TWI574339B

TWI574339B - 固晶裝置

Info

Publication number: TWI574339B
Application number: TW105109356A
Authority: TW
Inventors: 陳清祺; 陳亮宇; 張心豪; 林冠廷
Original assignee: 國立臺北科技大學
Priority date: 2016-03-25
Filing date: 2016-03-25
Publication date: 2017-03-11
Also published as: TW201735211A

Description

固晶裝置

本發明是有關於一種固晶裝置，特別是指一種供發光二極體於真空狀態下固晶的固晶裝置。

改善發光二極體的散熱效果，一直是本領域技術人員所欲解決的重要課題。發光二極體的散熱問題包含發光二極體材質本身及後續的封裝材料與方法。一般來說，發光二極體的散熱方式主要是由發光二極體晶粒通過固晶層、基板等方式由上而下依序散熱，由此可知，鄰近發光二極體晶粒的固晶層對散熱效果具有決定性的影響。

然而，一般將發光二極體固晶於基板上的固晶層通常具有許多孔隙，該些孔隙所存在阻熱效果良好的空氣，從而降低了發光二極體的散熱效果。

因此，如何於發光二極體的固晶過程中，減少該固晶層的孔隙，以減低該固晶層的阻熱因子，是本領域技術人員所待解決的課題。

因此，本發明之目的，即在提供一種固晶裝置。

於是，本發明固晶裝置適用於將至少一發光二極體封裝於一位於一平台上的固晶基板，包含一腔體、一緩衝體，及一吸氣軸。

該腔體位於該平台上，並包括一圍繞壁，及一貫穿該圍繞壁的第一穿孔，該圍繞壁界定出一具有相反開口的內容室，且該內容室與該第一穿孔連通，該固晶基板位於該內容室內。

該緩衝體界定出一具有相反開口的緩衝空間，設置於該腔體的該圍繞壁上，並使該緩衝空間經由該內容室的開口與該內容室彼此連通。

該吸氣軸包括一吸桿，及一設置於該吸桿一端的吸嘴件，且該吸嘴件具有多個能與該吸桿連通的通孔，其中，該吸氣軸為可抽取地穿設於該緩衝空間及該內容室，且當該吸氣軸為穿設於該內容室時，該吸嘴件為位於該內容室。

本發明之功效在於：固晶時可藉由該第一穿孔將該內容室的空氣抽出，使該內容室呈真空狀態的同時，也將一固晶基板上的接合劑的空氣抽出，以減少該發光二極體晶粒與該固晶基板之間的接合孔隙，而提高其散熱能力，此外，藉由該緩衝體的設置，讓該腔體能更緊密的與該平台貼合，而增加製程的穩定性。

100‧‧‧抽氣裝置

101‧‧‧真空量測計

2‧‧‧固晶裝置

21‧‧‧腔體

222‧‧‧開口

223‧‧‧緩衝空間

23‧‧‧吸氣軸

230‧‧‧通孔

210‧‧‧內容室

211‧‧‧第一穿孔

212‧‧‧第二穿孔

213‧‧‧圍繞壁

214‧‧‧鎖件

215‧‧‧密封環

216‧‧‧開口

217‧‧‧開口

218‧‧‧第一通道部

219‧‧‧第二通道部

22‧‧‧緩衝體

221‧‧‧開口

231‧‧‧吸桿

232‧‧‧吸嘴件

233‧‧‧基體

234‧‧‧固定部

235‧‧‧緩衝環

236‧‧‧頂面

237‧‧‧通氣道

3‧‧‧平台

4‧‧‧基板

5‧‧‧固晶基板

6‧‧‧接合劑

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一立體示意圖，說明本發明固晶裝置的一實施例；圖2是一剖視示意圖，輔助說明圖1該實施例應用於一固晶作業的態樣；及圖3是一立體示意圖，說明該實施例的一吸嘴件的態樣。

參閱圖1與圖2，本發明固晶裝置2之一實施例，包含一腔體21、一設置於該腔體21上的緩衝體22，及一穿設該腔體21與該緩衝體22的吸氣軸23。

該腔體21包括一圍繞壁213、分別位於該圍繞壁213相反兩側且貫穿該圍繞壁213的第一穿孔211與第二穿孔212、一位於該圍繞壁213之相異於該第一穿孔211與該第二穿孔212的表面的鎖件214，及一位於該圍繞壁213底部的密封環215，該圍繞壁213 界定出一具有相反開口216、217的內容室210，且該內容室210與該第一穿孔211及該第二穿孔212相連通。

具體地說，為了讓該第一穿孔211與該第二穿孔212分別便於連接外部的一抽氣裝置100與一真空量測計101，本實施例的該腔體21分別在對應該第一穿孔211與該第二穿孔212處反向延伸出一第一通道部218及一第二通道部219，讓外部裝置易於連接該第一通道部218與該第二通道部219而連通該第一穿孔211及該第二穿孔212。此外，適用於本實施例的該密封環215是使用O形環(O-Ring)為例作說明。

該緩衝體22界定出一具有相反開口221、222的緩衝空間223，將該緩衝體22設置於該腔體21的該圍繞壁213上，並讓該腔體21的開口217相對於緩衝體22的開口221，以使該緩衝空間223經由該內容室210的開口217與該內容室210彼此連通。

具體地說，該緩衝體22為可拆卸地設置於該腔體21上，主要是透過螺絲鎖孔等方式將緩衝體22鎖固並接合於該腔體21上，於本實施例中，該緩衝體22是使用能不規則彎曲與伸縮的真空波紋管(bellow)為例作說明。

該吸氣軸23包括一穿過該緩衝體22的開口221、222與該腔體21的開口216、217，而可抽取地穿設於該緩衝空間223及該內容室210的吸桿231、一設置於該吸桿231一端而位於該內容室210的吸嘴件232，及一設置於該吸嘴件232與該吸桿231之間的緩衝環235。該吸桿231具有一由其頂面236貫穿至底面的通氣道237。

具體地說，配合地參閱圖3，圖3顯示有本實施例的該吸嘴件232，該吸嘴件232具有一基體233、一由該基體233向外延伸的固定部234，及多個形成於該基體233反向於該固定部234的一表面上，且能與該吸桿231的該通氣道237連通的通孔230。其中，該吸嘴件232即是透過該固定部234插固於該吸桿231的該通氣道237內，並將該緩衝環235設置於該固定部234與該吸桿231之間，以令該吸嘴件232可調整的設置於該吸桿231上，其中，適用於本實施例的該緩衝環235是使用O形環(O-Ring)為例作說明。

詳細地說，該吸嘴件232主要是透過具有該等通孔230的表面吸取一基板4，於本實施例中，將該等通孔230設計成陣列排列的態樣，能在該吸嘴件232吸取該基板4時，藉由呈陣列的該等通孔230將吸力平均分散於該基板4上，讓該基板4均勻的受力，能避免如習知單一通孔讓基板4受力集中於中央部份，而使基板4易產生形變的缺點，因此，本發明具有多個通孔230的吸嘴件232適用於吸取大面積且經薄化的基板4。要說明的是，前述的基板4並無特別限制，可以是具有多個發光二極體晶粒的矽晶圓，也可以是具有各別獨立發光二極體晶粒的基板；而該等通孔230的數量、大小與態樣也無特別限制，可依所吸取的基板的不同而設計不同的通孔230，只要能達成讓基板均勻地受力而不易變形即可。

為了清楚的說明使用該固晶裝置2進行發光二極體晶粒的固晶，以下概略地說明相關步驟。

將該固晶裝置2透過該圍繞壁213上的鎖件214鎖固於一固晶機台上(圖未示)上，並透過程式控制來移動該固晶裝置2以進行固晶作業。

首先，於該吸桿231的該頂面236連接一吸氣裝置(圖未示)，讓該吸桿231的該通氣道237氣體往該頂面236流動，以讓該等通孔230具有吸力。

接著，移動該固晶裝置2以讓該吸嘴件232吸取具有發光二極體晶粒的基板4，並將該腔體21的該開口216移動至一平台3上，而將該內容室210罩住位於該平台3上並具有接合劑6的固晶基板5，並藉由位於該圍繞壁213底部的密封環215，使該腔體21與該平台3緊密接合。

隨後，在該第一通道部218連接抽氣裝置100從而將該腔體21的內容室210的氣體經由該第一穿孔211抽出，讓該內容室210呈真空狀態，並輔以在該第二通道部219裝設真空量測計101，以檢測該內容室210的真空程度，其中，將該內容室210抽真空的同時，也會使該接合劑6中的氣泡一併排出，當達到一預定真空度之後，即可將吸取有該基板4的該吸嘴件232往該接合劑6移動，進行固晶作業，當具有發光二極體晶粒的基板4黏著於該固晶基板5上後，即完成固晶，最後，即可進行破真空並取出樣品。

本發明藉由設計該固晶裝置2，讓固晶作業能於真空環境下實行，以此方式進行固晶能先將接合劑6內的空氣排出，並於固晶過程減少空氣的介入，從而有效減少發光二極體晶粒與基板4之間的接合孔隙，使發光二極體熱阻降低，進而提高整體散熱能力。

此外，本發明該固晶裝置2於該腔體21上設置該緩衝體22，能讓該腔體21與非水平的平台3接觸時，藉由該緩衝體22予以彎曲伸縮調整，使該腔體21的底部能與平台3緊密貼合，不會因非水平的平台3而影響內容室210抽真空的作業。再者，若該固晶基板5上的接合劑6的厚度不均勻時，當該基板4往該固晶基板5方向移動進行固晶而接觸厚度不均的接合劑6時，即可藉由在該吸嘴件232的固定部234與該吸桿231之間設置的該緩衝環235，讓該吸嘴件232適時的轉動，以符合不平整的接合劑6，使該基板4緊密的固晶於該固晶基板5上。另外要說明的是，本實施例的該腔體21及該吸嘴件232是以設計成六面方體為例作說明，也就是該腔體21與該平台3接觸的截面呈方形，此方形設計能讓該吸嘴件232吸取更多發光二極體晶粒或讓該基板4設置有更多的發光二極體晶粒，以有效提升整體產量。

綜上所述，本發明固晶裝置2，藉由在該吸嘴件232的基體233表面設置多個通孔230，使該吸嘴件232上的基板4能均勻接受吸力，當基板4進一步薄化時，則不易產生形變；該緩衝體22能適時地彎曲伸縮，讓該腔體21的底部能緊密的貼合在水平或非水平的平台3上；而當該固晶基板5上的接合劑6具有不均勻的厚度時，則可藉由該緩衝環235讓該吸嘴件232轉動以符合該接合劑6不均勻的厚度，讓該基板4穩固地貼合於接合劑6上；此外，再將該腔體21與該吸嘴件232分別設計呈方體的形狀，能讓吸嘴件232吸取面積較大而具有更多發光二極體晶粒的基板4，以進一步提升整體產能，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。