CN202503025U - 一种多颗led集成封装共晶夹具 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种多颗LED集成封装共晶夹具，其特征在于：包括由基板夹具、芯片定位夹具及加压夹具三部分镶装而成。最底层是放置基板的基板夹具，主要放置陶瓷基板；上一层是芯片定位夹具，主要定位芯片；最上一层是加压夹具，其主要作用给共晶焊接过程中加压，提高焊接可靠性。三部分通过装配导柱装配在一起使用。该夹具能够满足多颗大功率LED陶瓷集成封装的固晶工艺，解决在真空/可控气氛共晶炉内芯片与陶瓷基板之间的固定、定位以及焊料熔解后焊接等问题。

Description

一种多颗LED集成封装共晶夹具
技术领域
本实用新型涉及一种大功率LED集成封装用点胶夹具，属于LED行业，光电子技术领域。 
技术背景
LED行业是一个新兴行业，是国家十二五计划重点行业，LED产品具有节能、省电、高效率、反应时间快、寿命周期长、且不含汞，具有环保效等优点。 
随着照明市场的快速发展，对高亮度、高显色指数的LED的需要也大幅度提高，尤其像路灯、工矿灯等大功率照明产品。封装方式也从原来的单颗封装向集成封装方式发展，目前已有相对比较成熟集成封装方式是金属基板集成封装。但是综合散热效果不理想，未来集成封装发展的趋势是陶瓷集成封装，目前只有美国CREE、OSRAM、PHILIPS等大公司有少数高端品种采用此种方式。因此在设备方面各个公司的差异出比较大，没有统一标准化的设备。此实用新型专利就针对大功率多颗LED陶瓷集成固晶制程而设计的一种科学合理的夹具，此固晶工序主要采用共晶方式。 
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种新型的用于多芯片大功率LED陶瓷集成固晶工艺夹具。该夹具能够满足多颗大功率LED陶瓷集成封装的固晶工艺，解决在真空/可控气氛共晶炉内芯片与陶瓷基板之间的固定、定位以及焊料熔解后焊接等问题。 
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是： 
一种多颗LED集成封装共晶夹具，包括由基板夹具、芯片定位夹具及加 压夹具三部分镶装而成。 
所述基板夹具包括基板夹具本体，在基板夹具本体上设置有连接芯片定位夹具及加压装置的夹具装配引导柱，基板夹具本体上并列分布有两个与基板相匹配的基板放置槽，基板放置槽下方设置有开槽面积小于基板放置槽的基板底部固定槽。 
所述基板放置槽槽深1～3mm。 
所述基板底部固定槽槽深0.1～1mm。 
所述基板放置槽一端设有操作口，操作口为半圆结构，半径为4～6mm。 
所述基板夹具材质为普通不锈钢。 
所述芯片定位夹具包括定位芯片夹具本体，在基板夹具本体上设置有贯穿夹具装配引导柱的定位芯片夹具装配孔，基板夹具本体上并列分布有两个与压力夹具装配相匹配的装配槽，分别在装配槽底面均布有若干与芯片相匹配的芯片定位孔。 
所述加压夹具包括压力夹具本体，在压力夹具本体上设置有贯穿夹具装配引导柱的压力夹具装配孔，压力夹具本体上并列分布有两个与定位芯片夹具装配相匹配的装配槽，分别在装配槽底面均布有若干与芯片定位孔对应的芯片压力点。 
所述加压夹具采取高纯度石墨材质。 
本实用新型将基板夹具、芯片定位夹具及加压装置三部分镶装在一起置于真空/可控气氛共晶炉内。 
放置基板的基板夹具主要作用是把陶瓷基板放置并固定到其上面，放置基板的热基板夹具所用材质为高纯度石墨，化学性能稳定，高温变形小，热均匀性，能够准确定位，同时可以给陶瓷基板均匀加热。有利于共晶焊接粘接力及空洞率均匀性。 
定位芯片夹具是本实用新型的第二部分，其作用是定位陶瓷基板上芯片的位置，并与放置基板的热板夹具通过夹具装配引导柱进行装配。其定位芯片的位置与陶瓷基板匹配。 
加压夹具是通过装配导柱与定位芯片夹具、放置基板的热板装配使用，其主要作用是在共晶焊接过程，对各个芯片施加一定压力，提高芯片与陶瓷基板焊接可靠性，减小空洞率，一般施加在一个芯片上的力量小于25g.所以芯片数量不同,通过设计加压装置的尺寸来调节压力。 
加压夹具的材质一般也为高纯度石墨，不但石墨热均匀性好，而且硬度比较小，当与芯片表面接触的不容易划伤。 
附图说明
图1是本实用新型多颗LED集成封装共晶夹具装配图。 
图2是本实用新型基板夹具俯视图。 
图3是本实用新型基板夹具侧视图。 
图4是本实用新型芯片定位夹具俯视图。 
图5是本实用新型芯片定位夹具侧视图。 
图6是本实用新型加压夹具俯视图。 
图7是本实用新型加压夹具侧视图。 
图8是一种陶瓷基板正面示意图。 
图9是一种陶瓷基板背面示意图。 
图中：1、基板夹具本体；2、操作口；3、基板放置槽；4、夹具装配引导柱；5、基板底部固定槽；6、芯片定位孔；7、定位芯片夹具装配孔；8、定位芯片夹具本体；9、装配槽（与压力夹具装配）；10、芯片压力点；11、压力夹具装配孔；12、压力夹具本体；13、装配槽（与定位芯片夹具装配）。 
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。 
如图1所示，该多颗LED集成封装共晶夹具，主要由三个部分组成：由基板夹具、芯片定位夹具及加压夹具三部分镶装而成。最底层是放置基板的基板夹具，主要放置陶瓷基板；上一层是芯片定位夹具，主要定位芯片；最上一层是加压夹具，其主要作用给共晶焊接过程中加压，提高焊接可靠性。三部分通过装配导柱装配在一起使用。 
如图2所示，基板夹具包括基板夹具本体1，在基板夹具本体1上设置有连接芯片定位夹具及加压装置的夹具装配引导柱4，基板夹具本体1上并列分布有两个与基板相匹配的基板放置槽3，基板放置槽3下方设置有开槽面积小于基板放置槽3的基板底部固定槽5。 
图3是本实用新型基板夹具侧视图。基板放置槽3槽深1～3mm。基板底部固定槽5槽深0.1～1mm。基板放置槽3一端设有操作口2，操作口2为半圆结构，半径为4～6mm。 
如图4所示，芯片定位夹具包括定位芯片夹具本体8，在基板夹具本体1上设置有贯穿夹具装配引导柱4的定位芯片夹具装配孔7，基板夹具本体1上并列分布有两个与压力夹具装配相匹配的装配槽9，分别在装配槽9底面均布有若干与芯片相匹配的芯片定位孔6。图5是芯片定位夹具侧视图，芯片定位夹具的厚度为0.5～1mm，装配槽9的深度为1～1.5mm。 
如图6所示，加压夹具包括压力夹具本体12，在压力夹具本体12上设置有贯穿夹具装配引导柱4的压力夹具装配孔11，压力夹具本体12上并列分布有两个与定位芯片夹具装配相匹配的装配槽13，分别在装配槽13底面均布有若干与芯片定位孔6对应的芯片压力点10。图7是加压夹具的侧视图，加压夹具的芯片压力点10为若干向下方向的凸起，与芯片定位夹具中的芯片定位孔6向配合。 
本实用新型多颗LED与陶瓷基板采取共晶焊接,其LED芯片背面已金属化,如:AuSn80/20,陶瓷电路也已金属化，线路的材质为金。该共晶夹具，其材质为高纯度石墨，化学性能稳定，高温变形小，热均匀性，可塑性好。硬度相对较小与芯片直接接触不易划伤。本实用新型能满足1mm2以上芯片，而且芯片之间的间距≥1mm。定位芯片夹具上芯片位置及固定芯片的矩阵与芯片、集成封装设计有关。陶瓷基板上的电路层是一层高致密性的金属层,其厚度在3μm以上，才能提到可靠的焊接。共晶夹具一次可以共晶2片陶瓷基板。 
如图8、图9所示，陶瓷基板的厚度为0.38-0.5mm，其金属电路层厚度在3μm以上。放置基板本体与基板放置槽3的尺寸都是要根据陶瓷基板的尺寸进行设计。 
实施实例：如图8、9为一种陶瓷基板的正面、背面。其厚度为2mm，背面金属镀层为0.25mm.外形尺寸：40*40mm，芯片数量为：49个，芯片尺寸为1mm*1mm,基于此陶瓷基板和芯片，设计了固晶夹具，即定位芯片夹具、放置基板的热板和加压装置，并已实际应用到大功率LED陶瓷集成封装小量实验中，性能比较稳定。 

Claims (8)

1.一种多颗LED集成封装共晶夹具，其特征在于：包括由基板夹具、芯片定位夹具及加压夹具三部分镶装而成。
2.根据权利要求1所述一种多颗LED集成封装共晶夹具，其特征在于：所述基板夹具包括基板夹具本体（1），在基板夹具本体（1）上设置有连接芯片定位夹具及加压装置的夹具装配引导柱（4），基板夹具本体（1）上并列分布有两个与基板相匹配的基板放置槽（3），基板放置槽（3）下方设置有开槽面积小于基板放置槽（3）的基板底部固定槽（5）。
3.根据权利要求2所述一种多颗LED集成封装共晶夹具，其特征在于：所述基板放置槽（3）槽深1～3mm。
4.根据权利要求2所述一种多颗LED集成封装共晶夹具，其特征在于：所述基板底部固定槽（5）槽深0.1～1mm。
5.根据权利要求2所述一种多颗LED集成封装共晶夹具，其特征在于：所述基板放置槽（3）一端设有操作口（2），操作口（2）为半圆结构，半径为4～6mm。
6.根据权利要求1所述一种多颗LED集成封装共晶夹具，其特征在于：所述芯片定位夹具包括定位芯片夹具本体（8），在基板夹具本体（1）上设置有贯穿夹具装配引导柱（4）的定位芯片夹具装配孔（7），基板夹具本体（1）上并列分布有两个与压力夹具装配相匹配的装配槽（9），分别在装配槽（9）底面均布有若干与芯片相匹配的芯片定位孔（6）。
7.根据权利要求1所述一种多颗LED集成封装共晶夹具，其特征在于：所述加压夹具包括压力夹具本体（12），在压力夹具本体（12）上设置有贯穿夹具装配引导柱（4）的压力夹具装配孔（11），压力夹具本体（12）上并列 分布有两个与定位芯片夹具装配相匹配的装配槽（13），分别在装配槽（13）底面均布有若干与芯片定位孔（6）对应的芯片压力点（10）。
8.根据权利要求1所述一种多颗LED集成封装共晶夹具，其特征在于：所述基板夹具和加压夹具采取高纯度石墨材质。 
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