DE112015006583T5

DE112015006583T5 - Leitfähige Klebstruktur des Festkörperkristalls des LED-Flip-Chips und ihr Montageverfahren

Info

Publication number: DE112015006583T5
Application number: DE112015006583.0T
Authority: DE
Inventors: Jianwei Chen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-06-04
Filing date: 2015-12-17
Publication date: 2018-08-23
Also published as: WO2016192376A1; CN104993041B; CN104993041A; US20180019385A1; US10424706B2

Abstract

Eine leitfähige Klebstruktur des Festkörperkristalls des LED-Flip-Chips (1), umfassend einen LED-Flip-Chip (1) und eine elektronische Leiterplatte (3), wobei an der unteren Oberfläche des LED-Flip-Chips (1) eine LED-Flip-Chip-Kathode (5), eine LED-Flip-Chip-Nichtmetallbereich (8) und eine Anode des LED-Flip-Chips (4) von links nach rechts nacheinander angeordnet sind, und wobei an der oberen Oberfläche der elektronischen Leiterplatte (3) eine Leiterplatte-Kathode (7), ein Leiterplatte-Nichtmetallbereich (9) und eine Leiterplatte-Anode (6) von links nach rechts nacheinander angeordnet sind, und wobei der LED-Flip-Chip (1) und die elektronische Leiterplatte (3) durch einen zwischen dem LED-Flip-Chip-Nichtmetallbereich (8) und dem Leiterplatte-Nichtmetallbereich (9) geklebten wärmehärtenden Festkörperkristall-Isolierklebstoff (2) fest miteinander verbunden sind, und wobei die Anode und Kathode der LED-Flip-Chip (4, 5) jeweils mit der Anode und Kathode der elektronischen Leiterplatte (6, 7) eine unmittelbare leitfähige Metall-Metall-Kontakt-Verbindung herstellen. Ein Montageverfahren der leitfähigen Klebstruktur des Festkörperkristalls des LED-Flip-Chips mit einfachem Prozess, weinigen Betätigungsschritten, niedrigem Betriebsmitteleinsatz, niedrigen Herstellungs- und Verarbeitungskosten und guter Produktionseffizienz, darüber hinaus kann eine massive automatische Herstellung einfache realisiert werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet des leitfähigen Klebens des Halbleiterelements, insbesondere Leitfähige Klebstruktur des Festkörperkristalls des LED-Flip-Chips und ihr Montageverfahren.
Stand der Technik
In diesem technischen Gebiet werden für die leitfähige Verbindung des Festkörperkristalls des LED-Flip-Chips in der Regel ein kryogenes eutektisches Leiten der Gold-ZinnLegierung und leitfähiges Kleben von AGA (anisotroper leitender Klebstoff) verwendet. Nach verschiedenen Klebstoffzuständen wird AGA weiter wie folgt aufgeteilt: filmförmiger anisotroper leitfähiger Film wird als ACF (Anisotropic Conductive Films) bezeichnet; pastöser anisotroper leitfähiger Film wird als ACP (Anisotropic Conductive Pastes) bezeichnet. Der Hauptunterschied zwischen den beiden liegt darin, dass ACF vor der Ausführung des Prozesses schon über eine anisotrope Leitfähigkeit verfügt, während ACP erst nach einem bestimmten technologischen Prozess eine anisotrope Leitfähgigkeit anzeigen kann. Eine der vorliegenden Ausführungsform am nächsten kommende Technik ist ein ACP anisotroper leitfähiger Klebstoff.
Anisotroper leitfähiger Klebstoff ACP: einfach gesagt, ist er in X- und Y-Achse-Richtung leitend und in Z-Achse-Richtung nicht leitend. Leiteprinzip des anisotropen leitfähigen Klebstoffs ACP: „im Kunstharzklebstoff werden leitende und isolierende Teilchen zugegeben (die durchschnittliche Teilchengröße der leitenden Teilchen ist größer als die der isolierenden Teilchen) und gleichmäßig gemischt, dann wird der Klebstoff jeweils an der Oberfläche des zu klebenden Leiters aufgestrichen, unter Druck und Wärme wird der flüssige Klebstoff zum Fließen ermöglicht, so dass der Abstand zwischen den beiden Leitern dem Durchmesser der leitenden Teilchen nahe kommt, dann wird der flüssige Klebstoff gehärtet. Die Klebstoffschicht nach dem Härten ist aufgrund der gegenseitigen Berührung zwischen den leitenden Teilchen und dem geklebten Leiter in der vertikalen Richtung (Druckrichtung) leitfähig und aufgrund der Wirkung der isolierenden Teilchen in der horizontalen Richtung isolierend. [1]∘ Der Mischanteil der leitenden Teilchen beträgt in der Regel 5%-25%[2].
[1]„Forschungs- und Anwendungszustand des anisotropen leitfähigen Klebstoffs", Hao Xiang, Liming Zeng, Chuanqun Hu, Technische Universität Wuhan, Materials Science and Engineering
[2]„Forschung des neuen anisotropen leitfähigen Klebstoffs“, Zhihong Lei, Shanghai Universität, Rachrichtung von Polymerchemie und Physik, ACP leitende Teilchen: „Leitende Füllstoffe sind in metallische, anorganische Füllstoffe und Mischfüllstoffe aufgeteilt. Metallische Füllstoffe umfassen Goldpulver, Silberpulver, Kupferpulver, Nickelpulver, Carbonyl- Pulver, Palladiumpulver, Molybdänpulver, Zirkoniumpulver, Kobaltpulver, und Versilberungsmetallpulver, Verkupferungsaluminiumpulver und andere Legierungsfüllstoffe; als anorganische Füllstoffe werden häufig Graphit, Ruß oder Graphit-Ruß-Mischung verwendet; Mischfüllstoffe beziehen sich darauf, dass metallische und anorganische Füllstoffe eine Leitfähigkeitsbehandlung erfahren, wie versilberte Glaskugelchen, versilberte Siliziumdioxidpulver, Silber-Silizid, Siliziumcarbid, Wolframcarbid, Nickelcarbid, Palladiumcarbid usw.“[1]
ACP-Ausführungsprozess [2]:
Technologischer Prozess der Verbindung des leitfähigen Klebstoffs: Siebdruck eines leitfähigen Klebestoffs auf dem Substrat → elektrische Beschichtung des nicht leitenden Klebstoffs → Installation eines Elements auf der oberen Oberfläche des Substrats → Härten des leitfähigen Klebstoffs → Erfassen. Eine Struktur zur Montage des LED-Flip-Chips mit ACP Festkörperkristall siehe 1.
Probleme mit ACP:
„Leitfähige Füllstoffe bilden einen wichtigen Bestandteil des leitfähigen Klebstoffs aus und verleihen dem leitfähigen Klebstoff die Leitfähigkeit, die häufig verwendeten leitfähigen Füllstoffe enthalten Gold, Silber, Kupfer, Nickel und Kohlenstoff. In verschiedenen Sorten von leitfähigen Klebstoffen werden die leitfähigen Klebstoffe mit einer Goldbasis aufgrund hoher Kosten in der Regel selten verwendet, und sie werden hauptsächlich in vielen High-End-Bereichen wie Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt.
Obwohl die leitfähigen Klebstoffe mit einer Silberbasis schon in elektronischen Produkten weit verbreitet verwendet, können die Silbermoleküle in einem Gleichstromfeld und feuchten Bedingungen leicht eine elektrolytisches Bewegung haben, nämlich Silbermigration, so dass elektrische Eigenschaften des leitfähigen Klebstoffs nicht stabil sind, dadurch wird die Verwendung beschränkt. Aufgrund einer aktiven chemischen Natur der Kupferpulver können die leitfähigen Klebstoffe mit einer Kupferbasis leicht durch den Sauerstoff und Wasserdampf in der Luft oxidiert werden, dadurch wird die Lebensdauer der leitfähigen Klebstoffe mit einer Kupferbasis verkürzt. Aufgrund eines höheren Widerstandes sind die leitfähigen Klebstoffe mit einer Ruß- oder Graphitbasis nicht dazu geeignet, als mikroelektronische Verpackungsmaterialien verwendet zu werden. [2] „ACA neues leitendes Füllpartikel ist durch zwei Teile ausgebildet, die Epoxidharzpulverteilchen bilden den Kern des Partikels, während das Äußere des Füllpartikels mit einer Silber/Kupfer-Metallschicht beschichtet ist. Das neue leitende Füllpartikel verfügt gleichzeitig über die Vorteile des Silberpulvers und der flexiblen leitenden Teilchens, ........ Die Dichte und der Wärmeausdehnungskoeffizient des Verbundleiteteilchens mit einer versilberten/verkupferten Epoxidharzbasis kommen der des Epoxidharzsubstrats nahe, wenn es lange Zeit nicht verwendet wird, wird keine Sedimentation auftreten, dadurch kann die Alterungsbeständigkeit des leitfähigen Klebstoffs verbessert werden. Unter Wirkung des Drucks können die Teilchen eine plastische Verformung haben, dadurch wird die wirksame Kontaktfläche zwischen den leitenden Teilchen und der Elektrode vergrößert, um die elektrischen Eigenschaften des leitfähigen Klebstoffs zu verbessern.“[2]
Aber die derzeit bestehenden ACA-Materialien verfügen noch über folgende Nachteile: geringe Leitfähigkeit, schlechte Zähigkeit, unstabile Klebwirkung für verschiedene Substratmaterialien und längere Aushärtungszeit usw. Die zukünftige Verbesserung für ACA soll an folgenden Aspekten durchgeführt werden.
(1)Entwicklung neuer Arten von Substratmaterial, als am häufigsten verwendetes Substratmaterial hat EP folgende Nachteile: hohe Aushärtungstemperatur, niedrige Lagertemperatur und schlechte Wärmebeständigkeit. Die Entwicklung eines neuen Substrats ist förderlich für Erweiterung des Einsatzbereichs von ACA.
(2)Mit der Entwicklung neuer leitender Füllstoffe wird die Verwendung der Edelmetallionen verringert, was förderlich für die Reduzierung der Kosten und die Verbesserung der Effizienz.
(3)Die Verbesserung der thermischen Stabilität ist ein wichtiger Trend der Modifizierung.
(4)Je gleichmäßiger das Dispergieren bei der Dispergiertechnik der leitenden Teilchen ist, desto weniger Agglomerieren besteht und desto förderlicher für die Maximierung der Leiteeffizienz ist es. [3]
[3]„Fortschritt beim Entwickeln des anisotropen leitfähigen Klebstoffs“, Ruijie Xu, Caihong, Shanliang Li, Weiliang Huang, Technische Universität Guangdong, Fakultät für Materialien und Energie.
„In dieser Hinsicht ergänzt Dr. Wencheng Chen von Osram, dass der aktuelle Engpaß von csp in den Prozessproblemen liegt, wenn die aktuellen traditionellen Materialien und Ausrüstungen nicht unmittelbar verwendet werden können, werden die Herstellungs- und Verarbeitungskosten erhöht, selbst wenn bei csp die eigenen Kosten der Produkte zum höchsten Grad reduziert werden können. Wenn csp keine Bequemlichkeiten den Terminalbeleuchtungsunternehmen bieten kann, findet er, dass die Verbreitung sehr schwierig ist. [4]
[4]„Focus on OFweek Chef Roundtable Spitzentreffen 360-Grad-Erläuterung der LED-Technik mit Befreien von Verkapseln und Flip“. Artikel von Ofweek Semiconductor Lighting Network 2014-11-22
Es wird herausgefunden, dass das Problem mit der Verwendung des ACP anisotropen leitfähigen Klebstoffs für das leitende Kleben des Festkörperkristalls darin liegt: im ACP sollen metallische leitende Teilchen zugegeben werden, und das Herstellungsverfahren der metallischen Teilchen ist kompliziert und hat somit hohe Kosten. Die metallischen Teilchen haben im Klebstoffkörper eine schlechte Dispersion, eine geringe Leitfähigkeit, einen hohen Kontaktwiderstand. Beim Ausführen des leitenden Klebprozesses des Festkörperkristalls von ACP bestehen ein komplizierter Bedienungsprozess und hohe Verarbeitungskosten. Aufgrund des Vorhandenseins der metallischen Teilchen im ACP-Klebstoff können die metallischen Teilchen leicht eine Sedimentation haben.
Die obigen Probleme bringen unbedingt einen hohen Einsatz der Anlagen, ein hervorragendes Problem mit dem Herstellungsprozess, eine niedrige Produktionseffizienz, hohe Kosten, eine schlechte elektrische Leistung und Zuverlässigkeit der Produkte und eine schwierige Aufbewahrung des Klebstoffs usw.
Inhalt der Erfindung
Es ist ein zu lösendes technisches Problem der Ausführungsform, eine leitfähige Klebstruktur des Festkörperkristalls des LED-Flip-Chips mit niedrigen Herstellungs- und Verarbeitungskosten und guter Produktionseffizienz zur Verfügung zu stellen, mit der eine massive automatische Herstellung einfach realisiert werden kann.
Eine leitfähige Klebstruktur des Festkörperkristalls des LED-Flip-Chips, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen LED-Flip-Chip und eine elektronische Leiterplatte umfasst, wobei an der unteren Oberfläche des LED-Flip-Chips eine LED-Flip-Chip-Kathode, eine LED-Flip-Chip-Nichtmetallbereich und eine Anode des LED-Flip-Chips von links nach rechts nacheinander angeordnet sind, und wobei an der oberen Oberfläche der elektronischen Leiterplatte eine Leiterplatte-Kathode, ein Leiterplatte-Nichtmetallbereich und eine Leiterplatte-Anode von links nach rechts nacheinander angeordnet sind, und wobei der LED-Flip-Chip und die elektronische Leiterplatte durch einen zwischen dem LED-Flip-Chip-Nichtmetallbereich und dem Leiterplatte-Nichtmetallbereich geklebten wärmehärtenden Festkörperkristall-Isolierklebstoff fest miteinander verbunden sind, und wobei die Anode und Kathode des LED-Flip-Chips jeweils mit der Anode und Kathode der elektronischen Leiterplatte eine unmittelbare leitfähige Metall-Metall-Kontakt-Verbindung herstellen.
Der wärmehärtende Festkörperkristall-Isolierklebstoff ist eines unter Phenolaldehyd-, Amino-, Epoxy-, Urethan-, ungesättigtem Polyester, organischem Silikon-, Acrylharz oder ein obiges Material ist ein wärmehärtender Festkörperkristall-Isolierklebstoff mit modifizierter Matrix.
Die Oberfläche der Metallelektrodenschweißplatte auf der elektronischen Leiterplatte ist eine raue Oberfläche.
Die vorliegende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt weiter ein Montageverfahren der leitfähigen Klebstruktur des Festkörperkristalls des LED-Flip-Chips mit einfachem Prozess, weinigen Betätigungsschritten, niedrigem Betriebsmitteleinsatz, niedrigen Herstellungs- und Verarbeitungskosten und guter Produktionseffizienz zur Verfügung, mit dem eine massive automatische Herstellung einfach realisiert werden kann. Ein Montageverfahren der leitfähigen Klebstruktur des Festkörperkristalls des LED-Flip-Chips umfasst folgende Schritte:
(1)An der automatischen Kristallhärtungsmaschine wird wärmehärtender Festkörperkristall-Isolierklebstoff im Mittelpositionsbereich des zwischen der Anode und Kathode der Leiterplatte befindlichen Nichtmetallbereichs zwischen dem Leiterplatte-Anode-Bereich und dem Leiterplatte-Kathode-Bereich auf der elektronischen Leiterplatte gepunktet;
(2)Dann wird ein leitendes Kleben des Festkörperkristalls für den LED-Flip-Chip und die elektronische Leiterplatte durchgeführt, darüber hinaus werden beide Mittelpositionsbereiche des Nichtmetallbereichs zwischen der Anode und Kathode des LED-Flip-Chips und des Nichtmetallbereichs zwischen der Anode und Kathode der Leiterplatte überlappt;
(3)Die Komponente nach Überlappen wird erwärmt, nach Kühlen schrumpft das Volumen des wärmehärtenden Festkörperkristall-Isolierklebstoffs, so dass der Anode-Bereich des LED-Flip-Chips und der Anode-Bereich der Leiterplatte sowie der Kathode-Bereich des LED-Flip-Chips und der Kathode-Bereich der Leiterplatte eine berührende leitende Metall-Metall-Verbindung realisieren.
Die Heiztemperatur im Schritt 3 beträgt 150°C und die Zeit beträgt 90 Minuten.
Die vorliegende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat folgende Vorteile: In der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine berührende leitende Metall-Metall-Verbindung zwischen der Anode und Kathode des LED-Flip-Chips und der Anode und Kathode der elektronischen Schaltung realisiert, dadurch kann die elektrische Leitfähigkeit verbessert und der Kontaktwiderstand verringert werden.
Die berührende leitende Metall-Metall-Verbindung der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die durch den Chip generierte Wärme schnell ableiten, um einen guten Betrieb des Chips zu gewährleisten, die Lichtausbeute des Chips zu verbessern und die Lebensdauer des Chips zu verlängern.
Die vorliegende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat eine gute Universalität und kann eine Festkörperkristallinstallation des LED-Flip-Chips auf der Keramikleiterplatte, Metallsubstratleiterplatte, Epoxid-Glasfaserleiterplatte, flexiblen Leiterplatte und Glasleiterplatte realisieren, darüber hinaus kann eine Montage der anderen elektronischen Komponenten realisiert werden.
Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Bedürfnisse der Montage des Chips mit kleinem Abstand erfüllen und die Dichte der Montage des Festkörperkristalls des Chips zum hohen Grad erhöhen, um eine kompakte Montage des Festkörperkristalls mit kleinem Volumen zu realisieren.
Der Klebstoff der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat einen breiten Auswahlbereich und eine gute Universalität und verfügt über die Vorteile, dass der Klebstoff niedrige Kosten und eine leichte Lagerung und Aufbewahrung hat.
Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vereinfacht das Festkörperkristallverfahren des LED-Flip-Chips zum großen Grad und kann mit derzeit bestehenden Vorrichtungen einen Festkörperkristall mit kleinem Abstand realisieren, dadurch wird der technologische Engpass des Festkörperkristalls des derzeit bestehenden LED-Flip-Chips gebrochen. Aufgrund dessen hat die vorliegende Erfindung einen einfachen Prozess, weinige Betätigungsschritte, einen niedrigen Betriebsmitteleinsatz, niedrige Herstellungs- und Verarbeitungskosten und eine gute Produktionseffizienz, darüber hinaus kann eine massive automatische Herstellung einfach realisiert werden.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Strukturansicht des Festkörperkristalls des LED-Flip-Chips aus dem Stand der Technik.
2 zeigt eine schematische Strukturansicht des Festkörperkristalls des LED-Flip-Chips der vorliegenden Ausführungsform.
3 zeigt eine schematische Darstellung des Aufstreichens des Klebstoffs des Leiterplatte-Nichtmetallbereichs der elektronischen Leiterplatte der vorliegenden Ausführungsform.
4 zeigt eine schematische Strukturansicht des Festkörperkristall-Isolierklebstoffs mit niedriger Viskosität auf einer nicht gespritzten elektronischen Leiterplatte nach Festkörperkristall und Aushärten.
5 zeigt eine schematische Draufsicht der elektronischen Leiterplatte mit nicht gespritzter Oberfläche.
6 zeigt eine schematische Draufsicht der elektronischen Leiterplatte mit gespritzter Oberfläche.
7 zeigt eine schematische Darstellung des Verlegens des Festkörperkristall-Isolierklebstoffs mit niedriger Viskosität auf dem Metall-Metall-Interface nach dem Aushärten.
8 zeigt eine schematische Strukturansicht, wenn das zu klebende Objekt ein elektronisches Element ist.
9 zeigt eine schematische Strukturansicht des Einflusses der Ebenheit (oder Planierungsgrad) der Oberfläche der Metallelektrode auf die Leitfähigkeit.
10 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels der Änderung der Elektrodeschweißplatte der Leiterplatte.
11 zeigt eine schematische Strukturansicht der leitenden Teilchen des vorliegenden Gebrauchsmusters.
12 zeigt ein Wärmemanagementdiagramm.
13 zeigt ein Testprobendiagramm der Oberflächenrauhigkeit Ra der versilberten Schweißplatte der speziell hergestellten versilberten Versuchsplatte mit Aluminiumsubstrat.
14 zeigt ein Testprobendiagramm der Rauhigkeit Ra der Sedimentationssilbereiterplatte mit keramischem Substrat.

Bezugszeichenliste

1: LED-Flip-Chip
2: Wärmehärtender Festkörperkristall-Isolierklebstoff
3: Elektronische Leiterplatte
4: Anode-Bereich des LED-Flip-Chips
5: Kathode-Bereich des LED-Flip-Chips
6: Anode-Bereich der Leiterplatte
7: Kathode-Bereich der Leiterplatte
8: Nichtmetallbereich zwischen der Anode und Kathode des LED-Flip-Chips
9: Nichtmetallbereich zwischen der Anode und Kathode der Leiterplatte
10: Anisotroper leitfähiger Klebstoff ACP
11: Elektrodenschweißplatte der elektronischen Leiterplatte
12: Gespritzte elektronische Leiterplatte
13: Versilberte Schicht
14: Verkupferte Schicht
15: Epoxidharz-Pulverteilchen
16: DX20C wärmehärtender Isolierklebstoff
17: T15 elektronische Leiterplatte mit keramischem Substrat
18: Au/Ag Kontaktschnittstelle
19: 3014 LED-Flip-Chip
20: Elektronisches Element
21: Partiell vergrößerte Ansicht der Metallelektrode A des elektronischen Elements

Ausführliche Ausführungsformen
Im Zusammenhang mit Figuren wird die vorliegende Erfindung im Folgenden näher erläutert, damit das Ziel, die technischen Lösungen und die Vorteile der vorliegenden Erfindung klarer werden.
Eine leitfähige Klebstruktur des Festkörperkristalls des LED-Flip-Chips in der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, umfassend einen LED-Flip-Chip und eine elektronische Leiterplatte, wobei an der unteren Oberfläche des LED-Flip-Chips eine LED-Flip-Chip-Kathode, eine LED-Flip-Chip-Nichtmetallbereich und eine Anode des LED-Flip-Chips von links nach rechts nacheinander angeordnet sind, und wobei an der oberen Oberfläche der elektronischen Leiterplatte eine Leiterplatte-Kathode, ein Leiterplatte-Nichtmetallbereich und eine Leiterplatte-Anode von links nach rechts nacheinander angeordnet sind, und wobei der LED-Flip-Chip und die elektronische Leiterplatte durch einen zwischen dem LED-Flip-Chip-Nichtmetallbereich und dem Leiterplatte-Nichtmetallbereich geklebten wärmehärtenden Festkörperkristall-Isolierklebstoff fest miteinander verbunden sind, und wobei die Anode und Kathode des LED-Flip-Chips jeweils mit der Anode und Kathode der elektronischen Leiterplatte eine unmittelbare leitfähige Metall-Metall-Kontakt-Verbindung herstellen. Der wärmehärtende Festkörperkristall-Isolierklebstoff ist eines unter Phenolaldehyd-, Amino-, Epoxy-, Urethan-, ungesättigtem Polyester, organischem Silikon-, Acrylharz oder ein obiges Material ist ein wärmehärtender Festkörperkristall-Isolierklebstoff mit modifizierter Matrix. Die Oberfläche der Metallelektrodenschweißplatte auf der elektronischen Leiterplatte ist eine raue Oberfläche.
Leiteprinzip der vorliegenden Ausführungsform:
Die Oberflächenrauhigkeit des metallischen Materials wird durch eine Mikrorauhigkeit, eine Makrorauhigkeit, eine Textur oder eine durch Defekte oder Kratzer ausgebildete raue Oberfläche oder Punkt dargestellt. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Oberfläche der metallischen Elektrodenschweißplatte der elektronischen Leiterplatte zu einer rauen Oberfläche optimiert. Die durch die raue Oberfläche ausgebildeten raue Ebene oder Punkt bildet unter Wirkung des wärmehärtenden Festkörperkristall-Isolierklebstoffs ein leitendes Festkörperkristallkleben mit der Oberfläche der metallischen Elektrode des LED-Flip-Chips mit einer relativ kleinen durchschnittlichen Rauhigkeit. Nach Erwärmen und Härten schrumpft das Volumen des wärmehärtenden Festkörperkristall-Isolierklebstoffs, so dass die Metallelektrode der elektronischen Leiterplatte und die Metallelektrode des LED-Flip-Chips eine berührende leitende Metall-Metall-Verbindung realisieren. (Siehe 2, 4 und 7).
Der wärmehärtende Isolierklebstoff ist ein niedermolekulares Polymer oder Vorpolymer, durch Erwärmen oder Zugeben eines Härtungsmittels oder unter den beiden Bedingungen wird er zu einem nicht zu schmelzenden und unlöslichen Kleber mit einer Netzwerkstruktur. Die Eigenschaft liegt darin, dass beim Aufstreichen des Klebstoffs die Klebstoffflüssigkeit leicht zerstreuen und infiltrieren kann und der Klebstoff nach dem Härten eine gute Haftfestigkeit, Zähigkeit, Kriechbeständigkeit und Hitzebeständigkeit hat. Aber der wärmehärtende Harzklebstoff kann beim Härten leicht eine Volumenschwindung und eine innere Spannung haben, so dass die Klebfestigkeit verringert wird, dabei kann es dadurch verbessert werden, dass ein Modifikator im wärmehärtenden Polymerkelbstoff zugegeben wird. Die wichtigsten Sorten des wärmehärtenden Harzklebstoffs enthalte Phenolaldehyd, Aminogruppe, Epoxy, Polyurethan, ungesättigten Polyester, organische Silikon, Acrylsäure und dergleichen.
In der Elektronikindustrie verwendet der häufig benutzte wärmehärtende Isolierklebstoff das Epoxidharz und modifiziertes Epoxidharz, das Acrylharz und modifiziertes Acrylharz, modifiziertes Polyurethan, modifiziertes organisches Silikon und anderes Kunstharz als Grundmaterial.
Die Beziehung zwischen der Oberflächenrauheit der Metallelektrode-Schweißplatte und den elektrischen Parametern des LED-Flip-Chips: in der vorliegenden Ausführungsform ist die Beziehung zwischen der durchschnittlichen Oberflächenrauheit der Metallelektrode-Schweißplatte und den elektrischen Parametern der vorliegenden Ausführungsform wie folgt: je höher die durchschnittliche Oberflächenrauheit der Metallschweißplatte in den Konstantstrombedingungen ist, desto kleiner ist der Wert der Betriebsspannung des LED-Flip-Chips.
In unserem Vergleichsexperiment. An einer Metallschweißplatte mit einer durchschnittlichen Oberflächenrauheit Ra von 0,0141 µm (siehe Tabelle 1) und einer Metallschweißplatte mit einer durchschnittlichen Oberflächenrauheit Ra von 0,5103 µm (siehe Tabelle 2) wird nach dem leitenden Klebverfahren mit Festkörperkristall der vorliegenden Ausführungsform jeweils ein SIRIUS-KIK 3014 LED-Flip-Chip von ELEC-TECH INTERNATIONAL auf eine leitende Weise des Festkörperkristalls geklebt. In einer Bedingung mit dem Betriebsstrom von 150 mA hat die gemessene Betriebsspannung bei einer durchschnittlichen Oberflächenrauheit Ra von 0,0141 µm einen Bereich von 3,0-3,2 V und bei einer durchschnittlichen Oberflächenrauheit Ra von 0,5103 µm einen Bereich von 2,8-3,0 V.

Prüfbericht der Analyse und Detektion der Materialoberfläche der vorliegenden Ausführungsform Tabelle 1 Rauhigkeit Ra (µm) (Probe siehe Figur 13):

Probe	Messpunkt 1	Messpunkt 2	Messpunkt 3	Messpunkt 4	Messpunkt 5	Durchschnittlich
Oberflächenrauhigkeit der versilberten Schweißplatte der speziell hergestellten versilberten Versuchsplatte mit Aluminiumsubstrat	0. 0136	0. 0124	0. 0165	0. 0139	0. 0139	0. 0141

Tabelle 2 Rauhigkeit Ra (µm) (Probe siehe Figur 14):

Probe	Messpunkt 1	Messpunkt 2	Messpunkt 3	Messpunkt 4	Messpunkt 5	Durchschnittlich
Sedimentationssilbere iterplatte mit keramischem Substrat	0. 5167	0.4653	0.4628	0.5382	0.5685	0.5103

Die Beziehung zwischen der Ebenheit der Metallelektrodenschweißplatte und der Leitfähigkeit:
In der vorliegenden Ausführungsform bilden die Anode-Schweißplatte und die Kathode-Schweißplatte der Metallelektrode auf der elektronischen Leiterplatte eine Ebene aus, die Oberflächenebenheit (oder Planierungsgrad) der Ebene stellt ebenfalls einen wichtigen Faktor dar, der die Leitfähigkeit der vorliegenden Ausführungsform beeinflusst. Nach dem Leiteprinzip der vorliegenden Ausführungsform besteht eine Regel: je größer die Kontaktfläche zwischen der Metallelektrodenschweißplatte auf der elektronischen Leiterplatte und der Metallelektrode des LED-Flip-Chips, desto besser ist die Leiteeffizienz. Die Anode-Schweißplatte und die Kathode-Schweißplatte der Metallelektrode auf der elektronischen Leiterplatte bilden eine Ebene aus, welche eine hervorragende Ebenheit (oder Planierungsgrad) hat, dadurch kann es vollständig gewährleistet werden, dass zwischen der Metallelektrode des LED-Flip-Chips und der Metallelektrode-Schweißplatte auf der elektronischen Leiterplatte eine berührende leitende Metall-Metall-Kontaktfläche realisiert wird, aufgrund dessen ist eine gute Ebenheit (oder Planierungsgrad) förderlich für eine hervorragende Leitfähigkeit der vorliegenden Ausführungsform, umgekehrte eine relativ schlechte Ebenheit (oder Planierungsgrad) wird die berührende leitende Metall-Metall-Kontaktfläche nach dem Festkörperkristall verringern, dadurch wird die Leitfähigkeit der vorliegenden Ausführungsform beeinträchtigt (siehe 9).
Wärmemanagementanalyse der vorliegenden Ausführungsform (siehe 12):
Materialdaten:
Strukturelle Größe des SIRIUS-KIK 3014 LED-Flip-Chips 19 von ELEC-TECH INTERNATIONAL:
Größe der Au-Elektrode (Anode oder Kathode): Länge 272µm*Breite 294µm, Größe des Nichtmetallbereichs des Spalts zwischen den beiden Elektroden: Spalt 150µm*Breite 294µm.
Gesamtlänge 780µm*Gesamtbreite 380µm des 3014-Chips
T15 elektronische Leiterplatte 17 mit keramischem Substrat:
Größe des Spalts zwischen der Anode und Kathode der Leiterplatte: 0,25 mm,
Dicke der gesinterten Silberschicht der Elektrodenschweißplatte (Anode oder Kathode): 10-12µm. Beim Berechnen wird ein Mittelwert von 11µm verwendet.
(Die Daten werden durch Shanghai TSY Neue Materialien Technik GmbH bereitgestellt)
Technische Parameter von ECC0B0ND DX20C wärmehärtendem Isolierklebstoff 16: Widerstandkoeffizient der Oberfläche: 3,5E14 ohms
Widerstandkoeffizient des Volumens: 1,2E15ohms
Wärmeleitkoeffizient 0,9W/m.K
Aushärtungsbedinung150°C-160°C, 90 Minuten
Die Daten basieren auf den durch den Händler von ECC0B0ND DX20C - Reeder Elektromechanik (Shenzhen) GmbH bereitgestellten Daten)
Wärmemanagementanalyse der Lösung des 3014-Chips:
Der 3014-LED-Flip-Chip 19 generiert die Wärmequelle Q, im Wesentlichen kann Q in drei hauptsächliche Wärmübertragungswege - Q1, Q2, Q3 - aufgeteilt werden.
Die Wärmübertragungsschnittstelle von Q1 und Q1 ist die Au-Ag-Kontaktschnittstelle 18, dabei besteht annähernd Q1≈Q2.
Wärmübertragungsweg von Q3, Wärmeübertragungsmedium von Q3 ist ECC0B0ND DX20C wärmehärtender Isolierklebstoff 16, der Wärmeleitkoeffizient des Klebstoffs beträgt 0,9W/mK, aufgrund dessen bildet die Stelle einen Hilfsweg der Wärmübertragung des 3014 LED-Flip-Chips 19 aus. Es sollte ergänzt werden, dass im Wärmeübertragungsweg von Q3 ein Teil der Wärme in die Richtung einer durch den DX-20C wärmehärtenden Isolierklebstoff 16 und die Ag Elektrodenschweißplatte auf der T15 elektronischen Leiterplatte 17 mit einem keramischen Substrat ausgebildeten Klebstoff-Aug-Schnittstelle übertragen, der Wärmeübertragungsweg des Teils der Wärme ist Q3→ DX20C→ Ag Schweißplatte → Keramiksubstratplatte. Da der Wärmeleitkoeffizient von Ag 421,5W/mK beträgt und 468-fach wie der Wärmeleitkoeffizient des DX20C wärmehärtenden Isolierklebstoffs 16 ist, ist die Wärmeableitungsrate durch den Weg höher als die des Wärmeübertagungsweg von Q3→ DX20C → Keramiksubstratplatte.
Aufgrund dessen besteht Folgendes: Wärmübertragungsrate Q1 oder Q2 > Q3→ DX20C → Keramiksubstratplatte > Q3.
Berechnen des Wärmewiderstands des Isolierklebstoffs:
Wärmewiderstand von DX20C wärmehärtendem Isolierklebstoff: $Rj = d/ (λ * S)$
Fläche des Nichtmetallbereichs von 3014-Chip: S=0,25mm*380um = 0,25*10-3 * 380*10-6 =95*10-9 m2
Dicke der Silberschicht der T15 gesinterten Silberleiterplatte aus Keramik beträgt 10-12um. Dabei wird ein folgender Wert genommen: d = 11um =11*10-6 m.
λ =0,9W/mK
Dann besteht: Rj = d/(λ*S)
=11*10-6/(0,9*95*10-9)
=1,29 *10Λ2 °C/W
Aufgrund dessen beträgt der Wärmewiderstand Rj des Isolierklebstoffs in der vorliegenden Ausführungsform 129°C/W.
Wärmewiderstand des 3014-Chips und der T15 Leiterplatte mit keramischem Substrat: Der 3014-Chips und die Elektrodenschweißplatte auf der T15 Leiterplatte mit keramischem Substrat bilden einen Festkörperkristallkontakt, welcher ein Metall (Au)-Metall (Ag)-Kontakt ist, aufgrund dessen ist es eine Wärmeübertragung mit hoher Wärmeleitfähigkeit.
Analyse durch das Flächenverhältnis des Wärmübertragungswegs:
Gesamtfläche der Goldschweißplatte des Chips: 2(272um*294um) =15,99*10Λ4um2, Deckfläche des Isolierklebstoffs beträgt ungefähr: 0,25mm*380um =0,25*10Λ3*380 =9,5*10Λ4 um2,
das Verhältnis zwischen der Gesamtfläche der Metallelektrode und der Deckfläche des Isolierklebstoffs = (2*15,99*10Λ4) / 9,5*10Λ4 = 3,37:1, nämlich ist die Metallfläche der Elektrode des LED-Chips fast 3,5-fach wie die Fläche des Nichtmetallbereichs.
Durch die obige Berechnung und Analyse kann es herausgefunden werden, dass der Hauptweg der Wärmübertragung der vorliegenden Ausführungsform berührende Metall-Metall-Wärmübertragung ist, was zu hohen Wärmübertragungen gehört. Aufgrund dessen hat die Lösung eine hervorragende Leitfähigkeit.
Die vorliegende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt weiter ein Montageverfahren der leitfähigen Klebstruktur des Festkörperkristalls des LED-Flip-Chips mit einfachem Prozess, weinigen Betätigungsschritten, niedrigem Betriebsmitteleinsatz, niedrigen Herstellungs- und Verarbeitungskosten und guter Produktionseffizienz zur Verfügung, mit dem eine massive automatische Herstellung einfach realisiert werden kann. Vorrichtung: 3201 Festkörperkristallgerät von HAN'S Laser, LED-2A LED photoelektrischer Ofen von Yihexing Mechanische Anlagen GmbH Shenzhen. Elektronische Leiterplatte: T15 keramische elektronische Leiterplatte von Shanghai TSY Neue Materialien Technik GmbH.
Stromversorgung: HSPY-200-01 digitale Konstantstromquelle von Hanshengpuyuan Beijing.
Wärmehärtender Festkörperkristall-Isolierklebstoff: ECC0B0ND DX20C. LED-Flip-Chip: SIRIUS-KIK 3014 LED-Flip-Chip von ELEC-TECH INTERNATIONAL.
Ein Montageverfahren der leitfähigen Klebstruktur des Festkörperkristalls des LED-Flip-Chips umfasst folgende Schritte:

(1) An der automatischen Kristallhärtungsmaschine wird wärmehärtender Festkörperkristall-Isolierklebstoff im Mittelpositionsbereich des zwischen der Anode und Kathode der Leiterplatte befindlichen Nichtmetallbereichs zwischen dem Leiterplatte-Anode-Bereich und dem Leiterplatte-Kathode-Bereich auf der elektronischen Leiterplatte gepunktet;
(2) Dann wird ein leitendes Kleben des Festkörperkristalls für den LED-Flip-Chip und die elektronische Leiterplatte durchgeführt, darüber hinaus werden beide Mittelpositionsbereiche des Nichtmetallbereichs zwischen der Anode und Kathode des LED-Flip-Chips und des Nichtmetallbereichs zwischen der Anode und Kathode der Leiterplatte überlappt;
(3)Unter einer Bedingung von 150°C/90 Minuten wird die Komponente nach Überlappen erwärmt; nach Kühlen schrumpft das Volumen des wärmehärtenden Festkörperkristall-Isolierklebstoffs, so dass der Anode-Bereich des LED-Flip-Chips und der Anode-Bereich der Leiterplatte sowie der Kathode-Bereich des LED-Flip-Chips und der Kathode-Bereich der Leiterplatte eine berührende leitende Metall-Metall-Verbindung realisieren, dadurch wird ein typische Ausführungsform des vorliegenden Patents abgeschlossen (siehe 4 und 7).

Beispielhafte Erläuterung anderer Ausführungsformen:
In der Produktion bestehen verschiedene Umstände der elektronischen Leiterplatte, was dazu führt, dass der wärmehärtende Festkörperkristall-Isolierklebstoff im vorliegenden Patent verschiedene Zustände hat.
Beispiel 1: 5 zeigt eine strukturelle Draufsicht der elektronischen Leiterplatte mit nicht gespritzter Oberfläche. Wenn in 5 ein wärmehärtender Festkörperkristall-Isolierklebstoffs 2 mit niedriger Viskosität zum leitenden Kleben des Festkörperkristalls verwendet wird, hat der wärmehärtende Festkörperkristall-Isolierklebstoffs 2 mit niedriger Viskosität nach Erwärmen eine bessere Verteilbarkeit, dann wird eine Struktur gemäß 4 auftreten (siehe 4 und 7).
Beispiel 2: Auf der Grundlage des Beispiels 1 wird die 5 durch die 6 ersetzt (strukturelle Draufsicht der elektronischen Leiterplatte mit gespritzter Oberfläche), wenn andere Bedingungen unverändert bleiben, wird die Struktur gemäß 2 auftreten (siehe 2).
Beispiel 3: Unter Druck und Wärme hat der wärmehärtende Festkörperkristall-Isolierklebstoffs 2 mit niedriger Viskosität eine gute Verteilbarkeit und filmbildende Eigenschaften, nach Aushärten wird ein Klebstofffilm im Spaltabschnitt an der Metall-Metall-Kontaktschnittstelle ausgebildet, dabei hängt die Größe der ausgebildeten Fläche von dem Befeuchtungsgrad der Klebstoff-Festkörper-Schnittstelle, dem Druck beim Kristallhärten und der Temperatur während des erwärmenden Härtungsprozesses und anderen Faktoren ab. Der im Spaltabschnitt an der Metall-Metall-Kontaktschnittstelle ausgebildete Klebstofffilm hat folgende Vorteile: die Luft im Spalt zwischen den Schnittstellen kann abgelassen werden, dadurch kann der Einfluss der Luft auf den Wärmeausdehnungskoeffizienten des geklebten Körpers wirksam gelöst werden, somit kann die Erosion der Luft für das Metall an der Oberfläche gesperrt werden, um die Leitfähigkeit und die Ablösbeständigkeit des Festkörperkristallklebens zu verbessern, darüber hinaus kann die Wärmeableitungsfläche vergrößert werden (siehe 4 und 7).
Beispiel 4: der wärmehärtende Festkörperkristall-Isolierklebstoffs 2 mit hoher Viskosität hat eine hohe Viskosität, besteht ein hoher Befeuchtungsgrad an der Flüssigkeits-Festkörper-Schnittstelle, unter Druck und Wärme hat der eine schlechte Verteilbarkeit, die nach dem Härten ausgebildete Struktur und Zustand sind wie in 2 dargestellt (siehe 2).
Beispiel 5: wenn das zu klebende Objekt des wärmehärtenden Festkörperkristall-Isolierklebstoffs 2 zum elektronischen Element 20 variiert, haben die durch die Leiterplatte-Elektrodenschweißplatte 11 auf der elektronischen Leiterplatte ausgebildete Metallelektrodenoberfläche und die durch die Metallelektrode 21 des elektronischen Elements 20 ausgebildete Metallelektrodenoberfläche jeweils eine höhere Ebenheit, darüber hinaus besteht mindestens eine raue Oberfläche, 8 zeigt eine schematische Strukturansicht unter diesem Umstand 8 (siehe 8).
Das vorliegende Patent hat noch viele Änderungen, wie Mikrorauhigkeit der Oberfläche, Makrorauhigkeit, Änderung der Textur, Änderung der Metallelektrode des Chips und Änderung der Form der Metallschweißplatte (z.B. eine Änderung gemäß 10) usw. Weitere Ausschachtung und Verwendungsaussicht dieses Patents. Die weitere Ausschachtung des Patents liegt in der Verbesserung für den wärmehärtenden Festkörperkristall-Isolierklebstoff, die Verbesserungsrichtung liegt in Folgenden: Heiz- und Härtungstemperatur bei 120°C, Hochtemperaturbeständigkeit, annähernder Wärmeausdehnungskoeffizient der Nichteisenmetalle (z.B. Kupfer, Silber, Gold, Aluminium), gute Verteilbarkeit des Klebstoffs, gute Ablösbeständigkeit und gute Zähigkeit. Die Verwendung wird sich in die Richtung der allgemeinen elektronischen Elemente entwickeln.
Oben wird nur eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung offenbart, darauf kann der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränkt werden. Aufgrund dessen sollen alle aufgrund der Ansprüche der vorliegenden Erfindung durchgeführten äquivalenten Änderungen als vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung gedeckt angesehen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Forschungs- und Anwendungszustand des anisotropen leitfähigen Klebstoffs“, Hao Xiang, Liming Zeng, Chuanqun Hu, Technische Universität Wuhan, Materials Science and Engineering [0004]

Claims

Leitfähige Klebstruktur des Festkörperkristalls des LED-Flip-Chips, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen LED -Flip-Chip und eine elektronische Leiterplatte umfasst, wobei an der unteren Oberfläche des LED-Flip-Chips eine LED-Flip-Chip-Kathode, eine LED-Flip-Chip-Nichtmetallbereich und eine Anode des LED-Flip-Chips von links nach rechts nacheinander angeordnet sind, und wobei an der oberen Oberfläche der elektronischen Leiterplatte eine Leiterplatte-Kathode, ein Leiterplatte-Nichtmetallbereich und eine Leiterplatte-Anode von links nach rechts nacheinander angeordnet sind, und wobei der LED-Flip-Chip und die elektronische Leiterplatte durch einen zwischen dem LED-Flip-Chip-Nichtmetallbereich und dem Leiterplatte-Nichtmetallbereich geklebten wärmehärtenden Festkörperkristall-Isolierklebstoff fest miteinander verbunden sind, und wobei die Anode und Kathode des LED-Flip-Chips jeweils mit der Anode und Kathode der elektronischen Leiterplatte eine unmittelbare leitfähige Metall-Metall-Kontakt-Verbindung herstellen.
Leitfähige Klebstruktur des Festkörperkristalls des LED-Flip-Chips nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmehärtende Festkörperkristall-Isolierklebstoff eines unter Phenolaldehyd-, Amino-, Epoxy-, Urethan-, ungesättigtem Polyester-, organischem Silikon-, Acrylharz ist oder ein obiges Material ein wärmehärtender Festkörperkristall-Isolierklebstoff mit modifizierter Matrix ist.
Leitfähige Klebstruktur des Festkörperkristalls des LED-Flip-Chips nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Metallelektrodenschweißplatte auf der elektronischen Leiterplatte eine raue Oberfläche ist.
Montageverfahren der leitfähigen Klebstruktur des Festkörperkristalls des LED-Flip-Chips nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte umfasst: (1)An der automatischen Kristallhärtungsmaschine wird wärmehärtender Festkörperkristall-Isolierklebstoff im Mittelpositionsbereich des zwischen der Anode und Kathode der Leiterplatte befindlichen Nichtmetallbereichs zwischen dem Leiterplatte-Anode-Bereich und dem Leiterplatte-Kathode-Bereich auf der elektronischen Leiterplatte gepunktet; (2)Dann wird ein leitendes Kleben des Festkörperkristalls für den LED-Flip-Chip und die elektronische Leiterplatte durchgeführt, darüber hinaus werden beide Mittelpositionsbereiche des Nichtmetallbereichs zwischen der Anode und Kathode des LED-Flip-Chips und des Nichtmetallbereichs zwischen der Anode und Kathode der Leiterplatte überlappt; (3)Die Komponente nach Überlappen wird erwärmt, nach Kühlen schrumpft das Volumen des wärmehärtenden Festkörperkristall-Isolierklebstoffs, so dass der Anode-Bereich des LED-Flip-Chips und der Anode-Bereich der Leiterplatte sowie der Kathode-Bereich des LED-Flip-Chips und der Kathode-Bereich der Leiterplatte eine berührende leitende Metall-Metall-Verbindung realisieren.
Montageverfahren der leitfähigen Klebstruktur des Festkörperkristalls des LED-Flip-Chips nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt 3 die Heiztemperatur 150°C und die Zeit 90 Minuten beträgt.