專利名稱：單基板多芯片組大功率led封裝一次鍵合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單基板多芯片組大功率LED封裝一次鍵合方法，屬于多芯片組大功率LED封裝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著國家半導(dǎo)體照明工程的不斷進展和節(jié)能減排及低碳經(jīng)濟的不斷號召，LED照明越發(fā)受到重視。與傳統(tǒng)的白熾燈相比，在同樣的亮度下，LED消耗的電能僅為白熾燈的八分之一。LED照明技術(shù)的應(yīng)用大大節(jié)約了能源，減少了二氧化碳的排放，有效保護了地球環(huán)境。大功率LED以其長壽命、高光效、節(jié)能等優(yōu)勢有著很好的應(yīng)用前景。LED芯片的功率越大，工作時產(chǎn)生的熱量就越多，由此導(dǎo)致芯片工作溫度的不斷上升，并致使LED發(fā)光效率以及使用壽命的嚴重下降。為獲得較大照明亮度，常采用多芯片組大功率LED照明模塊，由此，其散熱問題更為嚴重，解決多芯片大功率LED照明模塊的散熱問題已經(jīng)成為制約半導(dǎo)體照明發(fā)展的一個瓶頸。目前，在大功率LED燈具的加工制造過程中，大部分產(chǎn)品采用多顆已封裝大功率 LED芯片在基板上進行再組合，導(dǎo)致從LED芯片到散熱片之間封裝界面層數(shù)多，熱流路徑長，熱阻大，不利于對大功率LED燈具進行熱管理，導(dǎo)致其可靠性降低，難以滿足其功率逐漸增大的趨勢。還有一種新方法是將多顆大功率LED裸芯片直接鍵合在單一基板上，它依次進行多芯片的粘接，導(dǎo)致整體鍵合時間過長。長時間高溫作用容易導(dǎo)致芯片失效、粘接界面IMC(金屬間化合物)生長厚度不一致、界面熱阻不均勻，在使用時會產(chǎn)生不同的熱應(yīng)力場，給多芯片組件的可靠性帶來隱患。且其位置精度不易控制，在后期工序中，將帶來較大難度。目前在大功率LED封裝技術(shù)中拾取芯片采用的是只能吸取單一芯片的吸嘴結(jié)構(gòu)， 它每次只能貼放一顆LED芯片，貼裝效率低下。同時為了保證基板上所有芯片相對位置的準確，在每次貼裝芯片時都需要對準的步驟，此環(huán)節(jié)又降低了貼裝效率，增加了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有多芯片組大功率LED封裝技術(shù)中對多芯片的粘接依次進行，導(dǎo)致整體鍵合時間過長的問題，提供一種單基板多芯片組大功率LED封裝一次鍵合方法。本發(fā)明包括以下步驟步驟一清洗基板、載片臺、多芯片吸嘴及支撐臺；步驟二 將基板置于支撐臺上；確定基板正面上芯片待鍵合位置，將多顆待鍵合芯片按照與所述芯片待鍵合位置相對應(yīng)的排布放在載片臺上；步驟三通過絲網(wǎng)印刷將焊膏均勻涂覆在所述的芯片待鍵合位置處，然后用多芯片吸嘴同時拾取多顆待鍵合芯片；步驟四采用熱源在基板背面進行加熱，將多芯片吸嘴拾取的多顆待鍵合芯片對準所述的待鍵合位置放置，使多顆待鍵合芯片貼附在焊膏上，加熱持續(xù)5s至IOs后，自然冷卻至室溫，移走多芯片吸嘴，完成鍵合。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明不同于傳統(tǒng)的大功率LED封裝方法，它結(jié)合多芯片吸嘴夾具以及支撐臺，配合焊膏，在散熱基板背面加熱，使多顆LED芯片在基板上能夠同時進行鍵合。 本發(fā)明方法減少了從LED芯片到散熱基板之間的封裝層數(shù)，縮短了熱流路徑，使封裝熱阻大大降低，增強了散熱能力，使熱管理更加高效。迎合了當(dāng)前大功率LED燈具功率逐漸增大的趨勢；同時采用多芯片吸嘴的夾持，使鍵合過程中，芯片始終受到控制，解決了鍵合過程中芯片在焊膏上漂移的問題。本發(fā)明所述的一次鍵合方法，較大的縮短了加熱時間，使芯片失效率下降，提高了合格品率。多芯片同時鍵合，使封裝效率有了較大提高，從而較大的降低了成本。


圖1為本發(fā)明的鍵合流程順序圖，圖中A為加熱熱源；圖2為多芯片吸嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為吸頭的仰視圖；圖4為多芯片吸嘴上微通道的局部放大圖；圖5為單個芯片吸槽的放大圖；圖6為載片臺的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一下面結(jié)合圖1至圖6說明本實施方式，本實施方式包括以下步驟步驟一清洗基板1、載片臺2、多芯片吸嘴3及支撐臺4 ；步驟二 將基板1置于支撐臺4上；確定基板1正面上芯片待鍵合位置，將多顆待鍵合芯片5按照與所述芯片待鍵合位置相對應(yīng)的排布放在載片臺2上；步驟三通過絲網(wǎng)印刷將焊膏均勻涂覆在所述的芯片待鍵合位置處，然后用多芯片吸嘴3同時拾取多顆待鍵合芯片5 ；步驟四采用熱源在基板1背面進行加熱，將多芯片吸嘴3拾取的多顆待鍵合芯片 5對準所述的待鍵合位置放置，使多顆待鍵合芯片5貼附在焊膏上，加熱持續(xù)5s至IOs后， 自然冷卻至室溫，移走多芯片吸嘴3，完成鍵合。本實施方式所述的鍵合方法，在鍵合的過程中，多顆待鍵合芯片5始終在多芯片吸嘴3的夾持下，一次性完成與基板1的連接，較大的縮短了加熱時間，使芯片的受熱時間減少，各焊點粘結(jié)界面的IMC生長厚度均勻，由此有效地減少熱阻，并且各焊點熱阻比較均勻，增加了整個系統(tǒng)的可靠性。同時在多芯片吸嘴3的夾持下，向基板1施加向下的作用力，使鍵合層更薄，封裝熱阻更小。芯片在鍵合的過程中始終受到多芯片吸嘴3的控制，避免了鍵合過程中芯片在熔融焊膏層上的漂移，使芯片位置得到更加精確的控制。
具體實施方式
二 本實施方式為對實施方式一的進一步說明，所述清洗為采用超聲波清洗。其它組成及連接關(guān)系與實施方式一相同。
具體實施方式
三本實施方式為對實施方式一的進一步說明，所述焊膏為共晶合金釬料焊膏。其它組成及連接關(guān)系與實施方式一相同。共晶合金釬料焊膏的熱導(dǎo)率遠大于導(dǎo)電膠和導(dǎo)熱膠，更有利于封裝體結(jié)構(gòu)的散熱。
具體實施方式
四下面結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式為對實施方式一的進一步說明，所述支撐臺4為中空式。其它組成及連接關(guān)系與實施方式一相同。本實施方式所述支撐臺4的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了在基板1背面進行加熱，使多芯片吸嘴3 在夾持芯片的狀態(tài)下進行鍵合，熔化焊膏的熱量不直接經(jīng)過芯片，而直接傳導(dǎo)至焊膏位置， 縮短了芯片經(jīng)受高溫的時間，提高了可靠性，有利于實現(xiàn)快速加熱，完成鍵合過程。同時，在基板1背面加熱，使各焊膏位置受熱更均勻，焊層結(jié)構(gòu)更致密，減小了鍵合熱阻。
具體實施方式
五下面結(jié)合圖2至圖6說明本實施方式，本實施方式為對實施方式一的進一步說明，所述多芯片吸嘴3的 結(jié)構(gòu)為它由真空柄3-1和吸頭3-2組成，真空柄 3-1的內(nèi)部為空腔，吸頭3-2為內(nèi)部具有氣流通道3-21的密閉結(jié)構(gòu)，真空柄3-1的一端固定在吸頭3-2上表面的中心位置，真空柄3-1的內(nèi)部空腔與吸頭3-2的氣流通道3-21相連通，吸頭3-2的吸附芯片側(cè)具有多個微通道3-22，所述多個微通道3-22的排布方式與所述的芯片待鍵合位置的排布方式相同，多個微通道3-22與所述氣流通道3-21相連通，所述吸頭3-2的下表面上分布多個芯片吸槽，所述每個微通道3-22的端口位于一個芯片吸槽的中心；所述載片臺2的結(jié)構(gòu)為載片臺2上具有多個載片臺氣流通道2-1，載片臺氣流通道2-1的排布方式與微通道3-22的排布方式相同。其它組成及連接關(guān)系與實施方式一相同。本實施方式所述的多芯片吸嘴3的結(jié)構(gòu)簡單，便于加工制造，可實現(xiàn)單一基板上多顆LED芯片陣列同時拾取、貼附和鍵合，使封效率有了較大提高，較大的降低了成本，它在同一基板1上貼放多顆LED芯片，只需一次對準就能保證同一基板1上的所有芯片都滿足位置精度要求?？筛鶕?jù)實際需求，確定吸取芯片的個數(shù)。本發(fā)明所述的多芯片吸嘴3和載片臺2為配套使用的結(jié)構(gòu)，相互配合使用時，多芯片吸嘴3上的每個微通道3-22會與一個載片臺氣流通道2-1的中心線重合，它們共同配合完成多芯片的一次鍵合。
權(quán)利要求
1.一種單基板多芯片組大功率LED封裝一次鍵合方法，其特征在于它包括以下步驟步驟一清洗基板(1)、載片臺O)、多芯片吸嘴(3)及支撐臺(4)；步驟二 將基板(1)置于支撐臺(4)上；確定基板(1)正面上芯片待鍵合位置，將多顆待鍵合芯片(5)按照與所述芯片待鍵合位置相對應(yīng)的排布放在載片臺(2)上；步驟三通過絲網(wǎng)印刷將焊膏均勻涂覆在所述的芯片待鍵合位置處，然后用多芯片吸嘴(3)同時拾取多顆待鍵合芯片(5)；步驟四采用熱源在基板(1)背面進行加熱，將多芯片吸嘴(3)拾取的多顆待鍵合芯片 (5)對準所述的待鍵合位置放置，使多顆待鍵合芯片( 貼附在焊膏上，加熱持續(xù)^至IOs 后，自然冷卻至室溫，移走多芯片吸嘴(3)，完成鍵合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單基板多芯片組大功率LED封裝一次鍵合方法，其特征在于 所述清洗為采用超聲波清洗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單基板多芯片組大功率LED封裝一次鍵合方法，其特征在于 所述焊膏為共晶合金釬料焊膏。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單基板多芯片組大功率LED封裝一次鍵合方法，其特征在于 所述支撐臺(4)為中空式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單基板多芯片組大功率LED封裝一次鍵合方法，其特征在于 所述多芯片吸嘴(3)的結(jié)構(gòu)為它由真空柄(3-1)和吸頭(3-2)組成，真空柄(3-1)的內(nèi)部為空腔，吸頭(3-2)為內(nèi)部具有氣流通道(3-21)的密閉結(jié)構(gòu)，真空柄(3-1)的一端固定在吸頭(3-2)表面的中心位置，真空柄(3-1)的內(nèi)部空腔與吸頭(3-2)的氣流通道(3-21)相連通，吸頭(3-2)的吸附芯片側(cè)具有多個微通道(3-22)，所述多個微通道(3-22)的排布方式與所述的芯片待鍵合位置的排布方式相同，多個微通道(3-2 與所述氣流通道(3-21) 相連通，所述吸頭(3-2)的下表面上分布多個芯片吸槽，所述每個微通道(3-2 的端口位于一個芯片吸槽的中心；所述載片臺(2)的結(jié)構(gòu)為載片臺(2)上具有多個載片臺氣流通道0-1)，載片臺氣流通道的排布方式與微通道(3-2 的排布方式相同。
全文摘要
單基板多芯片組大功率LED封裝一次鍵合方法，屬于多芯片組大功率LED封裝技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有多芯片組大功率LED封裝技術(shù)中對多芯片的粘接依次進行，導(dǎo)致整體鍵合時間過長的問題。它包括以下步驟清洗基板、載片臺、多芯片吸嘴及支撐臺；將基板置于支撐臺上；確定基板正面上芯片待鍵合位置，將多顆待鍵合芯片按照與所述芯片待鍵合位置相對應(yīng)的排布放在載片臺上；通過絲網(wǎng)印刷將焊膏均勻涂覆在所述的芯片待鍵合位置處，然后用多芯片吸嘴同時拾取多顆待鍵合芯片；在基板背面加熱，將多顆待鍵合芯片對準待鍵合位置貼附在焊膏上，加熱持續(xù)5s至10s后，自然冷卻至室溫，移走多芯片吸嘴，完成鍵合。本發(fā)明是一種封裝鍵合方法。
文檔編號H01L33/64GK102157630SQ20101060974
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者杭春進, 王春青 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)