專利名稱：：大功率led封裝固晶方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種LED封裝領(lǐng)域，尤其是指一種大功率LED封裝固晶方法。
背景技術(shù)：
：在LED封裝過程中，首先需要進(jìn)行將LED芯片固定至基座的固晶步驟。根據(jù)LED的功率大小及封裝種類的不同，所采用固晶材料及固晶方式也有所區(qū)別。目前，一般直插式LED的功率約為0.066W，LED發(fā)出的熱量可以通過正負(fù)極金屬引腳散發(fā)出去，熱量的問題可以忽略，故而采用絕緣膠固晶即可。而對于食人魚封裝的功率一般在0.5W以下，多采用多顆小功率芯片組合式封裝，通過較大面積的正負(fù)級引腳和線路板，再采用低導(dǎo)熱銀膠(導(dǎo)熱系數(shù)一般小于5w/m*k)即可比較容易地解決熱量問題。而W級大功率芯片和上述芯片相比，其功率增加的幅度大于面積增加的幅度，因此，W級芯片需要導(dǎo)熱系數(shù)高的固晶材料以保持較低的結(jié)溫，目前廣泛使用的材料包括高導(dǎo)熱銀膠(導(dǎo)數(shù)系數(shù)一般大于30w/m，k)、AuSn共晶合金和金球等，其中高導(dǎo)熱銀膠仍以傳統(tǒng)粘接方式來固晶，而AuSn共晶合金以及金球則通過焊接方式固晶。共晶是指在相對較低的溫度下共晶焊料發(fā)生共晶物熔合的現(xiàn)象，共晶合金直接從固態(tài)變到液態(tài)，而不經(jīng)過塑性階段，其熔化溫度稱共晶溫度。共晶合金具有以下特性1.比純組元熔點(diǎn)低，簡化了熔化工藝；2.共晶合金比純金屬有更好的流動性，在凝固中可防止阻礙液體流動的枝晶形成，從而改善了鑄造性能；3.恒溫轉(zhuǎn)變(無凝固溫度范圍)減少了鑄造缺陷，如偏聚和縮孔；4.共晶凝固可獲得多種形態(tài)的顯微組織，尤其是規(guī)則排列的層狀或桿狀共晶組織，可成為優(yōu)異性能的原位復(fù)合材料(in-situcomposite)。共晶焊接正是利用了共晶合金的特性來完成焊接工藝。與傳統(tǒng)的環(huán)氧導(dǎo)電膠粘接相比，共晶焊接具有熱導(dǎo)率高、電阻小、傳熱快、可靠性強(qiáng)、粘接后剪切力大的優(yōu)點(diǎn)，適用于高頻、大功率器件中芯片與基板、基板與管殼的互聯(lián)。對于有較高散熱要求的功率器件必須采用共晶焊接。但是，目前用于LED芯片固晶的共晶合金主要是AuSn合金，材料成本高昂。而共晶錫膏顆粒比一般的導(dǎo)熱膠要大，粘度也較大，而在目前固晶操作時(shí)，現(xiàn)有點(diǎn)膠頭用于蘸取膠的頭部小而尖(如圖1所示)，使得采用現(xiàn)有的點(diǎn)膠設(shè)備及點(diǎn)膠方式來點(diǎn)錫膏時(shí)，其點(diǎn)膠均勻性、膠量均不甚理想，難以符合大規(guī)?；?、質(zhì)量穩(wěn)定可靠的生產(chǎn)需求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種大功率LED封裝固晶方法，其固晶質(zhì)量穩(wěn)定可靠，且能較好地解決散熱問題及機(jī)械強(qiáng)度問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種大功率LED封裝固晶方法，包括如下步驟備膠步驟，在膠盤中放入作為固晶材料的共晶錫膏，由膠盤刮刀使供取膠部位的錫膏表面平整；取膠及點(diǎn)膠步驟，利用具有鈍頭的點(diǎn)膠頭從膠盤蘸取錫膏，再將取出的錫膏點(diǎn)附于基座上將固定LED芯片的固晶位置；共晶焊接步驟，將底面具有金屬層的LED芯片置于基座點(diǎn)有錫膏的固晶位置處，壓實(shí)后升溫到共晶溫度，使LED芯片底面的金屬與基座通過錫膏實(shí)現(xiàn)共晶焊接。上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)是所述共晶錫膏為如下成分的錫膏中的任意一禾中Sn965Ag3.oCu0,5、Sn95.5Ag4,0Cu0.5、Sn96.5Ag3.5、Sn63Pb37、Sn42Bi58。上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)是取膠及點(diǎn)膠步驟中，對每個(gè)固晶位置至少連續(xù)進(jìn)行兩次取膠及點(diǎn)膠操作。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用的固晶材料一共晶錫膏的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)64w/m'k，拉伸強(qiáng)度為52Mpa，導(dǎo)熱性能與AuSn相當(dāng)，能有效地解決大功率LED散熱問題；另外，再配合使用具有鈍頭的點(diǎn)膠頭，且對每個(gè)固晶位置至少點(diǎn)膠兩次，從而可有效保證每個(gè)固晶位置的點(diǎn)膠質(zhì)量穩(wěn)定可靠，有利于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、質(zhì)量穩(wěn)定可靠地生產(chǎn)，而且自動化程度高，生產(chǎn)效率高。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖1是現(xiàn)有點(diǎn)膠頭的剖視結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明大功率LED封裝固晶方法的流程框圖。圖3是本發(fā)明所采用的點(diǎn)膠頭的剖視結(jié)構(gòu)圖。圖4是本發(fā)明所采用的另一種點(diǎn)膠頭的剖視結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施例方式如圖2所示，本發(fā)明提供一種大功率LED封裝固晶方法，包括如下步驟備膠步驟，在膠盤中放入作為固晶材料的共晶錫膏，所述共晶錫膏可以采用多種常見的錫膏，例如為如下成分的錫膏中的任意一種Sn96.5Ag3.oCua5、Sn95.5Ag4.0Cu0.5、Sn96.5Ag3.5、Sn63Pb37、Sn42Bi58，由膠盤刮刀使供取膠部位的錫膏表面平整；取膠及點(diǎn)膠步驟，利用具有鈍頭的點(diǎn)膠頭從膠盤蘸取錫膏，再將取出的錫膏點(diǎn)附于基座上將固定LED芯片的固晶位置；共晶焊接步驟，將底面具有金屬層的LED芯片置于基座點(diǎn)有錫膏的固晶位置處，壓實(shí)后升溫到共晶溫度，使LED芯片底面的金屬與基座通過錫膏實(shí)現(xiàn)共晶焊接。其中，本發(fā)明采用的固晶材料一共晶錫膏的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)64w/rtTk，導(dǎo)熱性能與AuSn相當(dāng)，可以較好地解決大功率LED的散熱問題。而且這種共晶錫膏的材料成本遠(yuǎn)低于AuSn合金，可以大幅降低生產(chǎn)成本。由于錫膏顆粒直徑為2040戸，傳統(tǒng)的取膠頭小而尖的點(diǎn)膠頭難以實(shí)施高質(zhì)量的蘸取、點(diǎn)膠操作。為此，本發(fā)明對傳統(tǒng)點(diǎn)膠頭進(jìn)行改進(jìn)，將其取膠頭設(shè)計(jì)成鈍頭，如圖3所示，所述鈍頭一般可設(shè)計(jì)為半球冠形，或者如圖4所示，設(shè)計(jì)成平頭錐體。這種鈍頭的點(diǎn)膠頭在蘸取錫膏這種顆粒較大的固晶材料也能較好地蘸取，點(diǎn)膠質(zhì)量穩(wěn)定可靠。而且還可對鈍頭表面進(jìn)行打毛處理或類似處理以使鈍頭表面形成粗糙表面，從而可進(jìn)一步提高鈍頭的蘸膏性能。對于每一固晶位置的點(diǎn)膠次數(shù)，可視點(diǎn)膠的質(zhì)量進(jìn)行設(shè)置，如果一次點(diǎn)膠即可獲得較好的膠點(diǎn)，則只點(diǎn)膠一次即可，如果一次點(diǎn)膠獲得的膠點(diǎn)不甚理想，則可對每個(gè)固晶位置至少連續(xù)進(jìn)行兩次取膠及點(diǎn)膠操作。一般而言，每個(gè)固晶位置點(diǎn)膠次數(shù)多，則形成的膠點(diǎn)質(zhì)量較好，固晶效果相應(yīng)也要好。但從生產(chǎn)效率、實(shí)施難易程度以及成本考慮，一般以點(diǎn)膠1~5次為宜，每個(gè)固晶位置形成的膠點(diǎn)尺寸為①0.127cD2.54mm或者膠點(diǎn)面積為0.127X0.127mm22.54X2.54mm2，多次點(diǎn)膠可以通過采用具有單點(diǎn)多次點(diǎn)膠功能的固晶機(jī)來實(shí)現(xiàn)。另外，對同一個(gè)固晶位置點(diǎn)膠時(shí)，各次點(diǎn)膠的中心點(diǎn)可以相互重合；當(dāng)然，也可以視前次點(diǎn)膠質(zhì)量而使后續(xù)點(diǎn)膠的中心點(diǎn)偏離前次點(diǎn)膠的中心點(diǎn)o0.0508mm。采用本發(fā)明的點(diǎn)膠頭及點(diǎn)膠方式與采用傳統(tǒng)點(diǎn)膠頭及點(diǎn)膠方式進(jìn)行錫膏共晶焊接的具體對比如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>使用本發(fā)明點(diǎn)膠頭及點(diǎn)膠方法后，錫膏45K/H，產(chǎn)能有所下降，但成功解決了在LED封裝領(lǐng)域，大功率LED晶片在固晶時(shí)，錫膏用膠盤蘸取無法自動化批量生產(chǎn)的問題，實(shí)現(xiàn)了錫膏用膠盤均勻涂布的目的，從而使LED封裝實(shí)現(xiàn)錫膏自動均勻涂布。權(quán)利要求1、一種大功率LED封裝固晶方法，其特征在于包括如下步驟備膠步驟，在膠盤中放入作為固晶材料的共晶錫膏，由膠盤刮刀使供取膠部位的錫膏表面平整；取膠及點(diǎn)膠步驟，利用具有鈍頭的點(diǎn)膠頭從膠盤蘸取錫膏，再將取出的錫膏點(diǎn)附于基座上將固定LED芯片的固晶位置；共晶焊接步驟，將底面具有金屬層的LED芯片置于基座點(diǎn)有錫膏的固晶位置處，壓實(shí)后升溫到共晶溫度，使LED芯片底面的金屬與基座通過錫膏實(shí)現(xiàn)共晶焊接。2、如權(quán)利要求1所述的大功率LED封裝固晶方法，其特征在于所述共晶錫膏為如下成分的錫膏中的任意一種Sn96.5Ag3.oCua5、Sn95.5Ag4.0Cu0.5、Sn96.5Ag3.5、Sn63Pb37、Sn42Bi58。3、如權(quán)利要求1所述的大功率LED封裝固晶方法，其特征在于所述點(diǎn)膠頭的鈍頭為半球冠形或者為平頭錐體。4、如權(quán)利要求1或3所述的大功率LED封裝固晶方法，其特征在于鈍頭表面為粗糙表面。5、如權(quán)利要求1所述的大功率LED封裝固晶方法，其特征在于取膠及點(diǎn)膠步驟中，對每個(gè)固晶位置至少連續(xù)進(jìn)行兩次取膠及點(diǎn)膠操作。6、如權(quán)利要求5所述的大功率LED封裝固晶方法，其特征在于每個(gè)固晶位置點(diǎn)膠25次。7、如權(quán)利要求1所述的大功率LED封裝固晶方法，其特征在于每個(gè)固晶位置各次點(diǎn)膠的中心點(diǎn)相互重合。8、如權(quán)利要求1所述的大功率LED封裝固晶方法，其特征在于每個(gè)固晶位置的每次點(diǎn)膠的中心點(diǎn)與前一次點(diǎn)膠的中心點(diǎn)偏離00.0508mm。9、如權(quán)利要求1或7或8所述的大功率LED封裝固晶方法，其特征在于:每個(gè)固晶位置形成的膠點(diǎn)為cD0.127O2.54mm或者面積為0.127X0.127mm254X2.54mm2。全文摘要本發(fā)明涉及一種大功率LED封裝固晶方法，包括如下步驟備膠步驟，在膠盤中放入共晶錫膏，由膠盤刮刀使供取膠部位的錫膏表面平整；取膠及點(diǎn)膠步驟，利用具有鈍頭的點(diǎn)膠頭從膠盤蘸取錫膏，再將取出的錫膏點(diǎn)附于基座上的固晶位置；共晶焊接步驟，將底面具有金屬層的LED芯片置于基座點(diǎn)有錫膏的固晶位置處，壓實(shí)后升溫到共晶溫度，使LED芯片底面的金屬與基座通過錫膏實(shí)現(xiàn)共晶焊接。本發(fā)明采用共晶錫膏的導(dǎo)熱性能與AuSn相當(dāng)，能有效地解決大功率LED散熱問題及機(jī)械強(qiáng)度問題；另外，再配合使用具有鈍頭的點(diǎn)膠頭，可有效保證點(diǎn)膠質(zhì)量穩(wěn)定可靠。文檔編號H01L21/58GK101431129SQ20071012427公開日2009年5月13日申請日期2007年11月5日優(yōu)先權(quán)日2007年11月5日發(fā)明者李盛遠(yuǎn)申請人:深圳市邦貝爾電子有限公司