CN112935617A - 用于led固晶的焊料及其制备方法、led固晶方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种LED固晶的焊料及其制备方法、LED固晶方法，该焊料包括均匀混合的锡膏和第一助焊剂，且锡膏包括焊料合金和第二助焊剂；也即本发明提供的焊料除了锡膏自身包含的第二助焊剂外，还包括额外添加的与锡膏均匀混合的第一助焊剂，因此相对现有锡膏，焊料中的第一助焊剂与第二助焊剂结合可以更好的对锡膏中的金属颗粒形成覆盖，避免金属颗粒因为未被覆盖而被氧化；同时可减少因助焊剂的挥发导致金属颗粒被氧化的情况发生，进而可保证锡膏中的金属壳体在焊接过程中熔化聚集，提升熔锡效果，进而保证产品质量，提升产品可靠性。

Description

用于LED固晶的焊料及其制备方法、LED固晶方法
技术领域
本发明涉及LED(Light Emitting Diode，发光二极管)领域，尤其涉及一种用于LED固晶的焊料及其制备方法、LED固晶方法。
背景技术
对于应用迷你Mini LED，固晶工序采用倒装印刷工艺，每张Mini LED线路板上通常会有成千上万的焊点，甚至上百万个焊点，以连接RGB三色LED芯片。如此巨量的焊点，给LED芯片的封装带来了很大的难度。由于超小空间密布的需求，Mini LED采用的LED芯片尺寸为微米等级，当LED芯片的焊盘面积小于2000平方微米时，在LED线路板的焊点上印刷的锡点膏量较少，当锡膏体积小于60000立方微米时，微量锡膏与空气接触的表面积相对比大块锡膏要大，导致微量锡膏的助焊剂不太容易覆盖住锡膏中金属颗粒，不能充分保护锡膏中的金属颗粒在回流焊的恒温区(活性区)内不被氧化，且微量锡膏中的助焊剂也更容易挥发。一旦锡膏中的金属颗粒被部分氧化，其熔点就会比未氧化金属颗粒熔点高很多，故在回流区很难熔化聚集在一起，也即导致锡膏很难熔化；这对于产品的质量和良品率带来很大的影响，造成产品开路、缺亮、闪烁，严重影响产品的可靠性，有致命缺陷。
发明内容
本发明提供的一种用于LED固晶的焊料及其制备方法、LED固晶方法，解决现有锡膏中的助焊剂不容易覆盖锡膏中对金属颗粒以及容易挥发，导致锡膏中的金属颗粒容易被氧化，进而导致锡膏在焊接过程难以熔化，造成产品质量和可靠性下降的问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种用于LED固晶的焊料，包括均匀混合的锡膏和第一助焊剂，所述锡膏与所述第一助焊剂的重量比为100：1至100：8，所述锡膏包括焊料合金和第二助焊剂。
可选地，所述焊料合金与所述第二助焊剂的重量比为89：11至90：10。
可选地，所述锡膏与所述第一助焊剂的重量比为100：4，100：5，100：6，100：7或100：8。
可选地，所述第一助焊剂与所述第二助焊剂的成分不同。
可选地，所述第一助焊剂与所述第二助焊剂的成分相同。
为了解决上述问题，本发明实施例还提供了一种如上所述的用于LED固晶的焊料制备方法，包括：
根据所述锡膏和第一助焊剂的重量比，取适量的锡膏和第一助焊剂加入容器内；
将所述容器内的锡膏和第一助焊剂搅拌均匀，得到焊料。
可选地，所述取适量的锡膏和第一助焊剂加入容器内包括：
先取适量的第一助焊剂加入所述容器，再取适量的锡膏加入所述容器。
可选地，所述将所述容器内的锡膏和第一助焊剂搅拌均匀后，还包括：
对所述容器内均匀混合的锡膏和第一助焊剂抽真空处理。
为了解决上述问题，本发明实施例还提供了一种LED固晶方法，包括：
通过如上所述的用于LED固晶的焊料制备方法，制备焊料；
将所述焊料设置在LED线路板的焊点上；
将LED芯片通过所述焊点上的焊料焊接在所述LED线路板上。
可选地，所述LED芯片为Micro LED芯片或Mini LED芯片。
有益效果
本发明提供的LED固晶的焊料及其制备方法、LED固晶方法，该焊料包括均匀混合的锡膏和第一助焊剂，锡膏与第一助焊剂的重量比为100：1至100：8，且锡膏包括焊料合金和第二助焊剂；也即本发明提供的焊料除了锡膏自身包含的第二助焊剂外，还包括额外添加的与锡膏均匀混合的第一助焊剂，因此相对现有锡膏，焊料中的第一助焊剂与第二助焊剂结合可以更好的对锡膏中的金属颗粒(也即焊料合金)形成覆盖，避免金属颗粒因为未被覆盖而被氧化；同时额外增加第一助焊剂可延长锡膏的在线时长，减少因助焊剂的挥发导致金属颗粒被氧化的情况发生，进而可保证锡膏中的金属壳体在焊接过程中熔化聚集，提升熔锡效果，进而保证产品质量，提升产品可靠性；另外本发明提供的焊料还具备制作工艺简单、成本低、耗费工时短，性价格比等优点。
附图说明
图1为本发明实施例提供的焊料制备方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供的另一焊料制备方法流程示意图；
图3为本发明实施例提供的LED固晶方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过具体实施方式结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本施例提供了一种可适用于Micro LED芯片、Mini LED芯片等微小器件焊接的焊料，本实施例提供的焊料除了锡膏自身包含的第二助焊剂外，还包括额外添加的与锡膏均匀混合的第一助焊剂，相对现有锡膏，焊料中的第一助焊剂与第二助焊剂结合可以更好的对锡膏中的金属颗粒(也即焊料合金)形成覆盖，避免金属颗粒因为未被覆盖而被氧化；同时可减少因助焊剂的挥发导致金属颗粒被氧化的情况发生，进而可保证锡膏中的金属壳体在焊接过程中熔化聚集，提升熔锡效果，进而保证产品质量，提升产品可靠性。
其中，本实施例提供的焊料包括均匀混合的锡膏和第一助焊剂，锡膏与第一助焊剂的重量比为100：1至100：8，而锡膏包括焊料合金和第二助焊剂。
在本实施例的一些示例中，焊料可仅包括锡膏和第一助焊剂，也即由锡膏和第一助焊剂组成。
在本实施例的另一些示例中，焊料除了包括锡膏和第一助焊剂外，也可根据具体需求适量的加入其它成分。例如，可根据应用需求加入但不限于：用于提升阻燃性能的阻燃剂(例如二溴丙醇)、用于使焊点发光的光亮剂(例如甘油、三乙醇胺中的至少一种)中的至少一种。
应当理解的是，本实施例中的锡膏所包括的成分也可以仅包括焊料合金和第二助焊剂；根据具体需求，该锡膏也可包括除焊料合金和第二助焊剂之外的其他成分。
应当理解的是，本实施例的一些示例中，焊料中额外添加的第一助焊剂与锡膏中自带的第二助焊剂的成分可以相同。在本实施例的另一些示例中，焊料中额外添加的第一助焊剂与锡膏中自带的第二助焊剂的成分也可以不同，具体可根据需求灵活选定。
在本实施例的一些示例中，第一助焊剂和第二助焊剂中的至少之一可为但不限于：树脂系列助焊剂。在一些应用场景中，该树脂系列助焊剂的主要成分可包括但不限于松香、活化松香和氧化松香中的至少一种；其在常温下几乎没有化学活力，呈中性，无腐蚀性，稳定性好且易保存。该树脂系列的助焊剂在焊接时基本会不产任何污染，且焊接后容易清洗，具有，环保、易维护且成本低等优点。
在本实施例的一些示例中，第一助焊剂和/或第二助焊剂还包括但不限于以下成分中的至少之一：
活化剂(ACTIVATION)：该成份主要起到去除PCB铜膜焊盘表层及零件焊接部位的氧化物质的作用，同时具有降低锡、铅表面张力的功效；一些示例中，活化剂使用的主要材料可包括但不限于胺、苯胺、联胺卤化盐、硬脂酸；
触变剂(THIXOTROPIC)：该成份主要是调节焊锡膏的粘度以及印刷性能，起到在印刷中防止出现拖尾、粘连等现象的作用；一些示例中，树脂使用的主要材料可包括但不限于气相二氧化硅、沉淀二氧化硅、石棉、高岭土、凹凸棒土、乳液法录乙烯化合物；
树脂(RESINS)：该成份主要起到加大锡膏粘附性，而且有保护和防止焊后PCB再度氧化的作用；该项成分对零件固定起到很重要的作用；一些示例中，树脂使用的主要材料可包括但不限于天然树脂、合成树脂；
溶剂(SOLVENT)：该成份是焊剂组份的溶剂，在锡膏的搅拌过程中起调节均匀的作用，对焊锡膏的寿命有一定的影响；一些示例中，溶剂使用的主要材料可包括但不限于甘油、乙醇类、酮类。应当理解的是，在本实施例中，锡膏与第一助焊剂的具体重量比可以根据具体应用场景灵活设定。例如，锡膏与所述第一助焊剂的重量比可为但不限于100：1，100：1.5，100：2，100：3，100：4，100：5，100：6，100：7或100：8。
其中，在本实施例的一些示例中，对于锡膏与第一助焊剂的具体重量比的选取，可以根据当前焊接场景的在线作业时长要求、锡膏中焊料合金与第二助焊剂的重量比中的至少一个因素确定。
而应当理解的是，本实施例中，锡膏中焊料合金与第二助焊剂的重量比也可根据具体需求灵活设定。例如一些示例中，焊料合金与第二助焊剂的重量比可为但不限于85：15至90：10。例如，在一些应用场景中，焊料合金与第二助焊剂的重量比可为但不限于85：15，86：15，87：15，88：16，89：15或90：10。
为了便于理解，本实施例下面结合一种上述焊料的制备方法为示例进行说明。且应当理解的，上述焊料的制备并不限于本实施例所示例的该方法。
请参见图1所示，本实施例提供的焊料制备方法包括：
S101：根据设定的锡膏和第一助焊剂的重量比，取适量的锡膏和第一助焊剂加入容器内。
在本实施例的一些示例中，对于锡膏和第一助焊剂的提取需采用不同的器具提取，所使用的器具不得交叉使用，以保证去量的精准性。
在本实施例的一些示例中，取适量的锡膏和第一助焊剂加入容器内时，可先取适量的第一助焊剂加入容器，然后再取适量的锡膏加入容器，这种提取时序的设定，可以提升后续锡膏和第一助焊剂均匀搅拌的效果。
S102：将容器内的锡膏和第一助焊剂搅拌均匀，得到焊料。
应当理解的是，本实施例中对锡膏和第一助焊剂进行搅拌的方式，可以采用任意能实现将锡膏和第一助焊剂均匀搅拌的方式。且具体的搅拌时长、搅拌速度等也可根据需求灵活设定，只要能达到锡膏和第一助焊剂均匀混合即可。
在本实施例的一些示例中，为了保证得到的焊料的质量，提升产品的可靠性，在将容器内的锡膏和第一助焊剂均匀搅拌过程中，还可包括：对容器内的锡膏和第一助焊剂抽真空处理，从而消除锡膏和第一助焊剂均匀搅拌过程中形成的气泡。
为了便于理解，本实施例下面以一种具体的焊料制备示例进行说明。在本示例中，采用两个不锈钢小勺子分别提取适量的锡膏和第一助焊剂，且这两个不锈钢勺子不能交叉使用。采用胶杯盛放锡膏和第一助焊剂，采用真空脱泡搅拌机来对锡膏和第一助焊剂进行均匀搅拌，以及在均匀搅拌后进行抽真空处理。在本示例中，真空脱泡搅拌机对锡膏和第一助焊剂进行搅拌时可以采用两个以上的阶段进行搅拌，以提升均匀搅拌效果；且各个阶段搅拌的时长和速度可以根据具体需求灵活设定。本示例中进行抽真空处理时，具体的真空度也可根据具体应用场景灵活设定。下面以搅拌机采用2个阶段进行搅拌的示例进行说明，本示例中的搅拌控制参数以及抽真空的真空度控制参数请参见以下表1所示：
表1
真空机台参数 时间(s) 转速(r/min) 真空度(Kpa)
第一段 30-60 600-1000 60-100
第二段 30-60 1600-2000 60-100
在本示例中，焊料的制备方法请参见图2所示，包括：
S201：根据确认好的锡膏和第一助焊剂的比例，通过电子秤称取适量的第一助焊剂加入胶杯中，并称取适量的锡膏加入该胶杯中。
S202：将胶杯放入真空脱泡搅拌机中，进行第一阶段的搅拌，搅拌时长为30S至60S，转速为600-1000r/min；在第一阶段搅拌过程中，采用真空度为60-100Kpa进行抽真空处理。
S203：在进行第一阶段搅拌完后，进行第二阶段的搅拌，搅拌时长为30S至60S，转速为1600-2000r/min；在第二阶段搅拌过程中，采用真空度为60-100Kpa进行抽真空处理。第二阶段搅拌结束后，即可得到经抽真空处理的处于均匀混合状态的焊料。
为了便于理解，本实施例下面结合一种利用上述焊料进行LED固晶的方法为示例，进行进一步应用示例说明。请参见图3所示，包括：
S301：通过如上示例的焊料制备方法，制备焊料。
S302：将焊料设置在LED线路板的焊点上。
应当理解的是，本实施例中将焊料设置在LED线路板的焊点上的方式可以根据具体应用场景选择。例如可以采用但不限于印刷方式、点胶方式。
采用印刷方式时，在制备得到焊料后，将该焊料加到印刷机台上，通过印刷，将焊料设置在LED线路板的焊点上。
S303：将LED芯片通过焊点上的焊料焊接在LED线路板上。
应当理解的是，本实施例中对LED芯片进行焊接的方式也可灵活选择，例如可以采用但不限于回流焊方式。
应当理解的是，本实施例提供的焊料尤其适用于尺寸微小的器件焊接，例如包括但不限于微型Micro LED芯片或迷你Mini LED芯片；且应当理解的是并不限于Micro LED芯片或Mini LED芯片，也可为其他器件。当然，本实施例提供的焊料也适用于普通尺寸(例如普通LED芯片)或大尺寸器件的焊接。
为了便于理解，本实施例下面以几个对比例进行示例说明。
对比例1：
焊料的制备方法为:按重量比为100：0.5分别取相应重量的锡膏和第一助焊剂，先将第一助焊剂加入容器内，然后再将锡膏加入容器内，按以下表2所示参数进行搅拌和抽真空，得到焊料，将得到的焊料在线路板上进行印刷、焊接测试。
表2
真空机台参数 时间(s) 转速(r/min) 真空度(Kpa)
第一段 30 1000 90
第二段 30 1600 90
对比例2：
焊料的制备方法为:按重量比为100：1分别取相应重量的锡膏和第一助焊剂，先将第一助焊剂加入容器内，然后再将锡膏加入容器内，按以下表3所示参数进行搅拌和抽真空，得到焊料，将得到的焊料在线路板上进行印刷、焊接测试。
表3
Figure BDA0002311847050000081
Figure BDA0002311847050000091
对比例3：
焊料的制备方法为:按重量比为100：2分别取相应重量的锡膏和第一助焊剂，先将第一助焊剂加入容器内，然后再将锡膏加入容器内，按以下表4所示参数进行搅拌和抽真空，得到焊料，将得到的焊料在线路板上进行印刷、焊接测试。
表4
真空机台参数 时间(s) 转速(r/min) 真空度(Kpa)
第一段 40 800 80
第二段 40 1800 80
对比例4：
焊料的制备方法为:按重量比为100：3分别取相应重量的锡膏和第一助焊剂，先将第一助焊剂加入容器内，然后再将锡膏加入容器内，按以下表5所示参数进行搅拌和抽真空，得到焊料，将得到的焊料在线路板上进行印刷、焊接测试。
表5
真空机台参数 时间(s) 转速(r/min) 真空度(Kpa)
第一段 40 800 80
第二段 40 1800 80
对比例5：
焊料的制备方法为:按重量比为100：4分别取相应重量的锡膏和第一助焊剂，先将第一助焊剂加入容器内，然后再将锡膏加入容器内，按以下表6所示参数进行搅拌和抽真空，得到焊料，将得到的焊料在线路板上进行印刷、焊接测试。
表6
真空机台参数 时间(s) 转速(r/min) 真空度(Kpa)
第一段 45 800 80
第二段 45 1800 80
对比例6：
焊料的制备方法为:按重量比为100：5分别取相应重量的锡膏和第一助焊剂，先将第一助焊剂加入容器内，然后再将锡膏加入容器内，按以下表7所示参数进行搅拌和抽真空，得到焊料，将得到的焊料在线路板上进行印刷、焊接测试。
表7
真空机台参数 时间(s) 转速(r/min) 真空度(Kpa)
第一段 50 1000 90
第二段 50 2000 90
对比例7：
焊料的制备方法为:按重量比为100：6分别取相应重量的锡膏和第一助焊剂，先将第一助焊剂加入容器内，然后再将锡膏加入容器内，按以下表8所示参数进行搅拌和抽真空，得到焊料，将得到的焊料在线路板上进行印刷、焊接测试。
表8
真空机台参数 时间(s) 转速(r/min) 真空度(Kpa)
第一段 60 1000 90
第二段 60 2000 90
对比例8：
焊料的制备方法为:按重量比为100：7分别取相应重量的锡膏和第一助焊剂，先将第一助焊剂加入容器内，然后再将锡膏加入容器内，按以下表9所示参数进行搅拌和抽真空，得到焊料，将得到的焊料在线路板上进行印刷、焊接测试。
表9
真空机台参数 时间(s) 转速(r/min) 真空度(Kpa)
第一段 60 1000 95
第二段 60 2000 95
对比例9：
焊料的制备方法为:按重量比为100：8分别取相应重量的锡膏和第一助焊剂，先将第一助焊剂加入容器内，然后再将锡膏加入容器内，按以下表10所示参数进行搅拌和抽真空，得到焊料，将得到的焊料在线路板上进行印刷、焊接测试。
表10
真空机台参数 时间(s) 转速(r/min) 真空度(Kpa)
第一段 60 1000 95
第二段 60 2000 95
对比例10：
焊料的制备方法为:按重量比为100：9分别取相应重量的锡膏和第一助焊剂，先将第一助焊剂加入容器内，然后再将锡膏加入容器内，按以下表11所示参数进行搅拌和抽真空，得到焊料，将得到的焊料在线路板上进行印刷、焊接测试。
表11
真空机台参数 时间(s) 转速(r/min) 真空度(Kpa)
第一段 60 1000 100
第二段 60 2000 100
对采用以上各对比例所示的制备方法所得到的焊料，经试验测试，各对比例所得到的焊料的熔化情况、以及被氧化(也即锡膏出现雾化、表面发灰/黑)所需时长(也即以下表格中的在线时长)分别参见以下表12所示：
表12
Figure BDA0002311847050000111
Figure BDA0002311847050000121
可见，本实施例提供的焊料，除了锡膏自身包含的第二助焊剂外，还包括额外添加的与锡膏均匀混合的第一助焊剂，相对现有锡膏，焊料中的第一助焊剂与第二助焊剂结合可以更好的对锡膏中的金属颗粒形成覆盖，避免金属颗粒因为未被覆盖而被氧化；同时额外增加第一助焊剂可延长锡膏的在线时长，减少因助焊剂的挥发导致金属颗粒被氧化的情况发生，进而可保证锡膏中的金属壳体在焊接过程中熔化聚集，提升熔锡效果，进而保证产品质量，提升产品可靠性。
另外本发明提供的焊料还具备制作工艺简单、成本低、耗费工时短，性价格比等优点；能很好的满足Mini/Micro LED等巨量电子器件移转集成产品的在线制作场景的需求。
本实施例还提供了一种发光器件，包括LED线路板，固定于该LED线路板上的LED芯片，其中LED芯片通过如上所述的焊料焊接在LED线路板上。应当理解的是，LED线路板上的LED芯片可以为Mini/Micro LED芯片，也可为普通尺寸的LED芯片；且LED线路板上LED芯片的颗数可以为巨量数量级，也可为少量数量级。且应当理解的是，本实施例提供的焊料并不限于应用于LED芯片的焊接，而是可应用于其他任意电子器件的焊接。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明实施例所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于LED固晶的焊料，其特征在于，包括均匀混合的锡膏和第一助焊剂，所述锡膏与所述第一助焊剂的重量比为100：1至100：8，所述锡膏包括焊料合金和第二助焊剂。
2.如权利要求1所述的用于LED固晶的焊料，其特征在于，所述焊料合金与所述第二助焊剂的重量比为85：15至90：10。
3.如权利要求1或2所述的用于LED固晶的焊料，其特征在于，所述锡膏与所述第一助焊剂的重量比为100：4，100：5，100：6，100：7或100：8。
4.如权利要求1或2所述的用于LED固晶的焊料，其特征在于，所述第一助焊剂与所述第二助焊剂的成分不同。
5.如权利要求1或2所述的用于LED固晶的焊料，其特征在于，所述第一助焊剂与所述第二助焊剂的成分相同。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的用于LED固晶的焊料制备方法，其特征在于，包括：
根据所述锡膏和第一助焊剂的重量比，取适量的锡膏和第一助焊剂加入容器内；
将所述容器内的锡膏和第一助焊剂搅拌均匀，得到焊料。
7.如权利要求6所述的用于LED固晶的焊料制备方法，其特征在于，所述取适量的锡膏和第一助焊剂加入容器内包括：
先取适量的第一助焊剂加入所述容器，再取适量的锡膏加入所述容器。
8.如权利要求6或7所述的用于LED固晶的焊料制备方法，其特征在于，所述将所述容器内的锡膏和第一助焊剂搅拌均匀的过程中，还包括：
对所述容器内的锡膏和第一助焊剂抽真空处理。
9.一种LED固晶方法，其特征在于，包括：
通过如权利要求6-8任一项所述的用于LED固晶的焊料制备方法，制备焊料；
将所述焊料设置在LED线路板的焊点上；
将LED芯片通过所述焊点上的焊料焊接在所述LED线路板上。
10.如权利要求9所述的LED固晶方法，其特征在于，所述LED芯片为Micro LED芯片或Mini LED芯片。
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