CN112133796A - 一种提高led管芯表面洁净度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高LED管芯表面洁净度的方法,具体步骤包括：(1)切割：将LED芯片切割成独立的管芯；(2)初次高压清洗：对切割后的LED芯片进行初次高压清洗；(3)扩膜：对初次高压清洗后的LED芯片进行扩膜；(4)酸洗：将扩膜后的LED芯片浸入到酸洗试剂中进行清洗；(5)二次高压清洗：对酸洗后的LED芯片进行二次高压清洗；(6)检验：对二次高压清洗后的LED芯片进行检验。该方法工艺的稳定性好，同时可保证了芯片表面的洁净度，提高了产品流向客户后的焊线性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高LED管芯表面洁净度的方法，属于LED制备过程中的清洗技术领域。
背景技术
LED作为21世纪的照明新光源，同样亮度下，半导体灯耗电仅为普通白炽灯的l/10，而寿命却可以延长100倍。LED器件是冷光源，光效高，工作电压低，耗电量小，体积小，可平面封装，易于开发轻薄型产品，结构坚固且寿命很长，光源本身不含汞、铅等有害物质，无红外和紫外污染，不会在生产和使用中产生对外界的污染。因此，半导体灯具有节能、环保、寿命长等特点，如同晶体管替代电子管一样，半导体灯替代传统的白炽灯和荧光灯，也将是大势所趋。无论从节约电能、降低温室气体排放的角度，还是从减少环境污染的角度，LED作为新型照明光源都具有替代传统照明光源的极大潜力。
LED芯片发光效率高，颜色范围广，使用寿命长，已被广泛应用于大屏显示、景观照明、交通信号灯、汽车状态显示等各个领域。随着集成电路技术的进步和发展，产品更趋向于小型化、多功能化，集成度要求越来越高，芯片尺寸减小、切割槽宽度减小，芯片的厚度越来越薄，制程中应用到的新材料越来越多，这些日新月异的变化都对LED芯片的外观质量及表面的可焊性都提出了更高的要求。
在LED芯片制备工艺中，芯片经过最后的切割作业后，由芯片变成一颗颗独立的管芯，然后再经过高压去离子水清洗后进行扩膜，最后进行检验、入库、销售，在管芯入库前没有其它的表面处理。因此在实际的作业过程中，并不能完全避免其它异物对管芯表面造成的污染。如果将表面已污染的管芯交给客户使用，会造成管芯电极焊线不牢或者直接焊不上，容易造成较大的影响。
对切割后的管芯进行表面处理提高电极表面的洁净度，进而提高可焊性的相关专利较少。
发明内容
针对LED管芯表面洁净度的问题，本发明提供一种提高LED管芯表面洁净度的方法。
本发明提供一种提高LED管芯表面洁净度的方法，将LED芯片经过切割、初次高压清洗、扩膜、酸洗、二次高压清洗和检验，该方法工艺稳定性好，同时可保证了芯片表面的洁净度，提高了产品流向客户后的焊线性能。
本发明的技术方案为：
一种提高LED管芯表面洁净度的方法，具体步骤包括：
(1)切割：将LED芯片切割成独立的管芯；
(2)初次高压清洗：对切割后的LED芯片进行初次高压清洗；初次高压清洗是及时清洗掉LED芯片切割完成后表面残留的碎屑并进行甩干，保证芯片切割后的一个初始良好的界面。
(3)扩膜：对初次高压清洗后的LED芯片进行扩膜；目的是为了增大每颗独立管芯之间的间距。
(4)酸洗：将扩膜后的LED芯片浸入到酸洗试剂中进行清洗；通过化学试剂与电极金属表面的反应，保证电极表面呈现出一个新鲜洁净的表面。
(5)二次高压清洗：对酸洗后的LED芯片进行二次高压清洗；对酸洗后的LED芯片进行二次高压清洗，目的是有效去除芯片表面的试剂残留，通过高压水的冲洗并甩干，可有效保证芯片表面残留试剂的去除，防止残留试剂对芯片表面的微腐蚀，保持LED芯片表面的一个新鲜洁净面。
(6)检验：对二次高压清洗后的LED芯片进行检验。目的是进一步保证LED芯片电极表面的洁净度，提高可焊性。
根据本发明优选的，步骤(4)中，所述酸洗试剂包括冰醋酸和去离子水，所述酸洗试剂中冰醋酸与去离子水的体积比例为(1-4)：(10-28)；
最优选的，所述酸洗试剂中冰醋酸与去离子水的体积比例为3：12。可以根据工艺需求调整冰醋酸与去离子水的比例，切割后的芯片覆盖在蓝膜上，醋酸根离子酸性弱对蓝膜腐蚀作用相对较小，不影响正常的工艺需求。
根据本发明优选的，步骤(4)中，配置好的酸洗试剂温度控制在20-26℃。酸洗试剂配置好后静置一段时间是为了保证试剂的充分混合，提高溶液的均匀性，保证酸洗的清洗效果。
根据本发明优选的，步骤(4)中，将LED芯片放入到所述酸洗试剂中晃动清洗25-35下，清洗时间为25-35s。此设计的目的在于，晃动次数和清洗时间是根据清洗后的芯片焊线结果及推力来进行验证设定的，优选出推力最高的一个晃动次数和清洗时间范围，保证工艺制程的一个最优的效果。
根据本发明优选的，LED芯片经过步骤(4)酸洗后，先使用去离子水晃动冲洗LED芯片背面4-6次，再使用去离子水冲洗LED芯片正面1-3min。酸洗后进行清洗可以去除LED芯片表面残留的试剂残液。
根据本发明优选的，步骤(5)中，采用清洗机对切割后的LED芯片进行二次高压清洗，再使用氮气吹干LED芯片，二次高压清洗的时间为40-60s，氮气吹干时间为30-50s，氮气供气压力为0.4-0.6Mpa。
根据本发明优选的，步骤(1)中，对LED芯片正面进行全透切割，通过横、竖两个方向的交叉切割LED芯片。全透切割可以将LED芯片切割成独立的正方形的管芯。
根据本发明优选的，步骤(1)中，在全透切割的过程中，切割刀与LED芯片之间的距离为40-110μm，初始进刀速度为2-5mm/s，切割速度为10-50mm/s，切割槽缝宽度为20-30μm。全透切割的目的是切穿整个芯片，并在蓝膜上留有切痕。
根据本发明优选的，步骤(2)中，采用清洗机对切割后的LED芯片进行初次高压清洗，再使用氮气吹干LED芯片，初次高压清洗的时间为40-60s，氮气吹干时间为30-50s，氮气供气压力为0.4-0.6Mpa。
根据本发明优选的，步骤(3)中，先将LED芯片在加热盘上预热时间为5-10s，再进行扩膜，扩膜的温度为65-75℃，扩膜的时间为10-15s。
本发明的有益效果为：
1.本发明提供一种用于提高LED芯片表面洁净度的方法，经过初次高压清洗、酸洗、二次高压清洗等步骤，有效解决了酸洗处于工艺制程末端时，不能发挥酸洗的最大效果，同时具有较好的工艺的稳定性。
2、本发明提供的一种用于提高LED芯片表面洁净度的方法，在管芯入库前增加一步清洗处理，进一步保证了芯片表面的洁净度；经过本发明提供的方法处理后，有效避免了焊线的脱落，提高了LED芯片焊线后的推力，提高了产品流向客户后的焊线性能。
附图说明
图1传统方法和本发明清洗效果对比示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步限定，但不限于此。
实施例1
一种提高LED管芯表面洁净度的方法，具体步骤包括：
(1)切割：将LED芯片切割成独立的管芯；对LED芯片正面进行全透切割，通过横、竖两个方向的交叉切割LED芯片。全透切割可以将LED芯片切割成独立的正方形的管芯。在全透切割的过程中，切割刀与LED芯片之间的距离为60μm，初始进刀速度为5mm/s，切割速度为30mm/s，切割槽缝宽度为25μm。全透切割的目的是切穿整个芯片，并在蓝膜上留有切痕。
(2)初次高压清洗：对切割后的LED芯片进行初次高压清洗；初次高压清洗是及时清洗掉LED芯片切割完成后表面残留的碎屑并进行甩干，保证芯片切割后的一个初始良好的界面。采用清洗机对切割后的LED芯片进行初次高压清洗，再使用氮气吹干LED芯片，初次高压清洗的时间为45s，氮气吹干时间为35s，氮气供气压力为0.5Mpa。
(3)扩膜：对初次高压清洗后的LED芯片进行扩膜；目的是为了增大每颗独立管芯之间的间距。先将LED芯片在加热盘上预热时间为10s，再进行扩膜，扩膜的温度为70℃，扩膜的时间为10s。
(4)酸洗：将扩膜后的LED芯片浸入到酸洗试剂中进行清洗；通过化学试剂与电极金属表面的反应，保证电极表面呈现出一个新鲜洁净的表面。所述酸洗试剂中冰醋酸与去离子水的体积比例为3：12。可以根据工艺需求调整冰醋酸与去离子水的比例，切割后的芯片覆盖在蓝膜上，醋酸根离子酸性弱对蓝膜腐蚀作用较小，满足工艺作业需求。配置好的酸洗试剂温度控制在22℃。酸洗试剂配置好后静置一段时间是为了保证试剂的充分混合，提高溶液的均匀性，保证酸洗的清洗效果。清洗过程中，将LED芯片放入到所述酸洗试剂中晃动清洗30下，清洗时间为30s。晃动次数和清洗时间是根据清洗后的芯片焊线结果及推力来进行验证设定的，优选出推力最高的一个晃动次数和清洗时间范围，保证该专利工艺制程的一个最优的效果。
LED芯片经过步骤(4)酸洗后，先使用去离子水晃动冲洗LED芯片背面4次，再使用去离子水冲洗LED芯片正面2min。酸洗后进行清洗可以去除LED芯片表面残留的试剂残液。
(5)二次高压清洗：对酸洗后的LED芯片进行二次高压清洗；目的是有效去除芯片表面的试剂残留，通过高压水的冲洗并甩干，可有效保证芯片表面残留试剂的去除，防止残留试剂对芯片表面的微腐蚀，保持芯片表面的一个新鲜洁净面。本实施例中，采用清洗机对切割后的LED芯片进行二次高压清洗，再使用氮气吹干LED芯片，二次高压清洗的时间为45s，氮气吹干时间为35s，氮气供气压力为0.5Mpa。
(6)检验：对二次高压清洗后的LED芯片进行检验。目的是进一步保证管芯电极表面的洁净度，提高可焊性。
图1中右侧的三个LED图片分别表示切割后、初次高压清洗后和入库前的表面状态图，经过本发明提供的清洗方法处理后，LED表面的残留的琐屑等杂质得到清除。
实施例2
根据实施例1所述的一种提高LED管芯表面洁净度的方法，其区别在于，
步骤(1)中，切割刀距离LED芯片的距离为40μm，初始进刀速度为2mm/s，切割速度为10mm/s，切割槽缝宽度为20μm，全透切的深度为切穿整个芯片，并在蓝膜上留有切痕。
步骤(2)中，初次高压清洗的时间为40s，氮气吹干时间为30s，氮气供气压力为0.4Mpa。
步骤(3)中，先将LED芯片在加热盘上预热时间为5s，再进行扩膜，扩膜的温度为65℃，扩膜的时间为15s。
步骤(4)中，所述酸洗试剂中冰醋酸与去离子水的体积比例为4:28。配置好的酸洗试剂温度控制在20℃。清洗过程中，将LED芯片放入到所述酸洗试剂中晃动清洗25下，清洗时间为25s。
LED芯片经过步骤(4)酸洗后，先使用去离子水晃动冲洗LED芯片背面6次，再使用去离子水冲洗LED芯片正面1min。
步骤(5)中，采用清洗机对切割后的LED芯片进行二次高压清洗，再使用氮气吹干LED芯片，二次高压清洗的时间为40s，氮气吹干时间为30s，氮气供气压力均为0.6Mpa。
实施例3
根据实施例1所述的一种提高LED管芯表面洁净度的方法，其区别在于，
步骤(1)中，切割刀距离LED芯片的距离为110μm，初始进刀速度为2mm/s，切割速度为50mm/s，切割槽缝宽度为30μm。
步骤(2)中，初次高压清洗的时间为60s，氮气吹干时间为50s，氮气供气压力为0.6Mpa。
步骤(3)中，先将LED芯片在加热盘上预热时间为8s，再进行扩膜，扩膜的温度为75℃，扩膜的时间为15s。
步骤(4)中，所述酸洗试剂中冰醋酸与去离子水的体积比例为1:10。配置好的酸洗试剂温度控制在26℃。清洗过程中，将LED芯片放入到所述酸洗试剂中晃动清洗35下，清洗时间为35s。
LED芯片经过步骤(4)酸洗后，先使用去离子水晃动冲洗LED芯片背面6次，再使用去离子水冲洗LED芯片正面3min。
步骤(5)中，采用清洗机对切割后的LED芯片进行二次高压清洗，再使用氮气吹干LED芯片，二次高压清洗的时间为60s，氮气吹干时间为50s，氮气供气压力均为0.4Mpa。
对比例1
传统的清洗方法步骤如下：芯片经过最后的切割作业后，由芯片变成一颗颗独立的管芯，然后再经过高压去离子水清洗后进行扩膜，最后进行检验、入库、销售，在管芯入库前没有其它的表面处理。图1中左侧的三个LED图片分别表示切割后、高压清洗后和入库前的表面状态图。实施例1的清洗效果相比较与对比例1相比较可知，本发明提供的清洗方法能有效提高LED管芯表面洁净度。表1为传统清洗方法和本发明提供的清洗方法的效果对比表。
表1
由表1可知，传统方法清洗后焊线不良情况为：平均20颗焊点中存在有1颗焊点异常；本发明提供的清洗方法清洗后，未出现焊线不良的情况。
推力可用来反应焊线后金球与LED芯片电极粘结牢固度，用于进一步反馈焊线合格的焊点是否存在虚焊，是进一步反应焊线状况是否良好的一个直观指标。传统方法清洗后，推力范围在23.95-24.93g之间；本发明提供的清洗方法清洗后，推力范围在33.10-33.23g之间。
综上可知，本发明提供的清洗方法能有效提供LED表面清洁度，避免LED焊线掉落情况的出现。
Claims (10)
1.一种提高LED管芯表面洁净度的方法，其特征在于，具体步骤包括：
(1)切割：将LED芯片切割成独立的管芯；
(2)初次高压清洗：对切割后的LED芯片进行初次高压清洗；
(3)扩膜：对初次高压清洗后的LED芯片进行扩膜；
(4)酸洗：将扩膜后的LED芯片浸入到酸洗试剂中进行清洗；
(5)二次高压清洗：对酸洗后的LED芯片进行二次高压清洗；
(6)检验：对二次高压清洗后的LED芯片进行检验。
2.根据权利要求1所述的一种提高LED管芯表面洁净度的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述酸洗试剂包括冰醋酸和去离子水，所述酸洗试剂中冰醋酸与去离子水的体积比例为(1-4)：(10-28)；
最优选的，所述酸洗试剂中冰醋酸与去离子水的体积比例为3：12。
3.根据权利要求1所述的一种提高LED管芯表面洁净度的方法，其特征在于，步骤(4)中，配置好的酸洗试剂温度控制在20-26℃。
4.根据权利要求1所述的一种提高LED管芯表面洁净度的方法，其特征在于，步骤(4)中，将LED芯片放入到所述酸洗试剂中晃动清洗25-35下，清洗时间为25-35s。
5.根据权利要求4所述的一种提高LED管芯表面洁净度的方法，其特征在于，LED芯片经过步骤(4)酸洗后，先使用去离子水晃动冲洗LED芯片背面4-6次，再使用去离子水冲洗LED芯片正面1-3min。
6.根据权利要求1所述的一种提高LED管芯表面洁净度的方法，其特征在于，步骤(5)中，采用清洗机对切割后的LED芯片进行二次高压清洗，再使用氮气吹干LED芯片，二次高压清洗的时间为40-60s，氮气吹干时间为30-50s，氮气供气压力为0.4-0.6Mpa。
7.根据权利要求1所述的一种提高LED管芯表面洁净度的方法，其特征在于，步骤(1)中，对LED芯片正面进行全透切割，通过横、竖两个方向的交叉切割LED芯片。
8.根据权利要求7所述的一种提高LED管芯表面洁净度的方法，其特征在于，步骤(1)中，在全透切割的过程中,切割刀与LED芯片之间的距离为40-110μm，初始进刀速度为2-5mm/s，切割速度为10-50mm/s，切割槽缝宽度为20-30μm。
9.根据权利要求1所述的一种提高LED管芯表面洁净度的方法，其特征在于，步骤(2)中，采用清洗机对切割后的LED芯片进行初次高压清洗，再使用氮气吹干LED芯片，初次高压清洗的时间为40-60s，氮气吹干时间为30-50s，氮气供气压力为0.4-0.6Mpa。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种提高LED管芯表面洁净度的方法，其特征在于，步骤(3)中，先将LED芯片在加热盘上预热时间为5-10s，再进行扩膜，扩膜的温度为65-75℃，扩膜的时间为10-15s。
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