CN112186086B - 微型发光二极管芯片的键合方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微型发光二极管芯片的键合方法，该微型发光二极管芯片的键合方法包括在每个芯片键合区的电极上形成有两个焊料管，在焊料管内填充低熔点焊料；在芯片的正极上形成正极焊料柱，在芯片的负极上形成负极焊料柱，正极焊料柱和负极焊料柱分别伸入焊料管中，并至少部分浸入低熔点焊料内；低熔点焊料凝固后使正极焊料柱和负极焊料柱分别与两个焊料管焊接在一起；移走转移头后再二次焊接相连接的正极焊料柱与焊料管、负极焊料柱与焊料管。本发明实施例提供的微型发光二极管芯片的键合方法解决了现有技术中芯片的正极和负极与背板bonding时芯片与背板容易产生热失配、翘曲以及影响转移头的使用寿命的问题。

Description

微型发光二极管芯片的键合方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种微型发光二极管芯片的键合方法。

背景技术

微型发光二极管显示技术由于具有高亮度、高响应速度、低功耗、长寿命等优点，逐渐成为研究热点。在制造大、中尺寸的微型发光二极管显示器过程中，需要进行芯片的巨量转移和键合工艺，键合工艺是指将芯片与背板对齐后，用焊料将芯片的正极和负极与背板上的电极金属电连接。

焊料通常包括高熔点焊料和低熔点焊料，当使用高熔点焊料进行焊接时，一般需要进行加热到100℃以上熔解焊料以使芯片与背板连接，但是由于加热温度较高，容易造成热失配导致的错位、连接效果差的问题，而且会降低转移头的寿命；当使用低熔点焊料进行焊接后，由于芯片在使用过程中会发热，容易造成低熔点焊料发生重熔，导致电性连接失效的问题。

因此现有的微型发光二极管芯片的键合方法存在芯片的正极和负极与背板邦定(bonding)时芯片与背板容易产生热失配、翘曲以及影响转移头的使用寿命的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种微型发光二极管芯片的键合方法，用以解决现有的键合方法中芯片的正极和负极与背板bonding时芯片与背板容易产生热失配、翘曲以及影响转移头的使用寿命的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明实施例提供了一种微型发光二极管芯片的键合方法，包括：

提供背板，所述背板包括多个芯片键合区，每个所述芯片键合区的电极上形成有两个焊料管，所述焊料管采用高熔点焊料制成；

在两个所述焊料管内填充低熔点焊料；

在芯片的正极上形成正极焊料柱，在芯片的负极上形成负极焊料柱，所述正极焊料柱和所述负极焊料柱采用高熔点焊料制成；

利用转移头拾取并移动所述芯片，使所述正极焊料柱和所述负极焊料柱分别与两个所述焊料管对准；

加热所述背板，使所述低熔点焊料熔化；

下压所述转移头，使所述正极焊料柱和所述负极焊料柱伸入所述焊料管中，并至少部分浸入熔化的所述低熔点焊料内；

使所述低熔点焊料冷却凝固，所述正极焊料柱和所述负极焊料柱分别与两个所述焊料管焊接在一起；

移走所述转移头；

二次焊接相连接的所述正极焊料柱与所述焊料管、以及二次焊接相连接的所述负极焊料柱与所述焊料管。

本发明实施例提供的微型发光二极管芯片的键合方法具有如下优点：

在背板的芯片键合区内形成焊料管，在焊料管内填充低熔点焊料，通过低熔点焊料能够在较低温度下将芯片的正极与焊料柱、负极与焊料柱先焊接在一起，从而保证了正极、负极与焊料柱之间相对固定，避免产生错位，保证了芯片与背板键合时的定位准确，且焊接后能够将拾取芯片的转移头移走，移走转移头后再加热背板，对正极与焊料柱、负极与焊料柱进行连接，避免了高温对转移头的影响。因此本实施例提供的微型发光二极管芯片的键合方法解决了现有技术中芯片的正极和负极与背板bonding时芯片与背板容易产生热失配、翘曲以及影响转移头的使用寿命的问题。

如上所述的微型发光二极管芯片的键合方法，所述焊料管的内径大于或等于所述正极焊料柱和所述负极焊料柱的直径。

如上所述的微型发光二极管芯片的键合方法，所述焊料管的长度大于所述正极焊料柱的长度，所述焊料管的长度大于所述负极焊料柱的长度。

如上所述的微型发光二极管芯片的键合方法，在所述芯片键合区的电极上形成两个焊料管采用如下方法形成：

通过金属热蒸镀工艺在所述芯片键合区的电极上形成两个所述焊料管。

如上所述的微型发光二极管芯片的键合方法，所述焊料管的材料为铟或锡。

如上所述的微型发光二极管芯片的键合方法，在两个所述焊料管内填充低熔点焊料包括：

在所述焊料管内热蒸镀低熔点焊料。

如上所述的微型发光二极管芯片的键合方法，所述低熔点焊料为铟锡合金、铋锡合金或铟铋合金。

如上所述的微型发光二极管芯片的键合方法，在芯片的正极上形成正极焊料柱，在芯片的负极上形成负极焊料柱包括：

通过金属热蒸镀工艺在所述正极上形成所述正极焊料柱；通过金属热蒸镀工艺在所述负极上形成所述负极焊料柱。

如上所述的微型发光二极管芯片的键合方法，所述正极焊料柱为铟焊料柱或锡焊料柱，所述负极焊料柱为铟焊料柱或锡焊料柱。

如上所述的微型发光二极管芯片的键合方法，二次焊接相连接的所述正极焊料柱与所述焊料管、所述负极焊料柱与所述焊料管包括：

利用回流焊使所述正极焊料柱与所述焊料管、所述负极焊料柱与所述焊料管二次焊接。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本发明实施例提供的微型发光二极管芯片的键合方法所能够解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。

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，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一部分实施例，这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例中芯片与背板键合的结构示意图一；

图2为本发明实施例中芯片与背板键合的结构示意图二；

图3为本发明实施例中芯片与背板键合的结构示意图三；

图4为本发明实施例中芯片与背板键合的结构示意图四。

附图标记说明：

10-芯片；

11-正极；

12-负极；

13-正极焊料柱；

14-负极焊料柱；

20-背板；

21-焊料管；

22-低熔点焊料；

30-转移头。

具体实施方式

现有的微型发光二极管芯片的键合方法存在芯片的正极和负极与背板bonding时芯片与背板容易产生热失配、翘曲以及影响转移头的使用寿命的问题。

针对上述缺陷，本发明实施例提供了一种改进的技术方案，在该技术方案中，微型发光二极管芯片的键合方法包括在每个芯片键合区的电极上形成有两个焊料管，在焊料管内填充低熔点焊料；在芯片的正极上形成正极焊料柱，在芯片的负极上形成负极焊料柱，正极焊料柱和负极焊料柱分别伸入焊料管中，并至少部分浸入低熔点焊料内；低熔点焊料凝固后使正极焊料柱和负极焊料柱分别与两个焊料管焊接在一起；移走转移头后再二次焊接相连接的正极焊料柱与焊料管、负极焊料柱与焊料管。本发明实施例提供的微型发光二极管芯片的键合方法解决了现有技术中芯片的正极和负极与背板bonding时芯片与背板容易产生热失配、翘曲以及影响转移头的使用寿命的问题。

为了使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图4，本发明实施例提供了一种微型发光二极管芯片的键合方法，包括：

步骤一：提供背板20，背板20包括多个芯片键合区，每个芯片键合区的电极上形成有两个焊料管21，焊料管21采用高熔点焊料制成；

具体地，本实施例中背板20包括多个芯片键合区，每个芯片键合区用于与一个芯片10键合。如图1所示，每个芯片键合区的电极上形成有两个焊料管21，焊料管21可以通过金属热蒸镀、lift-off等工艺形成。本实施例中焊料管21采用高熔点焊料制成，需要说明的是，本实施例中，高熔点焊料指的是金属铟或金属锡等熔点在150℃以上的本领域常规焊料，采用高熔点焊料能够防止在使用过程中因受热熔化，从而防止芯片10与背板20之间的电性连接失效。

步骤二：在两个焊料管21内填充低熔点焊料22；

具体地，在焊料管21内填充低熔点焊料22的方式可以为金属热蒸镀，需要说明的是，本实施例中，低熔点焊料22指的是铟锡合金、铟铋合金或锡铋合金等熔点在50℃-100℃之间的焊料，因此，本实施例中低熔点焊料22的熔点低于焊料管21的熔点，焊料管21内低熔点焊料22的设置便于芯片10的正极11和负极12与焊料管21焊接连接前，能够先与低熔点焊料22焊接，保证在后续焊接时不发生错位。

步骤三：在芯片10的正极11上形成正极焊料柱13，在芯片10的负极12上形成负极焊料柱14，正极焊料柱13和负极焊料柱14采用高熔点焊料制成；

具体地，如图2所示，本实施例中分别在正极11上形成正极焊料柱13，在负极12上形成负极焊料柱14，以便于将正极焊料柱13和负极焊料柱14分别与焊料管21配合，从而实现正极11、负极12与焊料管之间的电性连接。本实施例中正极焊料柱13和负极焊料柱14均设置为高熔点焊料，能够防止微型发光二级管在使用过程中因放热导致电性连接失效。

步骤四：利用转移头30拾取并移动芯片10，使正极焊料柱13和负极焊料柱14分别与两个焊料管21对准；

在本实施例中，转移头30先将芯片10拾取，然后带动芯片10移动到背板20的芯片键合区上方，使芯片10的正极焊料柱13与其中一个焊料管21对准，使芯片10的负极焊料柱14与另一个焊料管21对准。

步骤五：加热背板20，使低熔点焊料22熔化；

如图3所示，当使芯片10的正极焊料柱13、负极焊料柱14分别与焊料管21对准后，先加热背板20，使温度升高至低熔点焊料22产生熔化，此时，由于焊料管21为高熔点焊料，因此焊料管21不发生熔化。

步骤六：下压转移头30，正极焊料柱13和负极焊料柱14伸入焊料管21中，并至少部分浸入熔化的低熔点焊料22内；

在上述实施方式的基础上，利用转移头30带动芯片10向下移动，使正极焊料柱13和负极焊料柱14浸入低熔点焊料22内，使正极焊料柱13伸入焊料管21的部分、负极焊料柱14伸入焊料管21的部分被低熔点焊料22浸没，保证了正极焊料柱13、负极焊料柱14能够通过低熔点焊料22与焊料管21焊接连接。

步骤七：使低熔点焊料22冷却凝固，使正极焊料柱13和负极焊料柱14分别与两个焊料管21焊接在一起；

本实施例中先对芯片10、背板20进行冷却，使温度降低至室温，从而使焊料管21内的低熔点焊料22凝固，同时，凝固状态的低熔点焊料22将正极焊料柱13与焊料管21、负极焊料柱14与焊料管21焊接在一起，从而使芯片10与背板20相对固定，避免了后续高温焊接时发生错位。

步骤八：移走转移头30；

在上述实施方式的基础上，由于芯片10与背板20相对固定，本实施例中可以将转移头30移走；由于正极焊料柱13、负极焊料柱14和焊料管21为高温焊料，当焊料管21与正极焊料柱13、负极焊料柱14连接时，需进行加热至焊料管21的熔点温度，因此移走转移头30保证了后续焊接连接正极焊料柱13、负极焊料柱14与焊料管21时，不会因焊接温度过高而影响转移头30的使用寿命。

步骤九：二次焊接相连接的正极焊料柱13与焊料管21、以及二次焊接相连接的负极焊料柱14与焊料管21。

本实施例中，焊接工艺为倒装焊与回流焊工艺相结合。具体地，当转移头30移走后，先加热背板20，使焊料管21、正极焊料柱13和负极焊料柱14熔化，从而使焊料柱21进一步和与之相连接的芯片10的正极焊料柱13、负极焊料柱14连接，然后还可以再通过回流焊工艺进一步提高芯片10与背板20之间连接的可靠性。

综上所述，本实施例提供的芯片10的键合方法在背板20的芯片键合区内形成焊料管21，在焊料管21内填充低熔点焊料22，低熔点焊料22在较低温度熔化后，使芯片10的正极焊料柱13、负极焊料柱14分别与焊料管21先焊接在一起，从而保证了正极11、负极12与焊料柱21之间相对固定，避免产生错位，保证了芯片10与背板20键合时的定位准确，且连接后能够将拾取芯片10的转移头30移走，移走转移头30后再加热背板20，对正极焊料柱13与焊料柱21、负极焊料柱14与焊料柱21进行连接，避免了高温对转移头30的影响。因此本实施例提供的芯片10的键合方法解决了现有技术中芯片10的正极11和负极12与背板20bonding时，芯片10与背板20容易产生热失配、翘曲以及影响转移头30的使用寿命的问题，且本了中高熔点焊料的使用，提高了芯片耐受温度的能力，进而提高了使用寿命。

进一步地，在一种可能的实现方式中，焊料管21的内径大于或等于正极焊料柱13和负极焊料柱14的直径。具体地，正极焊料柱13和负极焊料柱14分别伸入焊料管21中与焊料管21配合，焊料管21的内径大于或等于正极焊料柱13和负极焊料柱14的直径保证了正极焊料柱13和负极焊料柱14能够顺利伸入并与低熔点焊料22接触。

进一步地，在一种可能的实现方式中，焊料管21的长度大于正极焊料柱13的长度，焊料管21的长度大于负极焊料柱14的长度。具体地，焊料管21内设置有低熔点焊料22，本实施例中正极焊料柱13的长度等于负极焊料柱14的长度，焊料管21的长度大于正极焊料柱13的长度，使得正极焊料柱13和负极焊料柱14能够尽可能被低熔点焊料22浸没，从而便于后续焊接。

进一步地，在一种可能的实现方式中，在芯片键合区的电极上形成两个焊料管21采用如下方法形成：通过金属热蒸镀工艺在芯片键合区的电极上形成两个焊料管21。

进一步地，在一种可能的实现方式中，焊料管21为铟焊料管或锡焊料管。

进一步地，在一种可能的实现方式中，在两个焊料管21内填充低熔点焊料22包括：在焊料管21内热蒸镀低熔点焊料22。

进一步地，在一种可能的实现方式中，低熔点焊料22为铟锡合金、铋锡合金或铟铋合金。

进一步地，在一种可能的实现方式中，在芯片10的正极11上形成正极焊料柱13，在芯片10的负极12上形成负极焊料柱14包括：通过金属热蒸镀工艺在正极11上形成正极焊料柱13；通过金属热蒸镀工艺在负极12上形成负极焊料柱14。

进一步地，在一种可能的实现方式中，正极焊料柱13为铟焊料柱或锡焊料柱，负极焊料柱14为铟焊料柱或锡焊料柱。

进一步地，在一种可能的实现方式中，二次焊接相连接的正极焊料柱13与焊料管21、负极焊料柱14与焊料管21包括：利用回流焊使正极焊料柱13与焊料管21、负极焊料柱14与焊料管21二次焊接。本实施例中，采用回流焊对正极焊料柱13与焊料管21、负极焊料柱14与焊料管21进行二次焊接，回流焊能够进一步提高正极焊料柱13、负极焊料柱14分别与焊料柱21之间连接的稳定性，从而提高芯片10与背板20之间电性连接的可靠性。

本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种微型发光二极管芯片的键合方法，其特征在于，包括：

提供背板，所述背板包括多个芯片键合区，每个所述芯片键合区的电极上形成有两个焊料管，所述焊料管采用高熔点焊料制成；

在两个所述焊料管内填充低熔点焊料；

在芯片的正极上形成正极焊料柱，在芯片的负极上形成负极焊料柱，所述正极焊料柱和所述负极焊料柱采用高熔点焊料制成；

利用转移头拾取并移动所述芯片，使所述正极焊料柱和所述负极焊料柱分别与两个所述焊料管对准；

加热所述背板，使所述低熔点焊料熔化；

下压所述转移头，使所述正极焊料柱和所述负极焊料柱伸入所述焊料管中，并至少部分浸入熔化的所述低熔点焊料内；

使所述低熔点焊料冷却凝固，所述正极焊料柱和所述负极焊料柱分别与两个所述焊料管焊接在一起；

移走所述转移头；

二次焊接相连接的所述正极焊料柱与所述焊料管，以及二次焊接相连接的所述负极焊料柱与所述焊料管；

所述焊料管的内径大于或等于所述正极焊料柱和所述负极焊料柱的直径。

2.根据权利要求1所述的微型发光二极管芯片的键合方法，其特征在于，所述焊料管的长度大于所述正极焊料柱的长度，所述焊料管的长度大于所述负极焊料柱的长度。

3.根据权利要求1所述的微型发光二极管芯片的键合方法，其特征在于，在所述芯片键合区的电极上形成两个焊料管采用如下方法形成：

通过金属热蒸镀工艺在所述芯片键合区的电极上形成两个所述焊料管。

4.根据权利要求3所述的微型发光二极管芯片的键合方法，其特征在于，所述焊料管的材料为铟或锡。

5.根据权利要求1所述的微型发光二极管芯片的键合方法，其特征在于，在两个所述焊料管内填充低熔点焊料包括：

在所述焊料管内热蒸镀低熔点焊料。

6.根据权利要求5所述的微型发光二极管芯片的键合方法，其特征在于，所述低熔点焊料为铟锡合金、铋锡合金或铟铋合金。

7.根据权利要求1所述的微型发光二极管芯片的键合方法，其特征在于，在芯片的正极上形成正极焊料柱，在芯片的负极上形成负极焊料柱包括：

通过金属热蒸镀工艺在所述正极上形成所述正极焊料柱；通过金属热蒸镀工艺在所述负极上形成所述负极焊料柱。

8.根据权利要求7所述的微型发光二极管芯片的键合方法，其特征在于，所述正极焊料柱为铟焊料柱或锡焊料柱，所述负极焊料柱为铟焊料柱或锡焊料柱。

9.根据权利要求1所述的微型发光二极管芯片的键合方法，其特征在于，二次焊接相连接的所述正极焊料柱与所述焊料管、所述负极焊料柱与所述焊料管包括：

利用回流焊使所述正极焊料柱与所述焊料管、所述负极焊料柱与所述焊料管二次焊接。

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