一種水平式led芯片的固晶方法及采用該方法制備的led光源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水平式LED芯片的固晶方法，包括以下步驟,1）在PCB的固晶位設(shè)置貫穿絕緣層的凹穴，所述的凹穴配對設(shè)置，使每對凹穴分別與LED芯片的PN極相對應(yīng)；2）在所述的凹穴內(nèi)注入導(dǎo)電膠；3）將所述的LED芯片PN電極朝下放置在對應(yīng)的固晶位且使P極和N極分別設(shè)置在對應(yīng)的導(dǎo)電膠滴之上；4）烘烤導(dǎo)電膠使之固化，完成固晶。本發(fā)明還公開了利用該方法制備的LED光源，采用標(biāo)準(zhǔn)的常規(guī)水平式LED芯片，只需設(shè)計(jì)配套使用的芯片尺寸與基板配合使用，就可省去了鋁絲或金絲焊線機(jī)的焊線程序，大幅的縮短了封裝程序所需的時(shí)間，做到一套設(shè)備一站封裝程序，真正有效的提高良品率，降低實(shí)質(zhì)的管理成本。
【專利說明】—種水平式LED芯片的固晶方法及采用該方法制備的LED光源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及LED制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種LED芯片的固晶方法及采用該方法制備的LED光源。
【背景技術(shù)】
[0002]目前LED芯片封裝行業(yè)，是一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)，對經(jīng)濟(jì)發(fā)展成長具有重大的貢獻(xiàn)，目前行業(yè)中大量使用鋁絲焊線封裝技術(shù)，操作人員做好LED芯片固晶的軟件編程程序，通過操作自動(dòng)固晶機(jī)使用銀膠將LED芯片固定在基板的表面，再通過烤箱將銀膠烘烤固化，之后導(dǎo)入自動(dòng)鋁絲焊線機(jī)將LED芯片的PN電極導(dǎo)通，按編程的程序焊接完成。目前實(shí)施的固晶技術(shù)，已經(jīng)延用三十年，LED芯片均以底部朝下固晶，與銀膠接觸固定，上方的PN極通過鋁絲或金絲與P C B金道接通電路。
[0003]還有一種金絲焊線封裝技術(shù)，金絲焊線機(jī)主要增加了高壓放電燒球，先做植金球，再通過超聲波將金球與基板做連接，才完成了焊線的程序，只是金絲線焊機(jī)的價(jià)格比較昂貴.同樣的需要與自動(dòng)固晶機(jī)配套使用，完成固晶到焊線的程序，所以綜合以上的表現(xiàn)，就是需要執(zhí)行兩個(gè)以上的程序，才能完成封裝程序，傳統(tǒng)的LED芯片封裝設(shè)備的投入金額成本非常高。
[0004]目如尚有一種聞端的倒裝芯片設(shè)備也在封裝行業(yè)使用中，稱為BG A (BallG rid A ray)倒裝技術(shù)，即是CPU微處理器植球倒裝技術(shù)，其主要的關(guān)鍵特征，就是在CPU微處理器的下方，有數(shù)以百計(jì)的接線端，密度相當(dāng)高，且是價(jià)格昂貴的器件，必須先通過植球技術(shù)，在每一個(gè)端子上先植入一個(gè)錫球，且是通過高端的視覺對位軟件進(jìn)行焊接封裝，無法用人眼視覺操作，所以采用的設(shè)備都是相當(dāng)?shù)陌嘿F的機(jī)器，另外，目前的倒裝LED芯片規(guī)格是常規(guī)芯片的數(shù)倍價(jià)格，關(guān)鍵就是LED芯片的PN電極必須加高到相等高度，且是使用高純度的AU純金材料，主要造成LED芯片成本的升高。
[0005]現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)區(qū)分為二種芯片結(jié)構(gòu)，水平與垂直式，垂直式芯片是完全不能做倒裝技術(shù)的，僅能選擇水平芯片，水平結(jié)構(gòu)式芯片最常規(guī)的為P極和N極高度不一的LED芯片，如中國專利201020602414.9中提及的LED芯片，該類不能適用該標(biāo)準(zhǔn)倒裝，這也是LED芯片封裝業(yè)停滯三十年沒有進(jìn)步的原因，LED封裝產(chǎn)業(yè)面臨激烈的價(jià)格競爭手段，如何提高常規(guī)LED芯片的封裝量化手段，壓低成本是急需解決的一個(gè)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，而公開一種利用常規(guī)水平式LED芯片水平式固晶方法及利用該固晶方法制備的LED光源。
[0007]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種水平式LED芯片的固晶方法，包括以下步驟，
[0009]I)在PCB的固晶位設(shè)置貫穿絕緣層的凹穴，所述的凹穴配對設(shè)置，使每對凹穴分別與LED芯片的PN極相對應(yīng)；
[0010]2)在所述的凹穴內(nèi)注入導(dǎo)電膠；
[0011]3)將所述的LED芯片PN電極朝下放置在對應(yīng)的固晶位且使P極和N極分別設(shè)置在對應(yīng)的導(dǎo)電膠滴之上；
[0012]4)烘烤導(dǎo)電膠使之固化，完成固晶。
[0013]所述的導(dǎo)電膠為導(dǎo)電銀膠。
[0014]還包括對所述的LED芯片的翻膜步驟，其包括以下子步驟，
[0015]I)將承載有PN電極朝上的LED芯片的藍(lán)膜置放在擴(kuò)張機(jī)的平臺上，然后加熱以使藍(lán)膜軟化；
[0016]2)覆蓋一張白膜在LED芯片的上方并且上方施加壓力以使白膜與芯片緊密粘合，此時(shí)藍(lán)膜受熱而白膜為冷，芯片會(huì)脫離藍(lán)膜而粘附在白膜之上；
[0017]3)拉起白膜，使全部LED芯片移轉(zhuǎn)到白膜上，即完成芯片的翻膜以匹配PN電極的倒轉(zhuǎn)方向。
[0018]所述的水平式LED芯片的P極的高度大于N極。
[0019]所述的水平式LED芯片的P極與N極相等高度。
[0020]一種采用如權(quán)利要求1所述的固晶方法制備的LED光源，其特征在于，包括PCB板和水平式LED芯片，所述的PCB板包括板體，設(shè)置在板體上的金道，覆蓋在金道之上的防焊涂層，所述的防焊涂層在固晶位設(shè)置有與所述的LED芯片PN電極對應(yīng)的通孔，所述的LED芯片的PN電極與所述的通孔上方并通過導(dǎo)電銀膠與通孔處的金道固定連接。
[0021]所述的水平式LED芯片的P極的高度大于N極。
[0022]所述的水平式LED芯片的P極與N極相等高度。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0024]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了常規(guī)水平式LED芯片的倒裝封裝技術(shù)，可采用標(biāo)準(zhǔn)的常規(guī)水平式LED芯片，只需設(shè)計(jì)配套使用的芯片尺寸與基板配合使用，就可省去了鋁絲或金絲焊線機(jī)的焊線程序，大幅的縮短了封裝程序所需的時(shí)間，做到一套設(shè)備一站封裝程序，真正有效的提高良品率,降低實(shí)質(zhì)的管理成本。
[0025]同時(shí)本發(fā)明還公開了一種采用常規(guī)水平式LED芯片的LED光源制造技術(shù)，即是將LED芯片的底部朝上完全開放沒有遮蔽，且LED芯片的藍(lán)寶石底部不需做反射層電鍍處理，使PN結(jié)光能發(fā)出的光效更高，PN結(jié)更接近PCB表面，導(dǎo)熱效果更好，同時(shí)意謂著LED芯片外延片的改造升級，相對的縮短LED芯片制造程序，成本亦可下降。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1所示為本發(fā)明的PCB板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2所示為固晶前狀態(tài)示意圖；
[0028]圖3所示為將LED芯片放置在銀膠堆之后的狀態(tài)示意圖；
[0029]圖4所示為固定后的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0031]如圖1-4所示，本發(fā)明的一種LED芯片的固晶方法包括以下步驟，I)在PCB板I的固晶位設(shè)置貫穿PCB絕緣層3，如防焊涂層的凹穴4，該步驟簡稱開窗，所述的凹穴需成對設(shè)置且每對凹穴分別與LED芯片的P極和N極相對應(yīng)，即，在固晶位配合LED芯片的PN電極直徑及位置確定銀膠的點(diǎn)膠位置，然后在該處開窗以形成貫穿絕緣層的空洞，使PCB的金道2外露就可以導(dǎo)電，針對不同的LED芯片可任意設(shè)計(jì)凹穴的形狀大小，只需配合芯片的PN電極，規(guī)范銀膠的流動(dòng)范圍，就不會(huì)造成芯片的PN電極短路失效，原則是不能造成短路或漏電問題。
[0032]2)在所述的凹穴內(nèi)注入導(dǎo)電銀膠5，借助導(dǎo)電銀膠的液態(tài)形式，當(dāng)導(dǎo)電銀膠被點(diǎn)膠針滴入金道表面時(shí)，由于表面張力的效應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生拉絲并形成一個(gè)銀堆的形狀，像個(gè)微小的金字塔或錐柱形狀，銀膠堆的高度要高于絕緣層開窗處的厚度，此時(shí)還可參考LED芯片的電流功率設(shè)置等因素，由固晶機(jī)的編程參數(shù)決定銀堆面積的大?。?br> [0033]3)將所述的LED芯片6PN電極朝下放置在對應(yīng)的固晶位且使P極和N極分別設(shè)置在對應(yīng)的導(dǎo)電銀膠滴之上；當(dāng)LED芯片的PN極覆蓋在銀膠堆上方，液態(tài)銀膠會(huì)受到LED芯片的重力而下降，芯片的PN電極會(huì)接觸到導(dǎo)電銀膠，當(dāng)達(dá)到芯片PN極兩側(cè)的平衡，就停止下降，銀膠堆己經(jīng)使LED芯片的PN電極與PCB金道接觸；
[0034]4)烘烤導(dǎo)電銀膠使之固化同時(shí)完成芯片固晶，銀膠固化之后，就表示LED芯片己經(jīng)與PCB的金道導(dǎo)通了，可以通電測試LED效能，其中銀膠燒結(jié)的溫度一般控制在150-170°C，燒結(jié)時(shí)間2小時(shí)左右，具體可根據(jù)實(shí)際情況常規(guī)調(diào)整。優(yōu)選地，該步驟可采取平板式加熱隧道烘烤作業(yè)，又可大幅縮短銀膠的固化時(shí)間，實(shí)測程序只需15分鐘，即可達(dá)到固化，并且可以進(jìn)行通電測試。
[0035]其中，本發(fā)明的LED芯片即為常規(guī)LED芯片，是藍(lán)寶石基礎(chǔ)的常規(guī)LED芯片的外延片通過激光裂晶形成的單晶片，該常規(guī)的LED芯片PN電極是不同的高度，一般為P極高于N極幾微米，所以是不能做植球固晶程序，也不能適用于現(xiàn)有的倒裝工藝，而本發(fā)明并通過自動(dòng)固晶機(jī)的點(diǎn)膠針在開窗處做出兩個(gè)銀膠堆，借助液態(tài)銀膠堆的自動(dòng)調(diào)整實(shí)現(xiàn)LED芯片的固定和導(dǎo)線，即LED芯片的PN電極是由導(dǎo)電銀堆來與PCB的金道做導(dǎo)通的，即利用常規(guī)水平式結(jié)構(gòu)的LED芯片即可升級適用倒裝程序，降低了 LED封裝加工成本，同時(shí)只需使用常規(guī)的固晶機(jī)臺，即可以做倒裝程序自動(dòng)化，而倒裝工藝相對以前，免去打線程序，大幅的減少了封裝程序的流程，縮短制程，減少設(shè)備投入成本，同時(shí)LED芯片固晶完成之后，即可以通電測試，良品率提高，做到一站完成封裝，同時(shí)LED芯片倒裝之后，底部朝上完全開放沒有遮蔽，發(fā)光面積為100 %，沒有焊墊遮光的問題，PN結(jié)發(fā)出光效更高，同時(shí)PN結(jié)更接近PCB表面，且銀質(zhì)的導(dǎo)熱參數(shù)大于錫質(zhì)，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的PN結(jié)導(dǎo)熱效果更勝植球技術(shù)。
[0036]本發(fā)明所采用的LED芯片可為采購LED芯片原料，因?yàn)長ED芯片原廠其是附著在一張藍(lán)色薄膜包裝以保護(hù)LED芯片且固定抗靜電，在生產(chǎn)時(shí)需要對LED芯片藍(lán)膜做一次的翻膜轉(zhuǎn)向，即首選準(zhǔn)備一張空白的白膜材料，通過擴(kuò)張機(jī)使藍(lán)膜加熱一定溫度之后，覆蓋一張白膜在LED芯片的上方，并且上方施加壓力，使白膜與芯片緊密粘合，此時(shí)下方的藍(lán)膜為熱，上方白膜為冷，使LED芯片較容易脫離藍(lán)膜，同時(shí)PN電極轉(zhuǎn)向白膜方向，將LED芯片移轉(zhuǎn)到白膜上，就可以產(chǎn)生PN電極的移轉(zhuǎn)方向，每張藍(lán)膜需要做一次翻轉(zhuǎn)，當(dāng)然該翻轉(zhuǎn)步驟還可通過挑選機(jī)轉(zhuǎn)向，即本發(fā)明并未限定LED芯片的翻轉(zhuǎn)方式，當(dāng)然還可采用直接采購或者定制PN極朝下的LED芯片產(chǎn)品，在固定機(jī)工作時(shí)，優(yōu)選要通過擴(kuò)張機(jī)，使芯片拉開距離，適合固晶機(jī)的吸嘴作業(yè)。
[0037]同時(shí)，本發(fā)明還公開了一種LED光源，其包括PCB板和LED芯片，所述的PCB板包括板體，設(shè)置在板體上的金道，覆蓋在金道之上的絕緣層，如防焊涂層，所述的防焊涂層在固晶位設(shè)置有與所述的LED芯片PN電極對應(yīng)的開窗式通孔，所述的LED芯片的PN電極與所述的通孔上方并通過導(dǎo)電銀膠與開窗式通孔處的金道固定連接。其中，所述的LED芯片的P極高于N極。其中，本發(fā)明的LED光源可適用于任何形態(tài)的燈具，如條形光源、球泡燈、射燈等任何形式。
[0038]標(biāo)準(zhǔn)倒裝芯片是采用固晶共燒程序，即是在LED芯片的PN電極植上一個(gè)錫球，通過視覺對位軟件編程，附著PCB的金道上，固晶時(shí)使用的是絕緣膠，再通過高溫將固晶膠與錫球，同時(shí)共燒固化在PCB金道上形成接觸固定.[0039]而本發(fā)明的倒裝固晶技術(shù)，是使用一般常規(guī)水平式LED芯片，在PCB的固晶區(qū)設(shè)置有圓形開窗并使金道外露，其他部份全部遮蔽掉，并且由自動(dòng)固晶機(jī)的編程軟件在開窗處設(shè)置兩個(gè)銀膠堆，當(dāng)LED芯片的PN電極對準(zhǔn)時(shí)，對應(yīng)的電極會(huì)落在銀膠堆上，因?yàn)殂y膠仍處在液態(tài)狀態(tài)，受到LED芯片的重力，銀膠會(huì)向下降到水平就停止，再進(jìn)入烤箱烘烤固化，SP可完成固晶程序，本發(fā)明采取先開窗后滴膠然后倒裝的程序，是本發(fā)明的主要核心，與過去的植球技術(shù)程序在步驟、使用設(shè)備及成本有極大的本質(zhì)不同。
[0040]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種水平式LED芯片的固晶方法，其特征在于，包括以下步驟， 1)在PCB的固晶位設(shè)置貫穿絕緣層的凹穴，所述的凹穴配對設(shè)置，使每對凹穴分別與LED芯片的PN極相對應(yīng)； 2)在所述的凹穴內(nèi)注入導(dǎo)電膠； 3)將所述的LED芯片PN電極朝下放置在對應(yīng)的固晶位且使P極和N極分別設(shè)置在對應(yīng)的導(dǎo)電膠滴之上； 4 )烘烤導(dǎo)電膠使之固化，完成固晶。
2.如權(quán)利要求1所述的固晶方法，其特征在于，所述的導(dǎo)電膠為導(dǎo)電銀膠。
3.如權(quán)利要求1所述的固晶方法，其特征在于，還包括對所述的LED芯片的翻膜步驟，其包括以下子步驟， 1)將承載有PN電極朝上的LED芯片的藍(lán)膜置放在擴(kuò)張機(jī)的平臺上，然后加熱以使藍(lán)膜軟化； 2)覆蓋一張白膜在LED芯片的上方并且上方施加壓力以使白膜與芯片緊密粘合，此時(shí)藍(lán)膜受熱而白膜為冷，芯片會(huì)脫離藍(lán)膜而粘附在白膜之上； 3)拉起白膜，使全部LED芯片移轉(zhuǎn)到白膜上，即完成芯片的翻膜以匹配PN電極的倒轉(zhuǎn)方向。
4.如權(quán)利要求1所述的固晶方法，其特征在于，所述的水平式LED芯片的P極的高度大于N極。
5.如權(quán)利要求1所述的固晶方法，其特征在于，所述的水平式LED芯片的P極與N極相寸冋/又。
6.一種采用如權(quán)利要求1所述的固晶方法制備的LED光源，其特征在于，包括PCB板和水平式LED芯片，所述的PCB板包括板體，設(shè)置在板體上的金道，覆蓋在金道之上的防焊涂層，所述的防焊涂層在固晶位設(shè)置有與所述的LED芯片PN電極對應(yīng)的通孔，所述的LED芯片的PN電極與所述的通孔上方并通過導(dǎo)電銀膠與通孔處的金道固定連接。
7.如權(quán)利要求6所述的LED光源，其特征在于，所述的水平式LED芯片的P極的高度大于N極。
8.如權(quán)利要求6所述的LED光源，其特征在于，所述的水平式LED芯片的P極與N極相寸冋/又。
【文檔編號】H01L33/62GK103682043SQ201310633772
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】張榮民, 田景明 申請人:天津金瑪光電有限公司