CN203562443U - 固晶设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固晶设备。该固晶设备包括：涂覆单元，用于将锡膏涂覆在基板的导电图案上；贴片单元，用于将LED芯片覆盖在涂覆有锡膏的基板上；加热单元，用于对加热板加热，以使置于加热板上的基板受热，从而使锡膏熔化，使LED芯片的正电极和负电极经由锡膏与基板的导电图案电性接触；压紧装置，用于对压板施加压力，以使置于压板下方的基板的下表面与加热板紧密接触，基板的下表面为与接触LED芯片的表面相反的表面。本实用新型的固晶设备，能够使LED芯片与基板之间的锡膏充分受热熔解和固化，避免由于锡膏无法熔解或者无法充分熔解导致的焊接不良，提高了覆晶LED芯片封装制程的良品率。

Description

固晶设备

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及覆晶式LED芯片的固晶设备。 

背景技术

随着LED技术的日益发展，LED在人们日常生活中的应用也越来越广泛。采用覆晶式封装LED，较一般的立体型LED封装的固晶方式简略许多，拥有更高的信赖度，且可避掉杂乱工艺，使得量产可行性大幅晋升。由于覆晶式LED兼具缩短高温烘烤的制程时间、高良率、导热效果佳、高出光量等优势，遂于市场脱颖而出，是业界竭力开展的技术。 

通常，覆晶式LED封装的制程包括固晶、点胶、长烤等工序。固晶工序进一步包括涂覆、贴片、加热等步骤，需要使用固晶设备完成。固晶设备中，通常使用空气加热的方式如烤箱、回焊炉等或均热板加热的方式，对覆盖有LED芯片并涂覆有锡膏的基板加热，以使锡膏熔解，使得LED芯片的电极与基板的导电图案焊接在一起，从而在基板上固定LED芯片。 

但是，如果LED芯片的外形尺寸较小，则LED芯片的电极与基板的导电图案之间的接触面积也小，在加热吋，锡膏受热不充分，可能导致锡膏无法熔解或者无法充分熔解，使LED芯片的电极与基板的导电图案之间出现焊接不良，从而降低了覆晶式LED芯片封装制程的良品率，进一步也可能降低LED产品的使用寿命。 

实用新型内容

技术问题 

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是，如何提高覆晶式LED芯片封装制程的良品率。

解决方案 

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种固晶设备，用于将LED芯片覆晶式封装在基板上，包括：涂覆单元，用于将锡膏涂覆在所述基板的导电图案上；贴片单元，用于将所述LED芯片覆盖在涂覆有所述锡膏的所述基板上，以使所述LED芯片的正电极和负电极能够经由所述锡膏与所述基板的导电图案电性连接；加热单元，用于对加热板加热，以使置于所述加热板上的所述基板受热，从而使所述锡膏熔化，使得所述LED芯片的正电极和负电极经由所述锡膏与所述基板的导电图案电性接触；压紧装置，用于对压板施加压力，以使置于所述压板下方的所述基板的下表面与所述加热板紧密接触，所述基板的下表面为与接触所述LED芯片的表面相反的表面。 

在一种可能的实现方式中，所述压板上具有至少两个支柱，所述支柱与所述基板的上表面接触，所述基板的上表面为接触所述LED芯片的表面。 

在一种可能的实现方式中，所述压紧装置包括：气缸，用于对所述压板施加向下的压力，以使所述基板的下表面与所述加热板紧密接触；销，其上具有弹簧，所述销与所述压板连接，用于在所述气缸撤销所述向下的压力后，通过所述弹簧的向上的回复力使所述压板抬起。 

在一种可能的实现方式中，所述加热单元包括多个加热区，各所述加热区分别在不同的温度下对所述加热板加热，以使所述基板逐渐升温。 

在一种可能的实现方式中，所述压板包括分别与各所述加热区对应的子压板，以使所述基板在各所述加热区通过各所述子压板分别与所述加热板紧密接触。 

在一种可能的实现方式中，所述LED芯片包括沿水平方向依次排列的正电极、负电极以及隔离区，其中所述水平方向为与所述基板平行的方向，所述隔离区在所述基板上的垂直投影位于所述正电极和所述负电极在所述 基板上的垂直投影之间，所述隔离区在所述水平方向的中心线与所述LED芯片在所述水平方向的中轴线重叠，并且所述隔离区在所述水平方向的宽度不超过所述LED芯片在所述水平方向的宽度的三分之一。 

有益效果 

通过对压板施加压力，以使置于压板下方并覆盖有LED芯片的基板的下表面与加热板紧密接触，以及对加热板加热，以使置于加热板上的基板受热，从而使锡膏熔化，根据本实用新型的固晶设备，能够使LED芯片与基板之间的锡膏充分受热熔解和固化，避免由于锡膏无法熔解或者无法充分熔解导致的焊接不良，提高了覆晶LED芯片封装制程的良品率。 

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本实用新型的其它特征及方面将变得清楚。 

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本实用新型的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本实用新型的原理。 

图1示出根据本实用新型一实施例的固晶设备的框图； 

图2示出根据本实用新型一实施例的固晶设备所固接的LED芯片的示意图； 

图3示出根据本实用新型一实施例的固晶设备所固接的基板的示意图； 

图4示出根据本实用新型一实施例的固晶设备将置于压板下方的基板的下表面与加热板紧密接触的示意图； 

图5示出根据本实用新型一实施例的固晶设备的示意图。 

附图标记说明： 

10：固晶设备；11：涂覆单元；12：贴片单元；13：压紧装置；14：加热单元；30：基板；31：导电图案；20：LED芯片；21：正电极；22：负电 极；23：隔离区；40：锡膏；50：加热板；60：压板；61：支柱；62：气缸；63：销；64：弹簧；65：固定块；66：盖板；71：输送装置；72：夹紧装置；L0：LED芯片20在水平方向的宽度；L1：正电极21和负电极22在水平方向的宽度；L2：隔离区23在水平方向的宽度。 

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本实用新型的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。 

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。 

另外，为了更好的说明本实用新型，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本实用新型同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本实用新型的主旨。 

图1示出根据本实用新型一实施例的固晶设备的框图。该固晶设备10主要用于将例如图2所示LED芯片20覆晶式封装在例如图3所示的基板30上。如图1所示，该固晶设备主要包括涂覆单元11、贴片单元12、加热单元14和压紧装置13。其中，涂覆单元11用于将锡膏40涂覆在基板30的导电图案31上。贴片单元12用于将LED芯片20覆盖在涂覆有锡膏40的基板30上，以使LED芯片20的正电极21和负电极22能够经由锡膏40与基板30的导电图案31电性连接。加热单元14用于对覆盖有LED芯片20的基板30进行加热，以使锡膏40熔化，从而使得LED芯片20的正电极21和负电极22经由锡膏40与基板30的导电图案31电性接触。压紧装置13用于对压板60施加向下的压力，以使置于压板60下方的基板30的下表面与加热板50紧密接触。其中，基板30的下表面为与 接触LED芯片20的表面相反的表面。 

该固晶设备10能够依次完成覆晶封装LED芯片20的固晶工序中的涂覆、贴片、加热等各步骤。首先，执行涂覆步骤，即通过涂覆单元11将导电金属例如锡膏40涂覆在基板30的导电图案31上。其次，执行贴片步骤，即通过贴片单元12将LED芯片20覆盖在基板30上，以使LED芯片20的正电极21和负电极22能够经由锡膏40与基板30的导电图案31电性连接。最后，执行加热步骤，即先通过压紧装置13使基板30的下表面与加热板50紧密接触，再通过加热单元14对加热板50加热，以使置于加热板50上的基板30和/或LED芯片20受热，以使锡膏40熔化，从而使得LED芯片20的正电极21和负电极22经由锡膏40与基板30的导电图案31电性接触。当加热单元14仅包括一个加热区时，基板30在加热区的停留时间可以为2s～2min，最佳的停留时间为20s～30s，加热温度可以根据所用锡膏的熔解温度确定，一般从70℃～350℃。 

这样，通过压紧装置对压板施加向下的压力，能够使基板贴合在加热板上，从而使加热板上的热量从承载LED芯片的基板直接传导至位于LED芯片与基板之间的锡膏40，使得锡膏40充分受热熔解和固化，避免由于锡膏无法熔解或者无法充分熔解导致的LED芯片的电极与基板的导电图案之间的焊接不良，提高了覆晶LED芯片封装制程的良品率。 

在一种可能的具体实现方式中，如图2所示，所述LED芯片20可以包括沿水平方向依次排列的正电极21、负电极22以及隔离区23，其中所述水平方向为与所述基板30平行的方向，所述隔离区23在所述基板30上的垂直投影位于所述正电极21和负电极22在所述基板30上的垂直投影之间，所述隔离区23在所述水平方向上的中心线与所述LED芯片20在所述水平方向上的中轴线重叠，并且所述隔离区23在所述水平方向的宽度L2不超过所述LED芯片20在所述水平方向的宽度L0的三分之一。 

具体地，如图2和图3所示，LED芯片20的隔离区23位于LED芯片20的中 间，相当于正电极21和负电极22对称分布在LED芯片20的中轴线两侧，且正电极21和负电极22在水平方向的宽度L1大致相同。例如：如果LED芯片20在水平方向的宽度L0为1mm、正电极21和负电极22在水平方向的宽度L1均为0.3mm、隔离区23在水平方向的宽度L2为0.3mm，则在基板30上覆晶封装LED芯片20时，从于正电极21和负电极22对称分布在LED芯片20的中轴线两侧，因此能够将导电金属、如锡膏或银胶恰好涂覆在正电极21和负电极22的表面的中心区域，并且涂覆量适中。在覆晶封装LED芯片的固晶工序中，当加热至高温以使导电金属熔化时，不会导致导电金属从正电极21、负电极22以及基板30上的导电图案31中的任一者的表面溢出，从而避免了正电极21和负电极22之间短路，有效提高了覆晶封装LED芯片制程的良品率。 

在一种可能的具体实现方式中，压板60上可以具有至少两个支柱61。如图4所示，支柱61与基板30的上表面接触，基板30的上表面为与接触LED芯片20的表面相反的表面。其中，支柱61的高度大于LED芯片20的高度与锡膏40的高度之和，例如支柱61的高度可以设置为LED芯片20的高度、锡膏40的高度、基板30的导电图形31的厚度与安全距离之和，其中，安全距离可以设置为1mm～10mm。在将压板60置于基板30的上方以及对压板60施加压力的过程中，支柱61能够使压板60不与LED芯片20接触，从而避免LED芯片20损坏。 

在一种可能的具体实现方式中，压紧装置13可以包括气缸62和销63。如图4所示，其中，气缸62用于对压板60施加向下的压力，以使基板30的下表面与加热板50紧密接触。销63上具有弹簧64，销63与压板60连接，用于在气缸62撤销对压板60向下的压力后，通过弹簧64的向上的回复力使压板60抬起。其中，气缸62所施加的向下的压力大小，可以根据锡膏40的溶解温度、基板30与加热板50所需要接触的紧密程度确定。并且，可以根据压板60所需抬起的高度，即弹簧64向上的回复行程，合理设置弹簧64的连接方式。例如：如图4所示，可以将弹簧64的下端直接固定在盖板66上；也可以将弹簧64的 下端固定在固定块65的一端，将固定块65的另一端固定在盖板66上。其中，盖板66上可以设置有多个销63和固定块65，例如图5所示，可以在气缸62的左右两侧各设置一个销63和固定块65，以使在气缸62撤销对压板60向下的压力后，通过多个弹簧64的向上的回复力，能够使压板60向上平稳抬起。 

在一种可能的具体实现方式中，加热单元14可以包括多个加热区，各加热区可以分别在不同的温度下对加热板50加热，以使基板30逐渐升温。加热单元14允许加热的温度范围可以为50℃～350℃。各加热区可以分别设置有不同的加热板50，并分别使用不同的温度对各加热板50进行加热。例如：加热单元14可以包括三个加热区，并在各加热区分别设置有对应的加热板50；其中，第一加热区对加热板50加热的温度约为80℃，第二加热区对加热板50加热的温度约为150℃，第三加热区对加热板50加热的温度约为230℃。 

需要说明的是，基板30在各加热区的停留时间可以根据所用锡膏的熔解温度确定。一般每个加热区停留时间大约为2s～2min，最佳的停留时间为20s～30s。其中，多个加热区也可以共同使用一个压板60。这样，通过在多个加热区分别对各加热板50分别加热，能够使基板30的温度逐渐升高，避免由于锡膏熔解过快导致锡膏固化后在其内部产生空洞、并影响LED芯片正常导热，提高了覆晶LED芯片封装制程的良品率。 

在一种可能的具体实现方式中，压板60可以包括分别与各加热区对应的子压板，以使基板30在各加热区通过各子压板分别与各加热板50紧密接触。每个加热区可以各有一个对应的子压板。这样，当加热板50在各加热区加热时，可以通过对应的气缸62，分别控制对各子压板所施加向下的压力大小，能够使基板30在不同加热温度下均能与加热板50紧密接触，从而使锡膏能够充分受热熔解和固化，提高了覆晶LED芯片封装制程的良品率。 

需要说明的是，如图5所示，加热单元13还可以包括输送装置71。输送装置71，用于使基板30在加热区的进料口和出料口之间和/或各加热区之间移 动。例如：输送装置71可以使用从电机带动同步轮和同步带运转，再通过同步带来带动滑动块水平运动，使基板30在加热区的进料口和出料口之间移动和/或各加热区之间移动。 

进一步需要说明的是，加热单元13还可以包括夹紧装置72。夹紧装置72，用于控制机械手的夹紧和松开，从而对加热板50进行取放操作。例如：夹紧装置72可以连接到具有电磁阀的气体管路中，通过电磁阀调节气体管路中的气压大小来推动气缸运动，从而控制机械手的夹紧和松开。 

更进一步需要说明的是，该固晶设备还可以包括送料装置、输出装置和出料装置，从而形成全自动一体化的LED固晶系统。例如：送料装置，可以设置在与贴片单元12的出料口与加热单元13的进料口之间，利用电机带动同步轮和同步带运转，再通过同步带来带动LED固晶系统的进料盒垂直运动，并通过气缸施加推力，推动推杆水平运动，将由贴片单元12输出的覆盖有LED芯片20的基板30由进料盒传送至加热单元13的进料口。输出装置，可以设置在加热单元13的出料口与出料装置之间，通过电机带动同步轮和同步带运转，再通过同步带来带动压轮滚动，将由加热单元13输出的固接有LED芯片20的基板30推入出料装置。出料装置，可以设置在输出装置与LED固晶系统的出料盒之间，通过电机带动同步轮和同步带运转，再通过同步带控制出料盒的升降，将由输出装置输出的固接有LED芯片20的基板30传送至出料盒的相应卡槽。这样，通过送料装置、输出装置和出料装置，可以将仅能够完成涂覆和贴片步骤的传统固晶设备与本实用新型的固晶设备链接成为一体化的LED固晶系统，从而实现覆晶式LED芯片的固晶工序的全自动化。 

更进一步需要说明的是，上述固晶设备还可以包括可移动夹具。可移动夹具，用于夹住基板30并将基板30在送料区、加热区、出料区之间往返移动。可移动夹具的具体实现方式不限。可移动夹具可以为一个或多个。例如：可移动夹具可以将基板30从LED固晶系统的进料盒直接传送到加热单元13；当 基板30和LED芯片20之间的锡膏固接完成后，可移动夹具还可以直接将基板30传送到LED固晶系统的出料盒。 

需要说明的是，涂覆单元11可以包括点锡膏摆臂，点锡膏摆臂用于从锡膏载盘中取出锡膏40。具体地，锡膏载盘用于预先放置锡膏40。首先，点锡膏摆臂可以使用吸嘴，从锡膏载盘中取出适量的锡膏40。其次，点锡膏摆臂可以使用点针，将锡膏40涂覆在置于上的基板30的导电图案31的表面。为了能够将锡膏40涂覆在基板30内的任一导电图案31上，点锡膏摆臂可以设置为，在所允许的操作空间内，能够到达基板30内的任一位置上，从而提高了点锡膏操作的灵活性和方便性。为了保证锡膏40能够准确地涂覆在基板30内所需的位置上，可以对点锡膏摆臂的具体操作进行更精确的控制。通过类似过程，可以将锡膏40依次涂覆在基板30的多个导电图案31上。 

需要说明的是，贴片单元12可以包括取芯摆臂，取芯摆臂用于从晶圆环中取出LED芯片20。具体地，晶圆环用于放置LED芯片20。首先，取芯摆臂可以使用吸嘴，从晶圆环中取出一个LED芯片20。然后，取芯摆臂可以使用点针，将LED芯片20放置在基板30内所需的相应位置上，以使LED芯片20能够经由锡膏40沾着在基板30上，从而LED芯片20的正电极21和负电极22与基板30的导电图案31实现电性连接。为了能够将LED芯片20放置在基板30内的任一位置上，取芯摆臂可以设置为，在所允许的操作空间内，能够到达基板30内的任一位置上，从而提高了取芯操作的灵活性和方便性。为了保证LED芯片20能够被准确地放置在基板30内所需的位置上，可以对取芯摆臂的具体操作进行更精确的控制。通过类似过程，可以依次将多个LED芯片20放置在基板30的多个位置上。 

Claims (6)

1.一种固晶设备，用于将LED芯片覆晶式封装在基板上，包括：

涂覆单元，用于将锡膏涂覆在所述基板的导电图案上；

贴片单元，用于将所述LED芯片覆盖在涂覆有所述锡膏的所述基板上，以使所述LED芯片的正电极和负电极能够经由所述锡膏与所述基板的导电图案电性连接；

加热单元，用于对加热板加热，以使置于所述加热板上的所述基板受热，从而使所述锡膏熔化，使得所述LED芯片的正电极和负电极经由所述锡膏与所述基板的导电图案电性接触；

其特征在于，还包括：

压紧装置，用于对压板施加压力，以使置于所述压板下方的所述基板的下表面与所述加热板紧密接触，所述基板的下表面为与接触所述LED芯片的表面相反的表面。

2.根据权利要求1所述的固晶设备，其特征在于，所述压板上具有至少两个支柱，所述支柱与所述基板的上表面接触，所述基板的上表面为接触所述LED芯片的表面。

3.根据权利要求1或2所述的固晶设备，其特征在于，所述压紧装置包括：

气缸，用于对所述压板施加向下的压力，以使所述基板的下表面与所述加热板紧密接触；以及

销，其上具有弹簧，所述销与所述压板连接，用于在所述气缸撤销所述向下的压力后，通过所述弹簧的向上的回复力使所述压板抬起。

4.根据权利要求1所述的固晶设备，其特征在于，所述加热单元包括多个加热区，各所述加热区分别在不同的温度下对所述加热板加热，以使所述基板逐渐升温。

5.根据权利要求4所述的固晶设备，其特征在于，所述压板包括分别与各所述加热区对应的子压板，以使所述基板在各所述加热区通过各所述子压板分别与所述加热板紧密接触。

6.根据权利要求1或2所述的固晶设备，其特征在于，所述LED芯片包括沿水平方向依次排列的正电极、负电极以及隔离区，其中所述水平方向为与所述基板平行的方向，

所述隔离区在所述基板上的垂直投影位于所述正电极和所述负电极在所述基板上的垂直投影之间，

所述隔离区在所述水平方向的中心线与所述LED芯片在所述水平方向的中轴线重叠，并且

所述隔离区在所述水平方向的宽度不超过所述LED芯片在所述水平方向的宽度的三分之一。

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