專利名稱：一種led的固晶方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于LED封裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及了一種LED的固晶方法。
背景技術(shù)：
對于LED封裝，尤其是大功率LED，散熱問題十分嚴(yán)重。高的工作結(jié)溫將大大影響到整個器件的光效、光色、壽命、光衰。而現(xiàn)在的LED封裝，幾乎完全使用了傳統(tǒng)的銀漿作為固晶材料，而銀漿熱導(dǎo)率低，已經(jīng)無法滿足大功率LED的散熱要求。為了解決散熱的問題必須更換固晶的材料，合金成為首選的材料。CREE首先發(fā)布了擁有金錫合金層的芯片，可以使用共晶的方法固晶，但是共晶設(shè)備昂貴，而且只能使用CREE的芯片，共晶溫度高，容易造成芯片損壞，技術(shù)不成熟。本發(fā)明提出了一種以錫銀銅成分的錫膏作為固晶材料的固晶方法，固晶溫度低，材料不含鉛環(huán)保、并且適用于任何LED芯片，是一種工藝簡單、低成本、低熱阻的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種LED的固晶方法，它是基于錫銀銅合金為固晶材料的固晶方法，采用成分為錫銀銅的合金作為固晶材料，回流焊機或加熱平臺作為加熱設(shè)備。
本發(fā)明提出的LED的固晶方法，具體步驟如下 將錫、銀和銅按比例混合制成合金，所得合金可直接在PCB基板電極上制作成合金薄層或與助焊劑按比例混合制備成錫膏，將助焊劑或錫膏點到PCB基板電極上，再將LED芯片放置于助焊劑或錫膏上，并施加壓力使LED芯片下助焊劑或錫膏形成一層薄層，采用加熱設(shè)備按照優(yōu)化的溫度曲線對所述的混合層加熱至合金錫膏熔化，助焊劑揮發(fā)，冷卻，即完成LED的固晶。 本發(fā)明中，所述合金可以是合金球或合金薄層。 本發(fā)明中，所述合金中，錫、銀和銅三者的比例為95. 5 : 3. 8 : 0. 7或96. 5 : 3 : 0. 5。 本發(fā)明中，所述合金薄層可以通過PVD (氣相物理淀積)的方法在PCB基板電極上生長得到。本發(fā)明中，所述助焊劑可以采用Indium公司的TACFlux026或nf260等中任一種。
本發(fā)明中，所述錫膏中合金與助焊劑的比例為84 : 16到90 : 10。
本發(fā)明中，所述施加壓力可以采用使用自動固晶機放置芯片，吸嘴下壓時提供。
本發(fā)明中，所述加熱設(shè)備為回流焊機或加熱平臺。 本發(fā)明中，所述優(yōu)化的溫度曲線以回流焊劑加熱為例，指通過對回流焊機各個溫區(qū)以及材料過每個溫區(qū)的時間的調(diào)節(jié)，來使材料上實際的溫度變化曲線同焊料規(guī)格說明書中所需要的溫度變化曲線盡量接近，從而獲得沒有氣泡，更牢固、熱特性更好的芯片與支架的界面。 本發(fā)明中，為了實現(xiàn)和錫膏匹配的加熱曲線，從而得到最好的固晶界面，可以選用具有編程功能，能精確控溫的回流焊機器或加熱平臺作為加熱設(shè)備。在小規(guī)模生產(chǎn)或?qū)嶒炇覘l件下，如果對固晶界面要求不是很嚴(yán)格也可以簡單的采用一個可控溫的加熱平臺來加熱。 本發(fā)明采用合金作為固晶材料相比傳統(tǒng)的銀漿具有更小的熱阻；采用合金做成錫膏或結(jié)合PCB基板的方法應(yīng)用合金，因此對應(yīng)用的芯片沒有要求，使用與各種LED芯片；采用錫銀銅合金其熔點約為217t:，雖然比熔點183t:的鉛錫合金高，但它不含有害物質(zhì)鉛更環(huán)保，相比金錫合金成本更低，固晶溫度更低，降低了對固晶之家和芯片的傷害，從而降低了對工藝控制和加熱設(shè)備的要求，解決傳統(tǒng)LED封裝結(jié)構(gòu)中熱阻大、共晶工藝進(jìn)入門檻高、技術(shù)設(shè)備不成熟的問題。


圖1實施例1固晶流程示意圖。其中(a)為點完焊錫膏后的示意圖，(b)為放置芯片后的示意圖，(c)為加熱后的示意圖。 圖2實施例2固晶流程示意圖。其中(a)為淀積了合金的支架的示意圖，(b)為
點完助焊劑后的示意圖，(c)為放置芯片后的示意圖，(d)為加熱后的示意圖。 圖中標(biāo)號1為錫膏，2為PCB基板，3為LED芯片，4為助焊劑，5為合金薄層。
具體實施例方式
下面通過實施例結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實施例1 : 本發(fā)明采用的固晶材料可以以錫膏的形式應(yīng)用，其具體的實施的流程如下
將83%的錫銀銅合金制作成合金球并與助焊劑TACFlux026混合成錫膏作為固晶膠，用自動固晶機將錫膏1點到PCB基板2上，通過自動固晶機的吸嘴將LED芯片3放在錫膏1上并借助吸嘴的下壓力使芯片下的錫膏1形成一層較均勻的薄層，選用用具有編程功能，精確控溫的回流焊機按照焊料的產(chǎn)品規(guī)格書所要求的加熱曲線對模組進(jìn)行加熱(使錫膏熔化，助焊劑揮發(fā))和冷卻，即實現(xiàn)了LED芯片在PCB基板上的固晶。具體加熱階段以1°C /秒的速度升溫，直到峰值溫度24(TC，經(jīng)過一定時間，以2-4°C /秒的速度冷卻。焊料的熔點為217t:，一定時間指整個處于液相的時間為45-90秒的時間。
實施例2 : 本發(fā)明采用的固晶材料可以以合金層的形式和PCB基板結(jié)合應(yīng)用，其具體的實施的流程如下 將恰當(dāng)配比的錫銀銅合金制作成合金靶，用PVD工藝淀積在固晶支架上在固晶區(qū)域形成一層合金薄層。用針筒式點膠機將助焊劑4點到固晶區(qū)域的合金層5上，將LED芯片3放在錫膏上通過芯片自身重力與表面張力是使芯片下的助焊劑形成一層較均勻的薄層，選用用具有編程功能，精確控溫的回流焊機按照焊料的產(chǎn)品規(guī)格書所要求的曲線對模組進(jìn)行加熱(使合金層熔化，助焊劑揮發(fā))和冷卻，即實現(xiàn)了LED芯片在PCB基板上的固晶。具體加熱階段以1°C /秒的速度升溫，直到峰值溫度24(TC，經(jīng)過一定時間，以2-4°C /秒的速度冷卻。焊料的熔點為217t:，一定時間指整個處于液相的時間為45-90秒的時間。
權(quán)利要求
一種LED的固晶方法，其特征在于具體步驟如下將錫、銀和銅按比例混合制成合金，所得合金可直接在PCB基板電極上制作成合金薄層或與助焊劑按比例混合制備成錫膏，將助焊劑或錫膏點到PCB基板電極上，再將LED芯片放置于助焊劑或錫膏上，并施加壓力使LED芯片下助焊劑或錫膏形成一層薄層，采用加熱設(shè)備按照優(yōu)化的溫度曲線對所述的混合層加熱至合金錫膏熔化，助焊劑揮發(fā)，冷卻，即完成LED的固晶。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED的固晶方法，其特征在于所述合金是合金球或合金薄層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED的固晶方法，其特征在于所述合金中，錫、銀和銅三者的 比例為95. 5 : 3.8 : 0. 7或96. 5 : 3 : 0.5。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED的固晶方法，其特征在于所述合金薄層可以通過氣相物 理淀積的方法在PCB基板電極上生長得到。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED的固晶方法，其特征在于所述助焊劑采用Indium公司的 TACFlux02或nf260中任一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED的固晶方法，其特征在于所述錫膏中合金與助焊劑的比 例為84 : 16—90 : 10。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED的固晶方法，其特征在于所述加熱設(shè)備為回流焊機或加 熱平臺。
全文摘要
本發(fā)明屬于LED封裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及了一種LED的固晶方法。步驟為將錫、銀和銅按比例混合制成合金，所得合金可直接在PCB基板電極上制作成合金薄層或與助焊劑按比例混合制備成錫膏，將助焊劑或錫膏點到PCB基板電極上，再將LED芯片放置于助焊劑或錫膏上，并施加壓力使LED芯片下助焊劑或錫膏形成一層薄層，采用加熱設(shè)備按照優(yōu)化的溫度曲線對所述的混合層加熱至合金錫膏熔化，助焊劑揮發(fā)，冷卻，即完成LED的固晶；錫、銀和銅三者的比例為95.5∶3.8∶0.7或96.5∶3∶0.5，合金與助焊劑的比例為84∶16到90∶10。本發(fā)明采用成分為錫銀銅的合金作為固晶材料，相比銀漿具有更大的熱導(dǎo)率，相比其他錫的合金具有合適的固晶溫度，而合金固晶的整個加熱過程只需要幾分鐘，因此這種方法能夠減小產(chǎn)品熱阻，降低工藝成本，提高生產(chǎn)效率。
文檔編號H01L33/64GK101740712SQ20091020126
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者劉木清, 沈蘭新, 韓凱 申請人:上海靖耕照明電器有限公司