CN113451480A - Csp led固晶贴片工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种CSP LED固晶贴片工艺，包括以下步骤：点锡膏步骤，在封装基材上预设的焊盘点涂至少两互不相通的锡膏；吸附转移步骤，利用真空吸嘴将CSP LED倒装芯片吸持并转移至所述焊盘，并使CSP LED倒装芯片的正负极对准所述锡膏；吹气贴片步骤，利用所述真空吸嘴向所述CSP LED倒装芯片吹气，以使所述CSP LED倒装芯片脱离所述真空吸嘴，且所述CSPLED倒装芯片的正负极分别贴于互不相通的所述锡膏；以及回流焊步骤，对所述锡膏进行回流焊，以将所述CSP LED倒装芯片的正负极焊接于所述焊盘。本发明的技术方案能够提升CSP LED倒装芯片放置到锡膏上的可靠性，进而提高CSP LED固晶贴片的良品率。

Description

CSP LED固晶贴片工艺
技术领域
本发明涉及LED(Light Emitting Diode，发光二极管)封装领域，特别涉及一种CSP(Chip Size Package，芯片尺寸封装)LED固晶贴片工艺。
背景技术
CSP LED光源是指一类LED器件，其核心是采用荧光粉或荧光胶体膜包裹住LED倒装芯片的结构，因此免除了传统LED光源的部分封装步骤和结构，并且减小封装体尺寸，提高CSP LED倒装芯片的散热性能。而所谓的CSP LED固晶贴片指的就是将CSP LED倒装芯片放置到PCB基板上并进行焊接的过程，现有技术的CSP LED固晶贴片工艺中，如何将待焊接的CSP LED倒装芯片可靠地放置在基板的锡膏区仍是当下较难解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种CSP LED固晶贴片工艺，旨在提升CSP LED倒装芯片放置到锡膏上的可靠性，进而提高CSP LED固晶贴片的良品率。
为实现上述目的，本发明提出的CSP LED固晶贴片工艺包括以下步骤：
点锡膏步骤，在封装基材上预设的焊盘点涂至少两互不相通的锡膏；
吸附转移步骤，利用真空吸嘴将CSP LED倒装芯片吸持并转移至所述焊盘，并使CSP LED倒装芯片的正负极对准所述锡膏；
吹气贴片步骤，利用所述真空吸嘴向所述CSP LED倒装芯片吹气，以使所述CSPLED倒装芯片脱离所述真空吸嘴，且所述CSP LED倒装芯片的正负极分别贴于互不相通的所述锡膏；以及
回流焊步骤，对所述锡膏进行回流焊，以将所述CSP LED倒装芯片的正负极焊接于所述焊盘。
可选地，所述真空吸嘴的真空压力调节范围为-35Kpa至+5Kpa。
可选地，所述吸附转移步骤中，所述真空吸嘴的真空压力值为-30Kpa至-10Kpa。
可选地，所述吹气贴片步骤中，所述真空吸嘴的真空压力值为+1Kpa至+3Kpa。
可选地，所述吹气贴片步骤中，所述真空吸嘴的吹气流量为0.5升/分钟至1.5升/分钟。
可选地，所述点锡膏步骤之后还包括：锡膏点涂质量检测步骤，对锡膏的点涂质量进行3D检测确认，对不合格的产品进行报警提示。
可选地，所述回流焊步骤之后还包括：焊接质量一次检测步骤，通过AOI(Automatic Optic Inspection，自动光学检测)设备对产品的外观进行检测确认，对不合格的产品进行报警提示。
可选地，所述焊接质量一次检测步骤之后还包括：焊接质量二次检测步骤，通过具有X射线和/或γ射线功能的检测设备对回流焊质量进行二次检测确认，对不合格的产品进行报警提示。
可选地，所述吹气贴片步骤中，所述真空吸嘴吹向所述CSP LED倒装芯片的气体为惰性气体。
可选地，所述惰性气体为氦气。
可选地，所述回流焊的温升过程的温度上升斜率设置为4℃/秒至5℃/秒，所述温升过程的时间设置为85秒至95秒。
可选地，所述回流焊的峰值温度设置为220℃至240℃，所述峰值温度的保持时间设置为4秒至8秒。
本发明技术方案中，采用真空吸嘴将CSP LED倒装芯片吸附起来并转移至焊盘，当CSP LED倒装芯片定位对准锡膏后，真空吸嘴的内腔从真空负压渐变为零，再向着CSP LED倒装芯片吹气，以确保CSP LED倒装芯片能完全脱离真空吸嘴而贴附于锡膏上，避免CSPLED倒装芯片在真空吸嘴消除真空负压的情况下仍附着在真空吸嘴上的问题，也即，达到不粘料、不被真空吸嘴带走的效果。本发明的技术方案可以提升CSP LED倒装芯片放置到锡膏上的可靠性，进而提高CSP LED固晶贴片的良品率。
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些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明CSP LED固晶贴片工艺的第一实施例的步骤示意图；
图2为本发明CSP LED固晶贴片工艺的第二实施例的步骤示意图；
图3为本发明CSP LED固晶贴片工艺的第三实施例的步骤示意图；
图4为本发明CSP LED固晶贴片工艺的第四实施例的步骤示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
现有技术的CSP LED固晶贴片过程中，如何将待焊接的CSP LED倒装芯片可靠地放置在基板的锡膏区仍是当下较难解决的问题。鉴于此，本发明提出了一种CSP LED固晶贴片工艺，参照图1，在本发明的第一实施例中，该CSP LED固晶贴片工艺包括以下步骤：
点锡膏步骤，在封装基材上预设的焊盘点涂至少两互不相通的锡膏；
吸附转移步骤，利用真空吸嘴将CSP LED倒装芯片吸持并转移至焊盘，并使CSPLED倒装芯片的正负极对准锡膏；
吹气贴片步骤，利用真空吸嘴向CSP LED倒装芯片吹气，以使CSP LED倒装芯片脱离真空吸嘴，且CSP LED倒装芯片的正负极分别贴于互不相通的锡膏；以及
回流焊步骤，对锡膏进行回流焊，以将CSP LED倒装芯片的正负极焊接于焊盘。
本发明技术方案中，采用真空吸嘴将CSP LED倒装芯片吸附起来并转移至焊盘，当CSP LED倒装芯片定位对准锡膏后，真空吸嘴的内腔从真空负压渐变为零，再向着CSP LED倒装芯片吹气，以确保CSP LED倒装芯片能完全脱离真空吸嘴而贴附于锡膏上，避免CSPLED倒装芯片在真空吸嘴消除真空负压的情况下仍附着在真空吸嘴上的问题，也即，达到不粘料、不被真空吸嘴带走的效果。本发明的技术方案可以提升CSP LED倒装芯片放置到锡膏上的可靠性，进而提高CSP LED固晶贴片的良品率。不失一般性地，封装基材可以是具有单个焊盘的封装支架，也可以是具有多个焊盘的PCB基板，又或者是具有多个焊盘的长条形灯带基材。
可选地，真空吸嘴的真空压力调节范围为-35Kpa至+5Kpa。真空吸嘴具有较宽泛的真空压力可调节范围，以适用于不同规格尺寸的芯片，进而提高产品的通用性。
可选地，吸附转移步骤中，真空吸嘴的真空压力值为-30Kpa至-10Kpa。可以理解地，在真空压力为负值时，若压力数值太大会使芯片内部产生形变应力，太小可能会在转移芯片时发生芯片意外抛料或滑移的问题。
可选地，吹气贴片步骤中，真空吸嘴的真空压力值为+1Kpa至+3Kpa。可以理解地，在真空压力为正值时，若压力数值太大可能会在吹气时使芯片产生移位，太小则无法保证芯片能完全脱离真空吸嘴而导致粘料问题发生。
为了使芯片能更加平稳地从真空吸嘴上脱离，可选地，吹气贴片步骤中，真空吸嘴的吹气流量为0.5升/分钟至1.5升/分钟。可以理解地，若真空吸嘴的吹气流量过大，则会使芯片相对于锡膏产生强烈的冲击力，不利于芯片稳固在锡膏上；若真空吸嘴的吹气流量过小，则可能使芯片无法平稳地从真空吸嘴上脱离，例如出现芯片的一侧已脱离，而相对的另一侧仍附着在真空吸嘴上的问题。
可选地，吹气贴片步骤中，真空吸嘴吹向CSP LED倒装芯片的气体为惰性气体。采用惰性气体吹向CSP LED倒装芯片及封装基材，可以避免芯片和锡膏与气体发生反应而影响后续的工艺或产品性能，进而保护芯片及锡膏。然本设计不限于此，于其他实施例中，真空吸嘴吹向CSP LED倒装芯片的气体还可以是氮气。
可选地，惰性气体为氦气。氦气容易获取且具有较高的化学惰性，进而提高对CSPLED倒装芯片及锡膏的保护。然本设计不限于此，于其他实施例中，惰性气体为还可以氩气或氙气。
参照图2，本发明的第二实施例中，进一步地，点锡膏步骤之后还包括：锡膏点涂质量检测步骤，对锡膏的点涂质量进行3D检测确认，对不合格的产品进行报警提示。在锡焊之前先对锡膏质量缺陷进行检测和发现，避免不合格品流入下一道工序，造成不必要的返工或材料浪费。3D锡膏质量检测不仅能检测出锡膏质量缺陷中的少锡、多锡、桥连、及污染问题，还可以测出锡膏的三维厚度、体积、及形状缺陷，有利于更全面地检测出锡膏质量缺陷的产品。然本设计不限于此，于其他实施例中，还可以是采用2D检测设备对锡膏的点涂质量进行检测确认。
参照图3，本发明的第三实施例中，进一步地，回流焊步骤之后还包括：焊接质量一次检测步骤，通过AOI设备对回流焊质量进行一次检测确认，对不合格的产品进行报警提示。不失一般性地，AOI通过光学的方法进行扫描通过摄像机读取芯片及焊脚的图像，通过逻辑算法或影像对比的方法对锡膏、焊点及芯片进行检测，从而发现是否有芯片偏移、芯片漏装、及焊接短路等缺陷，并可通过显示器或自动标志把缺陷标示出来，供维修人员修整。将AOI设备设置在回流焊步骤之后，主要用于识别出由锡膏印刷、芯片贴装和回流过程引起的错误。然本设计不限于此，于其他实施例中，还可以是回流焊步骤之前还包括：芯片贴放缺陷检测步骤，通过AOI设备对锡膏点涂及芯片贴放进行检测确认，对不合格的产品进行报警提示。
参照图3，本发明的第三实施例中，进一步地，焊接质量一次检测步骤之后还包括：焊接质量二次检测步骤，通过具有X射线和/或γ射线功能的检测设备对回流焊质量进行二次检测确认，对不合格的产品进行报警提示。通过焊接质量一次检测步骤和焊接质量二次检测步骤，可以更全面地检测并发现出产品焊接缺陷，以避免不合格品流入下一道工序或外流。若回流焊没有焊接缺陷，则称为“均匀性”。在X射线或γ射线检查中，均匀性是快速确定焊接质量的最重要特征，均匀性的焊接从垂直角度看，焊球是规则的黑点。而焊接缺陷例如桥接、焊接不足或过多、焊料飞溅、未对准、及气泡都可以快速检测到。如果所有焊球的X射线或γ射线的图像均一且圆形区域等于球的面积或在10％到15％的范围内变化，则这种情况表示焊接质量良好。然本设计不限于此，于其他实施例中，还可以是在回流焊步骤之后先进行焊接质量二次检测步骤，再进行焊接质量一次检测步骤。
参照图4，本发明的第四实施例中，进一步地，回流焊步骤之后还包括：封装胶体步骤，在CSP LED倒装芯片的上表面点涂封装胶体。通过封装胶体既可以实现不同发光颜色的调节，又能对CSP LED倒装芯片起到保护的作用。
可以理解地，在回流焊过程中，通过合理设置回流焊的温度和时间可以提高回流焊质量，进而提高CSP LED固晶贴片工艺的良品率，降低产品生产成本，以及提升CSP LED光源的性能。
可选地，回流焊的温升过程的温度上升斜率设置为4℃/秒至5℃/秒，温升过程的时间设置为85秒至95秒。随着温升时间的延长，平均锡溅和锡珠数均会呈下降趋势，在预热时间为90秒左右，平均锡溅和锡珠数为较低值，进而有利于减少焊接缺陷问题的出现。可以理解地，若温升时间设置太长，会不利于工艺成本的控制。
可选地，回流焊的峰值温度设置为220℃至240℃，峰值温度的保持时间设置为4秒至8秒。若回流焊峰值温度设置过高，则会出现边缘空洞的质量缺陷；若回流焊峰值温度设置过高，则会出现焊球变形和芯片翻转等质量缺陷。可以理解地，峰值温度的保持时间过长则不利于工艺成本的控制，过短则回流焊效果未能达到标准。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种CSP LED固晶贴片工艺，其特征在于，包括以下步骤：
点锡膏步骤，在封装基材上预设的焊盘点涂至少两互不相通的锡膏；
吸附转移步骤，利用真空吸嘴将CSP LED倒装芯片吸持并转移至所述焊盘，并使CSPLED倒装芯片的正负极对准所述锡膏；
吹气贴片步骤，利用所述真空吸嘴向所述CSP LED倒装芯片吹气，以使所述CSP LED倒装芯片脱离所述真空吸嘴，且所述CSP LED倒装芯片的正负极分别贴于互不相通的所述锡膏；以及
回流焊步骤，对所述锡膏进行回流焊，以将所述CSP LED倒装芯片的正负极焊接于所述焊盘。
2.如权利要求1所述的CSP LED固晶贴片工艺，其特征在于，所述真空吸嘴的真空压力调节范围为-35Kpa至+5Kpa。
3.如权利要求2所述的CSP LED固晶贴片工艺，其特征在于，所述吸附转移步骤中，所述真空吸嘴的真空压力值为-30Kpa至-10Kpa。
4.如权利要求2所述的CSP LED固晶贴片工艺，其特征在于，所述吹气贴片步骤中，所述真空吸嘴的真空压力值为+1Kpa至+3Kpa；和/或
所述吹气贴片步骤中，所述真空吸嘴的吹气流量为0.5升/分钟至1.5升/分钟。
5.如权利要求1所述的CSP LED固晶贴片工艺，其特征在于，所述点锡膏步骤之后还包括：锡膏点涂质量检测步骤，对锡膏的点涂质量进行3D检测确认，对不合格的产品进行报警提示。
6.如权利要求1所述的CSP LED固晶贴片工艺，其特征在于，所述回流焊步骤之后还包括：焊接质量一次检测步骤，通过AOI设备对回流焊质量进行一次检测确认，对不合格的产品进行报警提示。
7.如权利要求6所述的CSP LED固晶贴片工艺，其特征在于，所述焊接质量一次检测步骤之后还包括：焊接质量二次检测步骤，通过具有X射线和/或γ射线功能的检测设备对回流焊质量进行二次检测确认，对不合格的产品进行报警提示。
8.如权利1至7任一项所述的CSP LED固晶贴片工艺，其特征在于，所述吹气贴片步骤中，所述真空吸嘴吹向所述CSP LED倒装芯片的气体为惰性气体。
9.如权利要求8所述的CSP LED固晶贴片工艺，其特征在于，所述惰性气体为氦气。
10.如权利要求1所述的CSP LED固晶贴片工艺，其特征在于，所述回流焊的温升过程的温度上升斜率设置为4℃/秒至5℃/秒，所述温升过程的时间设置为85秒至95秒；和/或
所述回流焊的峰值温度设置为220℃至240℃，所述峰值温度的保持时间设置为4秒至8秒。
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