊盘91、94对应；
（3）将倒装LED芯片置于100~130℃环境下4~6分钟将纵向导电胶10进行固化；
（4）将倒装LED芯片放入热压/2中进行热压，热压机2对倒装LED芯片8施加的压力为80~120kpa，对其加热温度为130~170℃，热压的作用时间为50~70秒；
（5）热压完成后，铁氟龙胶带26自动更换位置，确保热压时模具与倒装LED芯片8软接触；
（6）如图3所示，完成倒装LED芯片8固晶后，倒装LED芯片8的电极与焊盘之间的纵向导电胶10的厚度小于5um，且倒装LED芯片的电极与焊盘之间的纵向导电胶10被挤压形成导电状态，阻隔间隙92内的纵向导电胶10没有受到挤压而呈绝缘状态；倒装led芯片电极与线路充分导通，可正常点亮；
（7）利用LED测试装置3将不良品自动标记并分拣出来；
（8）利用LED点胶装置4对倒装LED芯片8的表面进行点荧光粉；
（9）利用烘干装置5对荧光粉进行烘干；
（10）利用分光机6光电积分测试球微机记录产品的光参数；
（11）利用包装机7将产品与模具分离，并依据产品的光电参数将产品装入对应的料管。料管满料后设备停机报警提示操作员更换新的包装盒。
纵向导电胶中含有导电离子，导电离子表面有绝缘层，直径为5-10um，不受外力挤压时为绝缘状态。LED芯片的电极与焊盘之间的导电离子被挤压后形成导电状态，从而使LED芯片与焊盘是电芯连接的；LED芯片正、负极之间的阻隔间隙92深度为25um宽度为15um，此区域内的导电离子没被挤压，绝缘层没有破裂而不会导电，所以LED芯片正、负极之间不会因为纵向导电胶的粘连而发生短路，所以在滴纵向导电胶时不需求其滴落的位置很精确，一定程度上简化了工艺，提高了效率。倒装线路板的表面覆盖白色的油墨，增加LED光的反射，提高出光效率；固晶时，只需对LED芯片进行热压50~70秒即可，工艺时间更短；利用热压机对倒装LED芯片进行热压，设备结构简单，操作起来方便；另外，纵向导电胶为白色，具有一定的反射作用，有助于增加LED出光率；倒装LED芯片底部的电极与焊盘之间的纵向导电胶厚度小，所以LED上的热量传递路径更短，使LED芯片的散热效率更快，寿命更长。
导电离子的充分受压可将芯片的贴合距离小于5um，使散热更好，产品光效较传统工艺高5-8％，6000小时流明维持率99.2％，高于传统封装工艺。

Claims (6)

1.一种倒装LED芯片的固晶方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）倒装线路板设计：固晶区域和倒装芯片尺寸相同，倒装线路板除固晶区域外的四周采用高反射油墨覆盖；固晶区域内设有正极焊盘和负极焊盘，正、负极焊盘之间形成阻隔间隙；
（2）将纵向导电胶滴在固晶区域上，纵向导电胶将正极焊盘和负极焊盘覆盖，然后再将倒装LED芯片放置在固晶区域，倒装LED芯片的正、负电极与正、负极焊盘对应；
（3）将倒装LED芯片置于100~130℃环境下4~6分钟将纵向导电胶进行固化；
（4）将倒装LED芯片放入热压机中进行热压，热压机对倒装LED芯片施加的压力为80~120kpa，对其加热温度为130~170℃，热压的作用时间为50~70秒；
（5）完成倒装LED芯片固晶后，倒装LED芯片的电极与焊盘之间的纵向导电胶的厚度小于5um，且倒装LED芯片的电极与焊盘之间的纵向导电胶被挤压形成导电状态，阻隔间隙内的纵向导电胶没有受到挤压而呈绝缘状态。
2.根据权利要求1所述的一种倒装LED芯片的固晶方法，其特征在于：所述步骤（1）中，覆盖的油墨的厚度为4~6um。
3.根据权利要求1所述的一种倒装LED芯片的固晶方法，其特征在于：所述步骤（1）中，阻隔间隙的宽度为10~20um，深度大于25um。
4.根据权利要求1所述的一种倒装LED芯片的固晶方法，其特征在于：所述热压机包括下模、对下模加热的下模加热装置、上模、对上模加热的上模加热装置、驱动上模上下移动的驱动机构和保护膜；所述保护膜一端缠绕在放卷机上，另一端在上模与下模之间穿过后缠绕在收卷机上。
5.根据权利要求4所述的一种倒装LED芯片的固晶方法，其特征在于：上模通过保护膜热压在倒装LED芯片的顶面。
6.根据权利要求4所述的一种倒装LED芯片的固晶方法，其特征在于：所述保护膜为0.2mm的铁氟龙胶带。
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