DE4221564A1 - Verfahren zur Herstellung einer Lötverbindung zwischen Chips und flächigen Kupferteilen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Lötverbindung zwischen Chips und flächigen Kupferteilen

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DE4221564A1
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Uwe Hildebrandt
Clemens Scherer
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Description

Verfahren zur Herstellung einer Lötverbindung zwischen Chips und flächigen Kupferteilen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lötverbindung zwischen elektronischen Bauelemen­ ten bzw. Chips und flächigen Kupferteilen unter Einhal­ tung enger Positioniertoleranzen, mittels dem insbeson­ dere LED Zeilen (Leuchtdiodenzeilen) für Zeichengenera­ toren zum Einsatz in Kopiergeräten hergestellt werden.
Zur Erzielung einer hohen Qualität eines Zeichengenera­ tors müssen bei dessen Herstellung entsprechend enge Positioniertoleranzen eingehalten werden. Die in diesem Fall zu Druckzwecken eingesetzten Lichtemittierenden Dioden (LED-Chip), die zeilenförmig auf Kupfermodule aufgebracht werden, müssen demnach hochgenau gegenein­ ander ausgerichtet sein und dürfen durch einen Klebe- bzw. Lötvorgang, der sie mit einem Kupfermodul verbin­ det, in ihrer Positionierung nicht verändert werden.
Es sind Verfahren zur Herstellung von LED Zeilen be­ kannt, bei denen beispielsweise die LED Chips mit ihrer aktiven Seite nach unten auf einem Hilfsträger positio­ niert sind, mittels dieses Hilfsträgers auf das eigent­ liche Modul den Metallträger aufgesetzt und positio­ niert werden und unmittelbar danach mit diesem verlötet werden. Da bei derartigen Lötverbindungen jedoch sehr gegensätzliche Verbindungspartner zusammengefügt werden müssen, kommt es regelmäßig zu Dejustierungen. Zum ei­ nen wird ein von den äußeren Abmessungen relativ klei­ ner Chip auf ein zumindest flächig ausgebildetes Kup­ ferteil aufgebracht. Zum anderen unterscheiden sich die Materialeigenschaften in der Regel stark. In bezug auf die Wärmeleitfähigkeit weist Kupfer einen sehr viel größeren Wert auf, als das Material des LED-Chips (z. B. Silicium). Darüber hinaus können die Massen der ge­ genseitig zur positionierenden und zur fixierenden Teile sehr unterschiedlich sein.
Bekannte Verfahren verwenden in Lötanlagen sog. Lötvor­ richtungen mit Justiervorrichtungen. Diese relativ auf­ wendigen Konstruktionen sind ebenfalls mit einer nicht unwesentlichen Gesamtmasse verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Lötverbindung zu liefern, mittels dem elektronische Bauelemente wie LED-Chips auf flächi­ ge Kupferträger bei hochgenauer gegenseitiger Positio­ nierung mittels einer Lötverbindung zu befestigen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß LED- Chips mittels eines Lötverfahrens hochgenau auf einem Kupferträger positionier- und fixierbar sind, wenn das mit Lot beschichtete Kupferteil auf ca. 200 c unterhalb der Schmelztemperatur des Lotes aufgewärmt wird, um Spannungen möglichst abzubauen, der LED-Chip geringfü­ gig oberhalb der Einbaustelle und ohne Kontakt zu die­ ser positioniert wird, das Aufschmelzen des Lotes durch eine sehr kurze Temperaturerhöhung über dessen Schmelz­ punkt hinaus geschieht, wobei die Wärmezufuhr gezielt auf die Verbindungsstelle gerichtet ist und die Verbin­ dungszone mit den zu verbindenden Teilen nach dem Ab­ senken und Positionieren des LED-Chips im flüssigen Lot durch gezieltes Abkühlen auf einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Lotes gebracht wird. Dabei ist im wesentlichen beim eigentlichen Lotvorgang nur die Temperaturdifferenz zu überbrücken, die zwischen der Löttemperatur und der Vorwärmtemperatur vorhanden ist. Die relativ kurzzeitige geringe Temperaturerhöhung, die auf die Verbindungszone ausgerichtet ist, verhindert eine unkontrollierte Wärmeabfuhr über den gut wärmelei­ tenden Kupferträger, der außerdem im Verhältnis zum LED-Chip eine sehr große Masse aufweist.
Ein gezielter Wärmestrom zur Temperaturerhöhung läßt sich durch einen Heizwiderstand unmittelbar unterhalb des Kupferteiles bzw. der Verbindungszone oder durch die Verwendung des Kupferteiles als Heizwiderstand selbst erreichen. In beiden Fällen wird zur Erwärmung ein kurzzeitiger Stromstroß durch den Heizwiderstand geschickt.
Eine sehr konzentrierte und zielgerichtete Wärmequelle stellt eine induktive Heizung dar, die mittels Hochfre­ quenz betrieben wird. Hierbei kann eine Spule verwendet werden, die mit Hochfrequenz gespeist wird.
Der Einsatz eines Lasers als eine Wärmequelle mit ge­ richteter Wärmeeinbringung bietet besondere Vorteile. Die berührungslos wirkende Wärmequelle kann die Verbin­ dungszone sehr gezielt aufheizen, wobei die hohe Wärme­ leitfähigkeit des Kupferteiles und mit Einschränkung auch die des Lotes für nachgeschaltete Wärmeleitung im Kupferträger sorgen.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß zur kurzzeitigen Wärmeeinbringung und zum abschlie­ ßenden Kühlen ein Peltierelement eingesetzt wird. Die­ ses auf dem thermoelektrischen Effekt beruhende Ele­ ment, das in der Regel nur zu Kühlzwecken eingesetzt wird, kann in beiden Richtungen, also als Wärmequelle und als Wärmesenke dienen. Nachdem Peltierelemente hin­ tereinander schaltbar sind, kann ihre auf ein Element bezogene Temperaturdifferenz von 15°C auch beispiels­ weise auf 30°C oder entsprechend weitere Stufen erwei­ tert werden. Von der auf 20° unterhalb der Schmelztem­ peratur unterhalb des Lotes vorgesehenen Vorwärmtempe­ ratur kann demnach unter Einsatz von zwei Peltierele­ menten die Schmelztemperatur überschritten werden. Dies geschieht mittels konzentriertem und gerichtetem Wärme­ fluß, wobei das Peltierelement nach Möglichkeit Kontakt mit dem Kupferteil haben sollte. Ein Peltierelement ist in der Regel aus Kupfer und Keramik aufgebaut.
Im folgenden wird ein schematisches Ausführungsbeispiel beschrieben:
Ein Kupferträger mit den Abmaßen von beispielsweise 5× 20×0,8-1 mm (Breite, Länge, Höhe) ist mit Lot be­ schichtet. Auf diesen Kupferträger sollen 5×1×0,6 mm große LED-Chips aufgelötet werden, um einen Zeichen­ generator herzustellen. Das zunächst vorgewärmte Kup­ fermodul wird auf eine Temperatur von ca. 20°C unter­ halb der Schmelztemperatur des Lotes aufgeheizt. Der LED-Chip wird dicht oberhalb seines Einbauplatzes bzw. der Verbindungszone ohne Kontakt zum Lot positioniert. Das Aufschmelzen des Lotes durch kurze Temperaturerhö­ hung über den Schmelzpunkt hinaus geschieht durch den Einsatz eines Lasers, der seitwärts auf das Lot gerich­ tet ist. Nach dem Verflüssigen des Lotes wird der LED- Chip abgesenkt und hochgenau positioniert. Durch Abküh­ len des Lotes wird die feste Lotverbindung erzeugt.
Bei dem beschriebenen Verfahren werden die unterschied­ lichen Materialeigenschaften und Größenordnungen der beiden Verbindungspartner gut beherrscht. Das Zusatzma­ terial, in der Regel ein Silberlot, kann auf dem Kup­ ferteil oder auf beiden zu verbindenden Teilen vorhan­ den sein. Die abschließende Kühlung der Verbindungszone und deren Umgebung wird in bestimmten Fällen durch die gute Wärmeleitfähigkeit des Kupferteiles in diesem Fall in seitliche Richtungen von der Verbindungszone weg ge­ währleistet.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung einer Lötverbindung zwi­ schen Chips und flächigen Kupferteilen unter Ein­ haltung enger Positioniertoleranzen, insbesondere zur Montage von LED Chips auf Kupfermodulen zur Herstellung von LED Zeilen für Zeichengeneratoren, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • - Vorwärmen des mit Lot beschichteten Kupferteiles auf ca. 20°C unterhalb der Schmelztemperatur des Lotes,
  • - Positionierung des Chips dicht oberhalb der Einbau­ stelle,
  • - Aufschmelzen des Lotes durch kurze Temperaturerhö­ hung über dessen Schmelztemperatur hinaus durch kurzzeitige Wärmezufuhr mittels einer Wärmequelle,
  • - Absenkung und Positionierung des Chips in das flüs­ sige Lot und
  • - Abkühlung des Lotes zur Erzeugung einer festen Lot­ verbindung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle mittels Widerstandserwärmung betrieben wird, wobei sich ein Heizwiderstand un­ mittelbar unterhalb des Kupferteiles befindet oder das Kupferteil selbst den Heizwiderstand bildet und eine kurzzeitige Erwärmung jeweils durch einen de­ finierten Stromstoß erzielbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine induktive Wärmequelle eingesetzt wird, die mittels Hochfrequenz betrieben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmequelle ein Laser eingesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Peltierelement zur kurzzeitigen Wärmeein­ bringung, zum abschließenden Kühlen oder für beide Vorgänge eingesetzt wird, wobei das Peltierelement jeweils unterhalb des Kupferteiles plaziert ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Peltierelemente zur Erweiterung des Temperaturbereiches eingesetzt werden.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19613236A1 (de) * 1996-04-02 1997-10-09 Coherent Adlas Gmbh & Co Kg Modul mit befestigter Komponente und Verfahren zum Befestigen einer Komponente
EP1463391A1 (de) * 2003-03-27 2004-09-29 Valeo Vision Verfahren zur Befestigung einer Leistungsleuchtdiode an einem Kühlkörper und Signaleinrichtung mit solcher Leuchtdiode
DE19512592B4 (de) * 1995-04-04 2007-10-31 Saurer Gmbh & Co. Kg Kreuzspulen herstellende Textilmaschine
DE102009054553A1 (de) * 2009-12-11 2011-06-16 Hauni Maschinenbau Ag Formatkühlun für eine Filterstrangmaschine
WO2014067784A1 (de) * 2012-10-30 2014-05-08 Osram Gmbh Verfahren zum herstellen eines led-moduls mit kühlkörper
CN111698840A (zh) * 2020-05-08 2020-09-22 南昌欧菲显示科技有限公司 发光模组及其制造方法与电子设备

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19512592B4 (de) * 1995-04-04 2007-10-31 Saurer Gmbh & Co. Kg Kreuzspulen herstellende Textilmaschine
DE19613236A1 (de) * 1996-04-02 1997-10-09 Coherent Adlas Gmbh & Co Kg Modul mit befestigter Komponente und Verfahren zum Befestigen einer Komponente
US5930600A (en) * 1996-04-02 1999-07-27 Coherent, Inc. Diode-laser module with a bonded component and method for bonding same
EP1463391A1 (de) * 2003-03-27 2004-09-29 Valeo Vision Verfahren zur Befestigung einer Leistungsleuchtdiode an einem Kühlkörper und Signaleinrichtung mit solcher Leuchtdiode
FR2853200A1 (fr) * 2003-03-27 2004-10-01 Valeo Vision Procede de fixation d'une diode electroluminescente de puissance sur un radiateur, et dispositif de signalisation comportant une telle diode.
US7210833B2 (en) 2003-03-27 2007-05-01 Valeo Vision Method of fixing a power light-emitting diode on a radiator, and a signalling device comprising such a diode
DE102009054553A1 (de) * 2009-12-11 2011-06-16 Hauni Maschinenbau Ag Formatkühlun für eine Filterstrangmaschine
DE102009054553A8 (de) * 2009-12-11 2011-11-10 Hauni Maschinenbau Ag Formatkühlung für eine Filterstrangmaschine
WO2014067784A1 (de) * 2012-10-30 2014-05-08 Osram Gmbh Verfahren zum herstellen eines led-moduls mit kühlkörper
CN111698840A (zh) * 2020-05-08 2020-09-22 南昌欧菲显示科技有限公司 发光模组及其制造方法与电子设备

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