CN108417683A - 一种倒裝led汽车灯的封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种倒裝LED汽车灯的封装方法，包括以下步骤倒装LED芯片制作→硅基板制作→固晶→回流焊→清洗→荧光粉封装→硅胶封装→贴蓝膜→贴UV膜；其中，倒装LED芯片制作和硅基板制作过程通过在焊接区域增加了铟层，回流焊时增强了可焊性；固晶过程采用离心运动，使得固晶胶变薄，进而减小了LED的热阻；封装之前进行清洗，可以将残留在LED表面的杂质去除，提高产品品质。荧光粉封装的材料性能优良，透光率达到95.1‑56.3％，达到提高光效的目的；通过硅胶封装和荧光粉封装两步骤后，实现LED五面发光，发光角度更大；贴蓝膜和贴UV膜能提高光通维持。

Description

一种倒裝LED汽车灯的封装方法
技术领域
本发明涉及LED领域技术，尤其是指一种倒裝LED汽车灯的封装方法。
背景技术
倒装芯片和正装芯片相比的优势在于：
1、无金线，节省金线材料成本，节省设备，厂房，配套投资成本，节省质量成本，人工成本，管理成本。
2、IC集成模式，有利于集成COB光源制作，可以多颗集成(超过1000颗芯片)，而且可以在比较小的区域实现。
3、散热面积大，是相同尺寸正装芯片4倍。
4、导热速度快，倒装芯片的热电属于同一通路，因此热量更快从芯片内部导出。
5、电流分布更加均匀，有利于有源层面发光亮度提高，避免局部电流过大，倒装芯片正负焊盘面积是相同尺寸正装芯片PN电极的10倍。
6、无高阻点，无虚焊失效点，不会出现正装芯片一焊，二焊点虚焊造成的死灯。
7、适合采用荧光粉喷涂工艺，获得更短距离的二次近场激发和更少的能量散射，可以获得更好的光色离散性分布，入档率更加集中，亮度更加高。如果再采用外部出射光线合理的曲面设计，可以减少全反射，提高出射光束，获得更高光效和光通量。
然而，倒装芯片的封装工艺还不成熟，尤其是适用于倒装芯片覆晶封装产品的原材料还有待发展，比如锡膏耐高温，空洞率，二次回流温度， 和芯片及基板接触层的处理等都还有待优化，胶水性能，基板散热，反射率等都还需要提高。除此之外，在新技术层面，比如新产品，新项目需要证明和展示给用户倒装LED的优势，散热性能，光通维持，可靠性都己经证明其优势，但是光效和正装芯片比还没有优势，主要原因在芯片，意味着封装在光效比拼上需要拿出更多的技术优势提升光效来弥补芯片的差距，这会给封装增加压力和成本。再有，需要解决的问题还有倒装芯片良好的可焊性，比较低的电压，合理的结构设计，优良的可靠性。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种倒裝LED汽车灯的封装方法，其不但具有良好的可焊性，具备优良的可靠性，封装工艺简单，并且能提高光效，从而克服现有技术的不足。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
一种倒裝LED汽车灯的封装方法，包括以下步骤
步骤(1)倒装LED芯片制作：采用蓝宝石衬底、背面出光LED，在LED芯片的电极上设置铟层；
步骤(2)硅基板制作：先制作ESD电路，在对应LED硅基电极上设置铟层，在对应LED硅基电极的铟层上，用金丝球焊机种金球；
步骤(3)固晶：将硅基板放置在固晶机的特定放置区，在硅基板需要进行固晶的区域点固晶胶，再将倒装LED芯片放置在固晶胶上，并对倒装LED芯片旋加预设压力，以将倒装LED芯片固定于硅基板上；采用离心机驱动硅基板作离心运动，使固晶胶变薄；最后烘干所述固晶胶完成固晶；
步骤(4)回流焊：采用倒装焊机将倒装L ED芯片和硅基板对准、键合。
步骤(5)清洗：将焊接产品置入去离子水中，采用超声波清洗机自动清洗，然后置入烤箱中烘干；
步骤(6)荧光粉封装：依次称取A胶、B胶、乙烯基MQ硅树脂、荧光粉混合制得半固化片，放置半固化片于LED上，并施压压力压合，使得倒装LED芯片完全被包覆，加热固化所述半固化片，得到LED的荧光粉封装结构；
步骤(7)硅胶封装：将倒装LED芯片排列到耐高温载膜上，将硅胶均匀喷涂到贴有倒装芯片的耐高温载膜上，然后烘干；
步骤(8)贴蓝膜：采用上膜机自动送入蓝膜，将蓝膜贴在倒装LED芯片的背面和四个侧面上，再通过切割机将多余的蓝膜边角料切除；
步骤(9)贴UV膜：采用上膜机自动送入UV膜，将蓝膜贴在倒装LED芯片的背面和四个侧面上，再通过切割机将多余的UV膜边角料切除，最后进行UV膜曝光。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：第一，通过在LED芯片的电极上设置了铟层，由于铟本身是良好的焊料，因此，低温键合性能良好。第二，固晶过程采用离心运动，使得固晶胶变薄，进而减小了LED的热阻；第三，封装之前进行清洗，可以将残留在LED表面的杂质去除，提高产品品质。第四，荧光粉封装材料性能优良，透光率达到95.1-56.3％，达到提高光效的目的；第五，通过硅胶封装和荧光粉封装两步骤后，实现LED 5面发光，发光角度更大；第六，贴蓝膜和贴UV膜能提高光通维持。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合与具体实施例来对本发明进行详细说明。
具体实施方式
一种倒裝LED汽车灯的封装方法，包括以下步骤。
步骤(1)倒装LED芯片制作：采用蓝宝石衬底、背面出光LED，在LED芯片的电极上设置铟层。
步骤(2)硅基板制作：先制作ESD电路，在对应LED硅基电极上设置铟层，在对应LED硅基电极的铟层上，用金丝球焊机种金球。
步骤(3)固晶：将硅基板放置在固晶机的特定放置区，在硅基板需要进行固晶的区域点固晶胶，再将倒装LED芯片放置在固晶胶上，并对倒装LED芯片旋加预设压力，以将倒装LED芯片固定于硅基板上；采用离心机驱动硅基板作离心运动，使固晶胶变薄；最后烘干所述固晶胶完成固晶。
步骤(4)回流焊：采用倒装焊机将倒装L ED芯片和硅基板对准、键合。
步骤(5)清洗：将焊接产品置入去离子水中，采用超声波清洗机自动清洗，然后置入烤箱中烘干。
步骤(6)荧光粉封装：依次称取A胶、B胶、乙烯基MQ硅树脂、荧光粉混合制得半固化片，放置半固化片于LED上，并施压压力压合，使得倒装LED芯片完全被包覆，加热固化所述半固化片，得到LED的荧光粉封装结构。
步骤(7)硅胶封装：将倒装LED芯片排列到耐高温载膜上，将硅胶均匀喷涂到贴有倒装芯片的耐高温载膜上，然后烘干。
步骤(8)贴蓝膜：采用上膜机自动送入蓝膜，将蓝膜贴在倒装LED芯片的背面和四个侧面上，再通过切割机将多余的蓝膜边角料切除；
步骤(9)贴UV膜：采用上膜机自动送入UV膜，将蓝膜贴在倒装LED芯片的背面和四个侧面上，再通过切割机将多余的UV膜边角料切除，最后进行UV膜曝光。
其中，步骤(1)中，选用蓝宝石基底的背面出光LED芯片，芯片面积为1mm*1mm，波长465～470nm，电压3.3V，工作电流350mA。为了解决热膨胀不匹配的瓶颈，本发明LED芯片采用Ti-Ni-Ag金属化，其中，Ti为接触、粘附层，Ni为阻挡层，Ag为反光、导电层。本发明在电极上设置铟层可以避免锡焊料的附着性不好的情况，铟层能达到良好的焊接。本实施例中，电极上铟层的方法是采用剥离法将LED电极位置露出，其余位置覆盖光刻胶，真空蒸发铟3～5μm，剥离光刻胶，有胶的地方光刻胶被溶掉，同时光刻胶上的铟也被去掉，留下电极上的铟，最后切割成一个一个独立的倒装LED芯片。
以同样的方式，步骤(2)中ESD电路制作过程采用Ti-Ni-Ag金属化，其中Ti为接触、粘附层，Ni为阻挡层，Ag为导电和外引线键合层。在硅基板设置铟层的方法是采用剥离法将对应LED电极位置的硅基电极露出，其余位置覆盖光刻胶，真空蒸发铟3～5μm，剥离光刻胶，有胶的地方光刻胶被溶掉，同时光刻胶上的铟也被去掉，留下对应LED硅基电极上的铟层，种金球后再切割成一个一个独立的有ESD保护电路、有凸点和外键合电极的硅基芯片。其中，本实施例中，金丝球中含有1％的铂，种金丝球温度大于150℃。
可选的，步骤(4)中，回流焊温度不超过150℃。由于铟本身就是良好的焊料，因此，低温键合性能良好，若温度超过150℃溶掉铟层，热膨胀缓冲作用就会降低。此外，采用锡焊料凸点和低热膨胀系数、高热导率的 热沉，并使LED芯片与热沉在回流焊同时完成，保证器件特性，工艺简便、易行，且焊接的温度约高于LED塑封固化温度(150℃左右)，可保证后道塑封时降低焊接温度的可靠性。
可选的，步骤(6)中，半固化片的制得方法是将各称取的物料利用搅拌机搅拌均匀，将混合均匀的硅胶与荧光粉的混合物放入真空脱泡机中进行真空脱泡，将脱泡后的混合物注入模具中并摊铺均匀，对其再次进行真空脱泡，得到半固化片。
可选的，步骤(7)中，硅胶喷涂方法是循环喷涂3～10次，喷涂压力为0.5～2kg/cm2，喷粉流量为1～10ml/s；烘干方法是将耐高温载膜于80～150℃烘烤1～3小时，烘干后利用高速砂轮切割机在耐高温载膜上按照横向和纵向进行切割，将多余的硅胶切割去除，使倒装LED芯片的背面和四个侧面均覆盖硅胶。
可选的，步骤(8)贴蓝膜和步骤(9)贴UV膜后均需要过真空机，将蓝膜/UV膜内的气泡排出，再用吹风机吹热风，使蓝膜/UV膜完全与倒装LED芯片贴合。
本发明之倒装LED汽车灯的封装方法，采用光度计量该封装技术的LED光通量，封装后的LED芯片测试数据如下：
时间/h If/mA Vf/V 光通量
12 350 3.3 22
12 350 3.4 21
12 350 3.2 21.5
12 350 3.3 22
由实验数据可知，采用本发明之倒装LED芯片封装方法，使得LED具有良好的热传导匹配，同时对于硅基板ESD电路的制作也有了一定程度的改良，保证了LED器件稳定可靠高效同时，减化了工艺流程，提高了器件的能性，达到了产业化要求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种倒裝LED汽车灯的封装方法，其特征在于：包括以下步骤
步骤(1)倒装LED芯片制作：采用蓝宝石衬底、背面出光LED，在LED芯片的电极上设置铟层；
步骤(2)硅基板制作：先制作ESD电路，在对应LED硅基电极上设置铟层，在对应LED硅基电极的铟层上，用金丝球焊机种金球；
步骤(3)固晶：将硅基板放置在固晶机的特定放置区，在硅基板需要进行固晶的区域点固晶胶，再将倒装LED芯片放置在固晶胶上，并对倒装LED芯片旋加预设压力，以将倒装LED芯片固定于硅基板上；采用离心机驱动硅基板作离心运动，使固晶胶变薄；最后烘干所述固晶胶完成固晶；
步骤(4)回流焊：采用倒装焊机将倒装L ED芯片和硅基板对准、键合。
步骤(5)清洗：将焊接产品置入去离子水中，采用超声波清洗机自动清洗，然后置入烤箱中烘干；
步骤(6)荧光粉封装：依次称取A胶、B胶、乙烯基MQ硅树脂、荧光粉混合制得半固化片，放置半固化片于LED上，并施压压力压合，使得倒装LED芯片完全被包覆，加热固化所述半固化片，得到LED的荧光粉封装结构；
步骤(7)硅胶封装：将倒装LED芯片排列到耐高温载膜上，将硅胶均匀喷涂到贴有倒装芯片的耐高温载膜上，然后烘干；
步骤(8)贴蓝膜：采用上膜机自动送入蓝膜，将蓝膜贴在倒装LED芯片的背面和四个侧面上，再通过切割机将多余的蓝膜边角料切除；
步骤(9)贴UV膜：采用上膜机自动送入UV膜，将蓝膜贴在倒装LED芯片的背面和四个侧面上，再通过切割机将多余的UV膜边角料切除，最后进行UV膜曝光。
2.根据权利要求1所述的一种倒裝LED汽车灯的封装方法，其特征在于：步骤(1)中，LED芯片采用Ti-Ni-Ag金属化，其中，Ti为接触、粘附层，Ni为阻挡层，Ag为反光、导电层。
3.根据权利要求2所述的一种倒裝LED汽车灯的封装方法，其特征在于：步骤(1)中，电极上铟层的方法是采用剥离法将LED电极位置露出，其余位置覆盖光刻胶，真空蒸发铟3～5μm，剥离光刻胶，有胶的地方光刻胶被溶掉，同时光刻胶上的铟也被去掉，留下电极上的铟；再切割成一个一个独立的倒装LED芯片。
4.根据权利要求3所述的一种倒裝LED汽车灯的封装方法，其特征在于：步骤(2)中，ESD电路制作过程采用Ti-Ni-Ag金属化，其中Ti为接触、粘附层，Ni为阻挡层，Ag为导电和外引线键合层。
5.根据权利要求4所述的一种倒裝LED汽车灯的封装方法，其特征在于：步骤(2)中，设置铟层的方法是采用剥离法将对应LED电极位置的硅基电极露出，其余位置覆盖光刻胶，真空蒸发铟3～5μm，剥离光刻胶，有胶的地方光刻胶被溶掉，同时光刻胶上的铟也被去掉，留下对应LED硅基电极上的铟层，种金球后再切割成一个一个独立的有ESD保护电路、有凸点和外键合电极的硅基芯片。
6.根据权利要求5所述的一种倒裝LED汽车灯的封装方法，其特征在于：步骤(2)中，金丝球中含有1％的铂，种金丝球温度大于150℃。
7.根据权利要求1所述的一种倒裝LED汽车灯的封装方法，其特征在于：步骤(4)中，回流焊温度不超过150℃。
8.根据权利要求1所述的一种倒裝LED汽车灯的封装方法，其特征在于：步骤(6)中，半固化片的制得方法是将各称取的物料利用搅拌机搅拌均匀，将混合均匀的硅胶与荧光粉的混合物放入真空脱泡机中进行真空脱泡，将脱泡后的混合物注入模具中并摊铺均匀，对其再次进行真空脱泡，得到半固化片。
9.根据权利要求1所述的一种倒裝LED汽车灯的封装方法，其特征在于：步骤(7)中，硅胶喷涂方法是循环喷涂3～10次，喷涂压力为0.5～2kg/cm2，喷粉流量为1～10ml/s；烘干方法是将耐高温载膜于80～150℃烘烤1～3小时，烘干后利用高速砂轮切割机在耐高温载膜上按照横向和纵向进行切割，将多余的硅胶切割去除，使倒装LED芯片的背面和四个侧面均覆盖硅胶。
10.根据权利要求1所述的一种倒裝LED汽车灯的封装方法，其特征在于：步骤(8)贴蓝膜和步骤(9)贴UV膜后均需要过真空机，将蓝膜/UV膜内的气泡排出，再用吹风机吹热风，使蓝膜/UV膜完全与倒装LED芯片贴合。
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