CN106058011A - 一种半导体光源组装及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体光源组装及生产方法，其中该方法包括：镀膜切割步骤，对晶元进行排列得到晶元阵列，对所述晶元阵列进行镀膜并切割，得到晶片；固晶步骤，对晶片的电极与基板的相应电极进行配对，采用预设焊接工艺，对晶片与基板的配对电极进行焊接，从而将所述晶片组装到基板上，得到半导体光源。本发明将没有进行封装的晶片直接组装到基板上，避免了将封装级光源颗粒组装到基板上而带来的光源颗粒断线问题，有助于提高半导体光源的良品率及可靠性，并降低半导体光源的生产成本。

Description

一种半导体光源组装及生产方法

技术领域

本发明涉及半导体照明技术领域，具体地说，涉及一种半导体光源组装及生产方法。

背景技术

目前半导体照明产业链通常被分为上游芯片、中游封装、下游组装应用这三个产业环节。不同的产业环节代表了不同的生产加工工艺及技术领域，同时各个产业环节都对下环节提供其最终产品，并最终由下游组装应用环节形成最终的照明产品。

对应于上述三个产业环节，目前传统半导体光源的制作通常是由上游完成成品LED芯片，在中游封装环节完成LED芯片的封装(即形成封装级LED光源颗粒)，并最终在下游组装应用环节由下游环节直接将封装级LED光源颗粒组装在基板上，从而加工形成LED光源。

传统的半导体照明生产工艺中，在中游封装环节形成的封装级LED光源颗粒并不适合柔性基板的组装。由于柔性基板具有易弯折的特性，所以在将封装级LED光源颗粒组装到柔性基板上时特别容易造成组装在柔性基板上部的LED光源颗粒电极产生断线，所以也就导致了下游组装应用环节在进行LED光源颗粒组装时良品率较低。

基于上述情况，亟需一种能够有效提高半导体光源成品率的半导体光源组装方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种半导体光源组装方法，所述方法包括：

对晶元的电极与基板的相应电极进行配对；

采用预设焊接工艺，对晶元与基板的配对电极进行焊接。

根据本发明的一个实施例，所述预设焊接工艺包括以下所列项中的任一项：

a、通过热超声共晶方式将所述晶元与基板的配对电极共晶焊接；

b、首先锡膏印刷到基板上，随后将所述晶元放置到基板相应位置的锡膏上，并进行回流焊接；

c、首先将导电粘接剂点到基板上，随后将所述晶元放置到基板相应位置的导电粘接剂上，并进行烘烤或热压。

根据本发明的一个实施例，所述基板为柔性基板。

根据本发明的一个实施例，所述为晶元采用双电极及水平电极结构的正装晶片或倒装晶元。

本发明还提供了一种半导体光源生产方法，所述方法包括：

镀膜切割步骤，对晶元进行排列得到晶元阵列，对所述晶元阵列进行镀膜并切割，得到晶片；

固晶步骤，采用如上所述的半导体光源组装方法，将所述晶片组装到基板上，得到半导体光源。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：

晶元分选步骤，根据预设晶元分选参数，对来料晶元进行分选，得到所需要的晶元。

根据本发明的一个实施例，所述预设晶元分选参数包括以下所列项中的一项或几项：

正向电压、光辐射功率、发光波长、反向电流、抗静电参数。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：

原片切割步骤，根据原片地图，对晶元原片进行切割，得到所需要的晶元。

根据本发明的一个实施例，所述镀膜切割步骤包括：

将由荧光粉和胶水混合制成的荧光膜或荧光胶覆盖到所述晶元阵列上；

对覆有荧光膜或荧光胶的晶元阵列进行切割，得到晶片。

根据本发明的一个实施例，在所述镀膜切割步骤中，

在对晶元进行排列时，根据所述预设晶元分选参数，对分选后的晶元进行配对，对配对晶元进行排列，得到晶元阵列；

在切割时，以配对晶元为单位对所述晶元阵列进行切割，得到晶片。

本发明还提供了一种半导体光源生产方法，所述方法包括：

晶元组装步骤，将晶元进行排列得到晶元阵列，采用如上所述的半导体光源组装方法，将所述晶元阵列与基板进行组装，实现晶元的无封装组装；

镀膜切割步骤，对组装到基板上的晶元阵列进行镀膜并切割，得到半导体光源。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：

晶元分选步骤，根据预设晶元分选参数，对来料晶元进行分选，得到所需要的晶元。

根据本发明的一个实施例，所述预设晶元分选参数包括以下所列项中的至少一项：

正向电压、光辐射功率、发光波长、反向电流、抗静电参数。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：

原片切割步骤，根据原片地图，对晶元原片进行切割，得到所需要的晶元。

根据本发明的一个实施例，在所述镀膜切割步骤中，

将由荧光粉和胶水混合制成荧光膜或荧光胶的荧光膜或荧光胶覆盖到组装在基板上的晶元阵列上；

对覆有荧光膜或荧光胶的晶元阵列进行切割，得到半导体光源。

根据本发明的一个实施例，

在对晶元进行排列时，对分选后的晶元进行配对，对配对晶元进行排列，得到晶元阵列；

在切割时，以配对晶元为单位对所述晶元阵列进行切割，得到半导体光源。

本发明将没有进行封装的晶片组装到基板上，相较于现有的封装级光源芯片，没有进行封装的晶片不存在支架结构和导线结构。这样，通过将晶片直接与基板进行组装，就避免了现技术中将封装级光源颗粒组装到基板上而带来的光源颗粒断线问题。本方法有助于大幅提高半导体光源的良品率，并降低半导体光源的生产成本。同时，因为本方法不存在断线问题，这也也能够提高半导体光源的可靠性。

同时，对比现有的半导体光源产业链可以看出，本发明提供的半导体光源生产方法不需要封装环节，这也使得本方法从生产环节上较少了封装步骤，节省了封装工艺中芯片支架结构和导线结构，这样进一步去减小了半导体光源的生产成本。

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

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明的一个实施例的半导体光源生产流程图；

图2是根据本发明的另一个实施例的半导体光源生产流程图。

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，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

实施例一：

在传统的半导体照明生产工艺中，中游封装环节生产得到的封装级LED光源颗粒在组装到柔性基板时，由于柔性基板易弯折的特性，使得组装过程的良品率较低。这也就使得LED光源的生产成本增加，给LED光源的发展以及应用带来不利影响。

本发明通过对传统半导体生产工艺以及造成封装级LED光源颗粒出现断线的原因进行细致地分析，提出了一种采用不对LED晶片进行封装，而是直接与基板进行组装的半导体光源生产方法，图1示出了本实施例中该方法的流程图。

如图1所示，本实施例在步骤S101中根据预设晶元分选参数，对来料晶元进行分选。其中，本实施例中，来料晶元为采用正装结构或倒装结构的晶元，进一步地说，来料晶元可以为采用双电极及水平电极的正装结构或倒装结构的晶元，但本发明不限于此。

本实施例中，预设晶元分选参数包括正向电压、光辐射功率、发光波长、反向电流和抗静电参数。这些参数可以使用相应的检测设备检测得到。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，预设晶元分选参数可以为以上所列项中的任一项或几项，预设晶元分选参数也可以包括其他合理参数，本发明不限于此。

为了使得最终生产出的半导体光源能够发出所需要的光，就需要对晶元进行镀膜。同时，为了满足自动化量产的需要，镀膜方式通常采用集中镀膜处理。所以满足集中镀膜的要求，就需要先对分选出的晶元进行排列。

如图1所示，本实施例在在步骤S102中，对分选后的晶元进行排列得到晶元阵列。本实施例中，根据预设晶元分选参数来对分选后的晶元进行配对，随后对配对晶元进行排列，从而得到晶元阵列。其中，配对晶元可以包含至少两种晶元。

在步骤S103中，对晶元阵列进行镀膜并切割，得到晶片。具体地，镀膜工艺可以采用以下所列工艺中的任一项：

1)将荧光粉和胶水混合制成荧光膜，使用压膜机将荧光膜压到晶元阵列上；

2)将荧光粉和胶水混合制成荧光胶，使用喷粉机将荧光胶喷到晶元阵列上；

3)将荧光粉和胶水混合制成荧光胶，使用molding机将荧光胶压到晶元阵列上。

需要说明的是，在本发明的其他实施例中，还可以采用其他合理工艺来对晶元阵列进行镀膜，本发明不限于此。本实施例中，通过镀膜使得最终生产出的半导体光源能够发出白光，但本发明不限于此，在本发明的其他实施例中，通过调整镀膜材料及组分，还可以得到其他类型的光源。

当完成晶片阵列的镀膜后，对覆有荧光膜或荧光胶的晶元阵列进行切割，从而得到晶片。本实施例中，因为在对晶元进行排列时是按照配对晶元进行排列的，所以在对晶元阵列进行切割时，以配对晶元为单位来对晶元阵列进行切割。所以切割得到的晶片可以包括多个晶元。

如图1所示，当通过切割得到晶片后，在步骤S104中将晶片组装到基板上，从而得到半导体光源。其中，本实施例中，为了突显本发明的原理、目的以及优点，基板优选地采用柔性基板。需要说明的是，根据实际使用需要，基板可以为制备得到的基板(例如根据配对后的晶元进行电极设计以适应配对后的晶元的要求)，也可以成料基板，本发明不限于此。

在将晶片组装到基板上的过程中，首先对晶片的电极与基板的相应电极进行配对，以确定晶元的电机应该与基板上的哪个电极进行焊接。随后，采用预设焊接工艺，对晶片与基板的配对电极进行焊接。

本实施例中，晶片与基板的焊接工艺可以为下所列工艺中的任一项：

a、通过热超声共晶方式将晶片与基板共晶焊接；

b、首先锡膏印刷到基板上，随后将待组装的晶片放置到锡膏上，并进行回流焊接；

c、首先将导电粘接剂点到基板上，随后将待组装的晶片放置到导电粘接剂上，并进行烘烤或热压。

因为本发明中组装到基板上的晶片并没有进行封装，所以也就没有现有的封装工艺中所添加的芯片支架结构和导线结构。本发明将晶片的电极直接固定在柔性基板的相应电极上，所以即使柔性基板发生弯曲，晶片的电极也不会产生断线。这样便有效解决了现有的光源颗粒组装过程中良品率低的问题。

为了保证晶片与基板的组装质量，本实施例中，还可以利用锡膏检测(SolderPaste Inspection，简称为SPI)设备和自动光学检测(Automatic Optic Inspection，简称为AOI)设备来相应地检测焊料以及晶片位置是否符合要求。例如，在锡膏印刷后使用SPI设备检测锡膏的厚度尺寸是否符合要求，在晶片放置到锡膏上后、回流焊接前使用AOI设备检测晶片的位置是否符合要求。

需要说明的是，在本发明的其他实施例中，还可以采用其他合理工艺来进行晶片与基板的焊接，本发明不限于此。

从上述描述中可以看出，本发明提供的半导体光源生产方法不需要对晶片进行封装，而是将晶片直接组装到基板上。相较于现有的封装级光源芯片，由于没有对晶片进行封装，所以也就不存在支架结构和导线结构。这样通过将晶片的电极直接与柔性基板的相应电极进行焊接，即使柔性基板发生了弯曲，晶片的电极与基板的连接也能够保持可靠。这也就避免了现技术中将封装级光源颗粒组装到基板上而带来的光源颗粒断线问题，从而能在组装过程中大幅提高半导体光源的良品率、降低生产成本。

同时，对比现有的半导体光源生产环节可以看出，本发明提供的半导体光源生产方法不需要对晶片进行封装环节，不仅使得生产环节得到简化，还节省了封装工艺中芯片支架结构和导线结构，这样也就进一步减小了半导体光源的生产成本。

实施例二：

LED晶元由LED原片切割得到。因为不同的LED晶元的主波长不同，如果不进行LED晶元的分选，为了保证成品的LED光源的光色一致性，就需要对构成荧光膜或荧光胶中荧光粉的配比进行调整。

晶元的分选区域一般标定在5nm以内，但是对于基于多晶元混光的应用场合，设计光色所要求的波长范围较宽。所以严格地按照主波长等分选参数进行晶元分选也就不是十分必要了。

通过对LED原片的细致分析，发现不同主波长的LED晶元在LED原片上的分布位置不同。基于同一工艺参数，对于同一MOCVD设备生产出的不同LED原片，相同波长的晶元在原片上的分布位置比较一致。因此也就可以根据特定MOCVD设备所生产出的LED原片中各个位置处晶元波长的特性，得到对应于MOCVD设备的原片位置图。在原片位置图中，通过晶元所处的位置即可得到波长较为一致的晶元。

基于上述原理，本实施例提供的半导体光源生产方法根据原片位置图来得到所需要的晶元。实施例一所提供的方法为了保证晶元的一致性，需要首先采用特定检测设备对正向电压、发光波长等分选参数进行检测，随后再根据分选参数对来料晶元进行分选，以此来得到所需要的晶元。而本实施例中则可以根据原片位置图直接由原片切割得到波长一致的晶元，这样也就不需要额外的检测设备，从而有效地简化了生产流程和减少了生产设备，降低了生产成本。

为了保证由原片切割得到的晶元的波长的一致性，本实施例中还对得到的晶元进行随机检测。当检测得到晶元的波长与期望波长的误差在允许范围内时，则表明所得到的晶元满足要求。如果误差大于允许范围，则表明此时所得到的晶元满足要求，由此可以得知此时原片位置图存在异常。这样通过反推生产流程可以得到该异常产生的原因，并根据异常产生原因并对原片位置图进行检测修正，从而保证得到的晶元的可靠性。

得到所需要的晶元后，分别通过镀膜切割步骤和固晶步骤来最终生产得到半导体光源。镀膜切割步骤以及固晶步骤的实现原理以及过程与实施例一中所阐述的相同，在此不再赘述。

从上述描述中可以看出，本实施例所提供的半导体光源生产方法在实施例所提供的方法的基础上，根据原片位置图直接切割得到所需要的晶元，而不再需要使用特定设备对各个晶元的发光波长、正向电压等晶元分选参数进行检测。这样也就减少了生产过程中所需要使用的设备，简化了生产流程，有助于降低生产成本。

实施例三：

基于不对晶元进行封装而直接与基板组装的思想，本实施例还提供了一种半导体光源生产方法，图2示出了该方法的流程图。

如图2所示，本实施例在步骤S201中根据预设晶元分选参数，对来料晶元进行分选。在步骤S202中，对分选后的晶元进行排列，得到晶元阵列。步骤S201与步骤S202的原理及过程分别与实施例一中的步骤S101以及步骤S102相同，在此不再赘述。

本实施例在步骤S203中，将得到的晶元阵列与基板进行组装。其中，基板优选地采用柔性基板。需要说明的是，根据实际使用需要，基板可以为制备得到的基板，也可以成料基板，基板也可以为非柔性基板，本发明不限于此。

在将晶元阵列组装到基板上的过程中，首先对晶元阵列中各个晶元的电极与基板的相应电极进行配对，以确定晶元的电极应该与基板上的哪个电极进行焊接。随后采用预设焊接工艺，对晶元与基板的配对电极进行焊接。

本实施例中，晶元阵列与基板的焊接工艺可以为下所列工艺中的任一项：

a、通过热超声共晶方式将晶元阵列与基板共晶焊接；

b、首先锡膏印刷到基板上，随后将待组装的晶元阵列放置到锡膏上，并进行回流焊接；

c、首先将导电粘接剂点到基板上，随后将待组装的晶元阵列放置到导电粘接剂上，并进行烘烤或热压。

为了保证晶元阵列与基板的固定质量，本实施例中，还可以利用SPI设备和AOI设备来相应地检测焊料以及晶元阵列的位置是否符合要求。例如，在锡膏印刷后使用SPI设备检测锡膏的厚度尺寸是否符合要求，在晶元阵列放置到锡膏上后、回流焊接前使用AIO设备检测晶元阵列的位置是否符合要求。

需要说明的是，在本发明的其他实施例中，还可以采用其他合理的焊接工艺来进行晶元阵列与基板的焊接，本发明不限于此。

相较于现有的封装级光源芯片，由于没有对晶元进行封装，所以也就不存在支架结构和导线结构。这样通过将晶元的电极直接与柔性基板的相应电极进行焊接，即使柔性基板发生了弯曲，晶片的电极与基板中相应电极的连接也能够保持可靠。

在步骤S204中，对组装到基板上的晶元阵列进行镀膜并切割，从而得到半导体光源。

本实施例中，对晶元阵列进行镀膜可以保证得到的半导体光源的色温、显色指数等参数的一致性。其中，对晶元阵列的镀膜可以通过以下所列工艺中的任一项来实现：

1)将荧光粉和胶水混合制成荧光膜，使用压膜机将荧光膜压到晶元阵列上；

2)将荧光粉和胶水混合制成荧光胶，使用喷粉机将荧光胶喷到晶元阵列上；

3)将荧光粉和胶水混合制成荧光胶，使用molding机将荧光胶压到晶元阵列上。

需要说明的是，在本发明的其他实施例中，还可以采用其他合理工艺来实现晶元阵列的镀膜，本发明不限于此。

当晶元阵列镀膜完成后，便可以对覆有荧光膜或荧光胶的晶元阵列切割，从而得到半导体光源。本实施例中，因为在对晶元进行排列时是按照配对晶元进行排列的，所以在对晶元阵列进行切割时，以配对晶元为单位进行切割。在最终得到的半导体光源中可以包含多个晶元。

类似于实施例二基于实施例一所进行的改进，本实施例中，也可以基于相同原理根据原片中位置图直接切割原片来得到所需要的晶元，在此不再赘述。

从以上描述中可以看出，相较于实施例一所提供的半导体光源生产方法，本实施例所提供的方法先将晶元与基板进行组装，然后进行镀膜切割，但同样能够达到实施例一所参数的技术效果。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

为了方便，在此使用的多个项目、结构单元、组成单元和/或材料可出现在共同列表中。然而，这些列表应解释为该列表中的每个元素分别识别为单独唯一的成员。因此，在没有反面说明的情况下，该列表中没有一个成员可仅基于它们出现在共同列表中便被解释为相同列表的任何其它成员的实际等同物。另外，在此还可以连同针对各元件的替代一起来参照本发明的各种实施例和示例。应当理解的是，这些实施例、示例和替代并不解释为彼此的等同物，而被认为是本发明的单独自主的代表。

此外，所描述的特征、结构或特性可以任何其他合适的方式结合到一个或多个实施例中。在下面的描述中，提供一些具体的细节，例如长度、宽度、形状等，以提供对本发明的实施例的全面理解。然而，相关领域的技术人员将明白，本发明无需上述一个或多个具体的细节便可实现，或者也可采用其它方法、组件、材料等实现。在其它示例中，周知的结构、材料或操作并未详细示出或描述以免模糊本发明的各个方面。

虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。

Claims (16)

1.一种半导体光源组装方法，其特征在于，所述方法包括：

对晶元的电极与基板的相应电极进行配对；

采用预设焊接工艺，对晶元与基板的配对电极进行焊接。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设焊接工艺包括以下所列项中的任一项：

a、通过热超声共晶方式将所述晶元与基板的配对电极共晶焊接；

b、首先锡膏印刷到基板上，随后将所述晶元放置到基板相应位置的锡膏上，并进行回流焊接；

c、首先将导电粘接剂点到基板上，随后将所述晶元放置到基板相应位置的导电粘接剂上，并进行烘烤或热压。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基板为柔性基板。

4.如权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，所述为晶元采用双电极及水平电极结构的正装晶片或倒装晶元。

5.一种半导体光源生产方法，其特征在于，所述方法包括：

镀膜切割步骤，对晶元进行排列得到晶元阵列，对所述晶元阵列进行镀膜并切割，得到晶片；

固晶步骤，采用如权利要求1～4中任一项所述的方法，将所述晶片组装到基板上，得到半导体光源。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

晶元分选步骤，根据预设晶元分选参数，对来料晶元进行分选，得到所需要的晶元。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预设晶元分选参数包括以下所列项中的一项或几项：

正向电压、光辐射功率、发光波长、反向电流、抗静电参数。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

原片切割步骤，根据原片地图，对晶元原片进行切割，得到所需要的晶元。

9.如权利要求5～8中任一项所述的方法，其特征在于，所述镀膜切割步骤包括：

将由荧光粉和胶水混合制成的荧光膜或荧光胶覆盖到所述晶元阵列上；

对覆有荧光膜或荧光胶的晶元阵列进行切割，得到晶片。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述镀膜切割步骤中，

在对晶元进行排列时，根据所述预设晶元分选参数，对分选后的晶元进行配对，对配对晶元进行排列，得到晶元阵列；

在切割时，以配对晶元为单位对所述晶元阵列进行切割，得到晶片。

11.一种半导体光源生产方法，其特征在于，所述方法包括：

晶元组装步骤，将晶元进行排列得到晶元阵列，采用如权利要求1～4中任一项所述的方法，将所述晶元阵列与基板进行组装，实现晶元的无封装组装；

镀膜切割步骤，对组装到基板上的晶元阵列进行镀膜并切割，得到半导体光源。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

晶元分选步骤，根据预设晶元分选参数，对来料晶元进行分选，得到所需要的晶元。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述预设晶元分选参数包括以下所列项中的至少一项：

正向电压、光辐射功率、发光波长、反向电流、抗静电参数。

14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

原片切割步骤，根据原片地图，对晶元原片进行切割，得到所需要的晶元。

15.如权利要求11～14中任一项所述的方法，其特征在于，在所述镀膜切割步骤中，

将由荧光粉和胶水混合制成荧光膜或荧光胶的荧光膜或荧光胶覆盖到组装在基板上的晶元阵列上；

对覆有荧光膜或荧光胶的晶元阵列进行切割，得到半导体光源。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，

在对晶元进行排列时，对分选后的晶元进行配对，对配对晶元进行排列，得到晶元阵列；

在切割时，以配对晶元为单位对所述晶元阵列进行切割，得到半导体光源。