专利名称：一种led的固晶方法
技术领域：
本发明属于LED封装技术领域，具体涉及了一种LED的固晶方法。
背景技术：
对于LED封装，尤其是大功率LED，散热问题十分严重。高的工作结温将大大影响到整个器件的光效、光色、寿命、光衰。而现在的LED封装，几乎完全使用了传统的银浆作为固晶材料，而银浆热导率低，已经无法满足大功率LED的散热要求。为了解决散热的问题必须更换固晶的材料，合金成为首选的材料。CREE首先发布了拥有金锡合金层的芯片，可以使用共晶的方法固晶，但是共晶设备昂贵，而且只能使用CREE的芯片，共晶温度高，容易造成芯片损坏，技术不成熟。本发明提出了一种以锡银铜成分的锡膏作为固晶材料的固晶方法，固晶温度低，材料不含铅环保、并且适用于任何LED芯片，是一种工艺简单、低成本、低热阻的方法。
发明内容
本发明的目的是提出一种LED的固晶方法，它是基于锡银铜合金为固晶材料的固晶方法，采用成分为锡银铜的合金作为固晶材料，回流焊机或加热平台作为加热设备。
本发明提出的LED的固晶方法，具体步骤如下 将锡、银和铜按比例混合制成合金，所得合金可直接在PCB基板电极上制作成合金薄层或与助焊剂按比例混合制备成锡膏，将助焊剂或锡膏点到PCB基板电极上，再将LED芯片放置于助焊剂或锡膏上，并施加压力使LED芯片下助焊剂或锡膏形成一层薄层，采用加热设备按照优化的温度曲线对所述的混合层加热至合金锡膏熔化，助焊剂挥发，冷却，即完成LED的固晶。 本发明中，所述合金可以是合金球或合金薄层。 本发明中，所述合金中，锡、银和铜三者的比例为95. 5 : 3. 8 : 0. 7或96. 5 : 3 : 0. 5。 本发明中，所述合金薄层可以通过PVD (气相物理淀积)的方法在PCB基板电极上生长得到。本发明中，所述助焊剂可以采用Indium公司的TACFlux026或nf260等中任一种。
本发明中，所述锡膏中合金与助焊剂的比例为84 : 16到90 : 10。
本发明中，所述施加压力可以采用使用自动固晶机放置芯片，吸嘴下压时提供。
本发明中，所述加热设备为回流焊机或加热平台。 本发明中，所述优化的温度曲线以回流焊剂加热为例，指通过对回流焊机各个温区以及材料过每个温区的时间的调节，来使材料上实际的温度变化曲线同焊料规格说明书中所需要的温度变化曲线尽量接近，从而获得没有气泡，更牢固、热特性更好的芯片与支架的界面。 本发明中，为了实现和锡膏匹配的加热曲线，从而得到最好的固晶界面，可以选用具有编程功能，能精确控温的回流焊机器或加热平台作为加热设备。在小规模生产或实验室条件下，如果对固晶界面要求不是很严格也可以简单的采用一个可控温的加热平台来加热。 本发明采用合金作为固晶材料相比传统的银浆具有更小的热阻；采用合金做成锡膏或结合PCB基板的方法应用合金，因此对应用的芯片没有要求，使用与各种LED芯片；采用锡银铜合金其熔点约为217t:，虽然比熔点183t:的铅锡合金高，但它不含有害物质铅更环保，相比金锡合金成本更低，固晶温度更低，降低了对固晶之家和芯片的伤害，从而降低了对工艺控制和加热设备的要求，解决传统LED封装结构中热阻大、共晶工艺进入门槛高、技术设备不成熟的问题。
图1实施例1固晶流程示意图。其中(a)为点完焊锡膏后的示意图，(b)为放置芯片后的示意图，(c)为加热后的示意图。 图2实施例2固晶流程示意图。其中(a)为淀积了合金的支架的示意图，(b)为
点完助焊剂后的示意图，(c)为放置芯片后的示意图，(d)为加热后的示意图。 图中标号1为锡膏，2为PCB基板，3为LED芯片，4为助焊剂，5为合金薄层。
具体实施例方式
下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。
实施例1 : 本发明采用的固晶材料可以以锡膏的形式应用，其具体的实施的流程如下
将83%的锡银铜合金制作成合金球并与助焊剂TACFlux026混合成锡膏作为固晶胶，用自动固晶机将锡膏1点到PCB基板2上，通过自动固晶机的吸嘴将LED芯片3放在锡膏1上并借助吸嘴的下压力使芯片下的锡膏1形成一层较均匀的薄层，选用用具有编程功能，精确控温的回流焊机按照焊料的产品规格书所要求的加热曲线对模组进行加热(使锡膏熔化，助焊剂挥发)和冷却，即实现了LED芯片在PCB基板上的固晶。具体加热阶段以1°C /秒的速度升温，直到峰值温度24(TC，经过一定时间，以2-4°C /秒的速度冷却。焊料的熔点为217t:，一定时间指整个处于液相的时间为45-90秒的时间。
实施例2 : 本发明采用的固晶材料可以以合金层的形式和PCB基板结合应用，其具体的实施的流程如下 将恰当配比的锡银铜合金制作成合金靶，用PVD工艺淀积在固晶支架上在固晶区域形成一层合金薄层。用针筒式点胶机将助焊剂4点到固晶区域的合金层5上，将LED芯片3放在锡膏上通过芯片自身重力与表面张力是使芯片下的助焊剂形成一层较均匀的薄层，选用用具有编程功能，精确控温的回流焊机按照焊料的产品规格书所要求的曲线对模组进行加热(使合金层熔化，助焊剂挥发)和冷却，即实现了LED芯片在PCB基板上的固晶。具体加热阶段以1°C /秒的速度升温，直到峰值温度24(TC，经过一定时间，以2-4°C /秒的速度冷却。焊料的熔点为217t:，一定时间指整个处于液相的时间为45-90秒的时间。
权利要求
一种LED的固晶方法，其特征在于具体步骤如下将锡、银和铜按比例混合制成合金，所得合金可直接在PCB基板电极上制作成合金薄层或与助焊剂按比例混合制备成锡膏，将助焊剂或锡膏点到PCB基板电极上，再将LED芯片放置于助焊剂或锡膏上，并施加压力使LED芯片下助焊剂或锡膏形成一层薄层，采用加热设备按照优化的温度曲线对所述的混合层加热至合金锡膏熔化，助焊剂挥发，冷却，即完成LED的固晶。
2. 根据权利要求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层。
3. 根据权利要求1所述的LED的固晶方法，其特征在于所述合金中，锡、银和铜三者的 比例为95. 5 : 3.8 : 0. 7或96. 5 : 3 : 0.5。
4. 根据权利要求1所述的LED的固晶方法，其特征在于所述合金薄层可以通过气相物 理淀积的方法在PCB基板电极上生长得到。
5. 根据权利要求1所述的LED的固晶方法，其特征在于所述助焊剂采用Indium公司的 TACFlux02或nf260中任一种。
6. 根据权利要求1所述的LED的固晶方法，其特征在于所述锡膏中合金与助焊剂的比 例为84 : 16—90 : 10。
7. 根据权利要求1所述的LED的固晶方法，其特征在于所述加热设备为回流焊机或加 热平台。
全文摘要
本发明属于LED封装技术领域，具体涉及了一种LED的固晶方法。步骤为将锡、银和铜按比例混合制成合金，所得合金可直接在PCB基板电极上制作成合金薄层或与助焊剂按比例混合制备成锡膏，将助焊剂或锡膏点到PCB基板电极上，再将LED芯片放置于助焊剂或锡膏上，并施加压力使LED芯片下助焊剂或锡膏形成一层薄层，采用加热设备按照优化的温度曲线对所述的混合层加热至合金锡膏熔化，助焊剂挥发，冷却，即完成LED的固晶；锡、银和铜三者的比例为95.5∶3.8∶0.7或96.5∶3∶0.5，合金与助焊剂的比例为84∶16到90∶10。本发明采用成分为锡银铜的合金作为固晶材料，相比银浆具有更大的热导率，相比其他锡的合金具有合适的固晶温度，而合金固晶的整个加热过程只需要几分钟，因此这种方法能够减小产品热阻，降低工艺成本，提高生产效率。
文档编号H01L33/64GK101740712SQ20091020126
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月17日 优先权日2009年12月17日
发明者刘木清, 沈兰新, 韩凯 申请人:上海靖耕照明电器有限公司