一种微型贴片发光二极管的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种微型贴片发光二极管，属于LED【技术领域】。所述微型贴片发光二极管，包括基板，固定在基板上的发光芯片，以及覆盖在整个基板上表面的胶体，所述基板的导通孔内填充有油墨或树脂，发光芯片的电极通过弧形导线与基板相连，所述微型贴片发光二极管的长度为1.2~0.8mm，宽度为1.0~0.5mm，厚尺为0.4~0.6mm。上述微型贴片发光二极管具有体积小、发光效率高、亮度高、性能可靠等特点。
【专利说明】一种微型贴片发光二极管
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种微型贴片发光二极管，属于LED【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 传统的贴片发光二极管（即贴片LED)产品结构可分为通孔型与直边型两种，如图 1-3所示。无论是通孔型还是直边型，发光芯片1-3通过胶体1-2封装在基板1-1上，一般 胶体1-2面积只占整个产品面积（即基板1-1面积）的2/3,甚至更小，两边的电极、焊盘都 会裸露在胶体1-2外部，即整颗产品的真正发光面积只有胶体1-2那一部分。此外，传统 的贴片发光二极管为使产品切割后背面焊盘与正面电极仍能导通，基板上均设有多个导通 孔。上述贴片发光二极管主要存在以下几个缺点：
[0003] 1、胶体1-2面积只占整个产品面积的一部分，使发光视角在120°及以下，整个发 光二极管发光面积不充分，发光视觉效果不均匀；同时为保证足够的发光效果，只能将整个 贴片发光二极管尽量做大，导致目前市场上最小只能做到1. 6*0. 8*0. 4mm，单片产品的生产 效率低；
[0004] 2、正面两端电极暴露于空气中，易造成焊盘氧化或锡膏沿着发光芯片1-3侧壁导 电层渗入胶体内，影响产品品质，降低产品可靠性；同时暴露在胶体外的大面积焊盘容易受 环境影响，氧化而造成沾锡不良；
[0005] 3、传统的封装胶体工艺采用条状式封装，容易受力不均产生溢胶。
[0006] 有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种微型贴片发光二极管，本案由 此产生。 实用新型内容
[0007] 本实用新型的目的是提供一种微型贴片发光二极管，具有体积小、发光效率高、亮 度高、性能可靠等特点。
[0008] 为了实现上述目的，本实用新型的解决方案是：
[0009] -种微型贴片发光二极管，包括基板，固定在基板上的发光芯片，以及覆盖在整个 基板上表面的胶体，所述基板的导通孔内填充有油墨或树脂，发光芯片的电极通过弧形导 线与基板相连，所述微型贴片发光二极管的长度为1. 2~0. 8mm，宽度为1. (TO. 5 mm，厚尺为 0· 4?0· 6mm〇
[0010] 作为优选，所述基板包括厚度大于等于〇. 1mm的BT衬底，以及镀在BT衬底上表面 上的金属层。
[0011] 作为优选，所述金属层为金铜镍、银铜镍或金银合金与铜镍组成的金属层。
[0012] 作为优选，弧形导线始端连接发光芯片的电极，尾端通过两次结球的方式连接在 基板的金属层上，弧形导线最高点与发光芯片表面电极距离为8(Γ130 μ m。弧形导线的尾端 通过两次结球的方式焊接，可以加强弧形导线与基板上焊点的结合强度。
[0013] 作为优选，所述胶体平面尺寸与基板相同，四个侧面与基板齐平，胶体高度为 0. 2~0. 35mm，胶体除底面外，5个面都能发光。
[0014] 作为优选，上述微型发光二极管长*宽*厚尺寸为1. 0 *0. 5 *0. 4、. 50。
[0015] 上述微型贴片发光二极管的长*宽*厚尺寸，相比传统的尺寸，大幅度缩小；采用 无镂空基板，且整个基板上表面覆盖满胶体，胶体五个面全方位发光，发光角度可达180°， 发光效率高、亮度高；此外，整个发光二极管没有电极以及焊盘裸露在外面，不会发生氧化、 短路等故障，使贴片发光二极管具有较高的可靠性。
[0016] 以下结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为现有技术通孔型发光二极管俯视图；
[0018] 图2为现有技术直边型发光二极管俯视图；
[0019] 图3为现有技术直边型和通孔型发光二极管侧视图；
[0020] 图4为本实施例微型贴片发光二极管俯视结构示意图；
[0021] 图5为本实施例微型贴片发光二极管正向结构示意图。
【具体实施方式】
[0022] 实施例1 :
[0023] 如图4-5所示，一种微型贴片发光二极管，包括基板1，固定在基板1上的发光芯片 3,以及覆盖在整个基板1上表面的胶体2,所述基板1的导通孔内填充有油墨，发光芯片3 的电极通过弧形导线4与基板1相连，在本实施例中，发光芯片3的电极位于发光芯片3上 表面的中间位置，弧形导线4始端连接发光芯片3的电极，尾端通过两次结球的方式连接在 基板1的金属层12上，弧形导线4最高点与发光芯片3表面电极距离为80 μ m。弧形导线 4的尾端通过两次结球的方式焊接，可以加强弧形导线4与基板1上焊点的结合强度。
[0024] 所述微型贴片发光二极管的长度为1. 2mm，宽度为1. 0 mm，厚度为0. 4mm。
[0025] 在本实施例中，所述基板1包括厚度为0. 1mm的BT衬底11，以及镀在BT衬底11 上表面上的金铜镍金属层12。所述胶体2平面尺寸与基板1相同，四个侧面与基板1齐平， 胶体2高度为0. 2mm，胶体2除底面外，5个面都能发光。
[0026] 上述微型贴片发光二极管的长*宽*厚尺寸，相比传统的尺寸，大幅度缩小；采用 无镂空基板，且整个基板1上表面覆盖满胶体2,胶体2五个面全方位发光，发光角度可达 180°，发光效率高、亮度高；此外，整个发光二极管没有电极以及焊盘裸露在外面，不会发 生氧化、短路等故障，使贴片发光二极管具有较高的可靠性。
[0027] 上述微型贴片发光二极管生产工艺，包括如下步骤：固晶一焊线一压模一切割一 测试一包装。
[0028] 其中，固晶步骤：采用厚度为0. 10mm的BT衬底镀金铜镍基板1，将其各个导通孔 填充满塞油墨后形成无镂空基板，焊盘与电极之间通过导通孔内壁上的镀金(银）铜镍层进 行导通，为了防止基板1在生产时抖动，在固晶时必须在基板1底部吸真空，基板1正面用 治具逐列固定模式进行生产。固晶前先进行点胶，若发光芯片3底部有电极，则必须用导电 胶进行固定，没有电极的可选用导电胶或绝缘胶进行固定；接着通过机械臂上的真空吸嘴 在顶针辅助的作用下将发光芯片3吸起，放置到基板1固定胶正中心，关闭吸嘴上的真空， 使发光芯片不会粘在吸嘴上。采用无镂空基板1比原先有通孔型或直边型PCB更易固定， 点胶固晶时更稳定。
[0029] 焊线步骤，具体包括如下子步骤：
[0030] 1)、根据打线的位置，在发光芯片3上表面的电极上设置好第一焊点21辨识位，同 时在基板1的金属层12上设置好第二焊点22辨识位，并设定瓷嘴分别在第一焊点21与第 二焊点22的下降高度，两高度差值为发光芯片3高度与发光芯片3底部固晶胶厚度之和；
[0031] 3)、设置第一焊点21与第二焊点23之间的弧形导线4,所述弧形导线4包括3段 行程，第一段行程在第一焊点21键合后瓷嘴垂直上拉，第二行程在瓷嘴上升到一定高度后 水平运动一段距离作为导线的抗膨胀阶段，第三段行程，瓷嘴开始下降运动到第二焊点22 指定位置进行键合，弧形导线4最高点与发光芯片表面电极距离为80 μ m ;
[0032] 4)、穿好导线的瓷嘴在瓷嘴口处安装放电棒，通过超声波放电装置将瓷嘴口导线 烧结成直径约为45~80 μ m的金球，通过瓷嘴下降将金球压合在发光芯片3电极（即第一焊 点21)上，再通过3段行程完成第一次打线；在第二焊点22尾线处进行两次结球。在实际 操作过程中，在第二焊点22 (即弧形导线4收尾处）旁边，附图4-5中双结球处23,还会设 置第三焊点和第四焊点，用于双结球的设置，第三焊点与第四焊点之间的弧形导线水平距 离一般设定为3(Γ70 μ m。
[0033] 以 申请人:公司型号为0402蓝白光贴片发光二极管为例，压料杆分八区块，每区块 尺寸为24. 4mm*24. 9mm。焊线机（wire bonding)采用日本kai jo990设备进行打线。
[0034] 一次焊线第一焊点结球尺寸45?70 μ m，瓷嘴压力3(T50g ;二次焊线第三焊点结 球尺寸45?70μπι，瓷嘴压力3(T50g ;第三焊点结球模式BMUP SW设定为SE⑶RE，第四焊点尾 线切断模式SHAPE设定为PULL CUT模式。
[0035] 采用双结球BBOS (bond ball on stitch)焊线工艺，即先打线再在尾线处结球，可 以明显提高弧形导线4尾端与基板1的结合强度，解决贴片发光二极管在可靠性方面因为 第二焊点22造成的死灯问题；而且尾线的上下两面分别与金属层12和金球接触，尾线完 全被包围，相对于BSOB (bond stitch on ball)先结球再打线方式的尾线只有下面与金球接 触，拉力明显增强，断点更佳。此外，为了保证焊接结合强度，在焊线前用PLSAMA的Ar与H2 的混合气体经过高压电离，使等离子气体撞击基板表面达到清洁效果。首先将材料通过推 料杆送入焊线平台，由于基板1无镂空，使底部真空在吸基板1时不会产生漏真空现象，力口 上多列多横(根据区块大小设计）的压料杆的作用，使贴片发光二极管在焊线时不会产生抖 动。
[0036] 压模步骤：采用块状方式压模，将由多个贴片发光二极管基板组成的基板单元分 为1-8个子单元，封胶用模具也设计成相配套的1-8个子单元，并确保封胶用模具四周与基 板子单元四周完全密封。以下以生产0402蓝白光贴片发光二极管为例，模具每区块尺寸为 24. 4mm*24. 9mm，压模步骤包括如下子步骤：
[0037] 1)、首先将封胶用模具安装在压模机下模上，设定压模参数；模具进行清模、润模， 温度先从150°C ±5°C上升到180°C ±5°C进行清、润模作业，然后再下降到150°C ±5°C。
[0038] 2)块状方式设定压模参数，转进压力13?28 kg，合模压力40±10kg;上模温度 152. 0±5. 0°C，下模温度152. 0±5. 0°C;转进时间160±20s，加热时间120±10s ;光学树脂 预热温度60±10°C ;将需要封装的基板子单元倒置于模具上，利用上下模具封合将基板子 单元置于一个密闭的真空环境中。
[0039] 3)、将固体类的光学树脂进行回温，回温温度为20?25°C，回温时间为『24小时 后，利用高週波预热机预热60 ± 1(TC，放进模具真空腔内，在模具内通过转进挤压，同时在 模具高温的作用下，使树脂达到玻璃转化温度，由固态转变为液态，使液态树脂缓缓流入密 闭胶道内与基板子单元封合成形，每颗重量13g~22g，直径35mm± 2mm，光学树脂可在48小 时内使用
[0040] 4)、成形后长烤，长烤温度150. 0±5. 0°C，时间4、小时，以加强基板与光
[0041] 学树脂的结合强度。
[0042] 传统的PCB类LED灯压模都是属于条状型压模，对模具每一镶条的平整度与PCB 板厚均匀度要求都较高，如果密封不好，容易使胶体通过胶道口溢出至单一产品导通部位 及背部，也容易产生压模偏移。采用本实施例所述的块状方式压模，只要确保模具四周与基 板子单元四周密封，就可以防止无溢胶现象，大大降低不良率的产生。
[0043] 切割步骤：先将超强粘性的绿膜或棕膜胶带粘贴在基板子单元上；然后将基板子 单元划分为个小区块，最后将小区块中的多个贴片发光二极管切割成单一产品，切割 时的切割转速小于30000rpm，切割后产品用酒精浸泡清洗，使产品失去粘性。
[0044] 传统贴片发光二极管采用UV膜进行贴膜切割，用UV照射机照射后产品失去粘性， 容易剥料，仅适合1. 6*0. 8*0. 8以上大尺寸产品。本实用新型所述的贴片发光二极管因尺 寸过小，切割后与粘膜接触面积过小，导致产品容易飞料，通过使用超强粘着力的绿膜进行 贴模切割，将切割模式一分为四或八小块进行，减小整片基板张力，降低因基板形变和膨张 系数导致的切割飞料，同时降低切割速度（< 30000rpm)，达到降低飞料目的。切割后产品 用酒精浸泡清洗，使产品失去粘性。切割完后成品成立方体，除底部一面外，其余五面均可 成为发光面，并且没有多余基板裸露于胶体外，可以降低焊锡盘氧化面积和几率。
[0045] 测试步骤：依据产品尺寸小，且只有底部为点测焊盘，利用底部有弹性探针进行 测试，参照产品两端焊盘宽分别为0. 3mm，两焊盘间距只有0. 6mm情况下，将探针间距设计 为至少0. 3mm < d < 1. 0mm，弹性探针接触贴片发光二极管底部两端电极进行测试。同时为 了固定产品以利点测，采用压住产品四角的夹具进行固定。传统的PCB类LED有通孔型和 直边型两种形式，上中下面都有导电层，点测一般采用V字型与一字型的探针进行点测，固 定LED与点测动作都是同时进行，适用于产品在1. 6*0. 8*0. 8以上大尺寸产品测试。针对 超小发光二极管的发光原理，传统的V字型探针与一字型探针都不能点测到底部焊盘使产 品点亮。因本实施例所述的贴片型发光二极管尺寸过小导致产品两端焊接盘过小，采用弹 性探针进行点测，可提1?广品点测良率。
[0046] 包装步骤：采用同测试步骤一样的弹性探针进行包装前点测。根据产品尺寸采用 相应的圆振与平振轨道，包装下带。
[0047] 实施例2 :
[0048] 如图4-6所示，一种微型贴片发光二极管，包括基板1，固定在基板1上的发光芯片 3,以及覆盖在整个基板1上表面的胶体2,所述基板1的导通孔内填充有树脂，发光芯片3 的电极通过弧形导线4与基板1相连，在本实施例中，发光芯片3的电极位于发光芯片3上 表面的中间位置，弧形导线4始端连接发光芯片3的电极，尾端通过两次结球的方式连接在 基板1的金属层12上，弧形导线4最高点与发光芯片3表面电极距离为100 μ m。弧形导线 4的尾端通过两次结球的方式焊接，可以加强弧形导线4与基板1上焊点的结合强度。
[0049] 所述微型贴片发光二极管的长度为1. 0mm，宽度为0. 5mm，厚度为0. 5mm。
[0050] 在本实施例中，所述基板1包括厚度为0. 12mm的BT衬底11，以及镀在BT衬底11 上表面上的金铜镍金属层12。所述胶体2平面尺寸与基板1相同，四个侧面与基板1齐平， 胶体2高度为0. 25mm，胶体2除底面外，5个面都能发光。
[0051] 实施例3:
[0052] 如图4-5所示，一种微型贴片发光二极管，包括基板1，固定在基板1上的发光芯片 3,以及覆盖在整个基板1上表面的胶体2,所述基板1的导通孔内填充有油墨，发光芯片3 的电极通过弧形导线4与基板1相连，在本实施例中，发光芯片3的电极位于发光芯片3上 表面的中间位置，弧形导线4始端连接发光芯片3的电极，尾端通过两次结球的方式连接在 基板1的金属层12上，弧形导线4最高点与发光芯片3表面电极距离为130 μ m。弧形导线 4的尾端通过两次结球的方式焊接，可以加强弧形导线4与基板1上焊点的结合强度。
[0053] 所述微型贴片发光二极管的长度为0. 8mm，宽度为0. 8mm，厚尺为0. 6_。
[0054] 在本实施例中，所述基板1包括厚度为0. 13mm的BT衬底11，以及镀在BT衬底11 上表面的金银合金与铜镍金属层12。所述胶体2平面尺寸与基板1相同，四个侧面与基板 1齐平，胶体2高度为0. 35mm，胶体2除底面外，5个面都能发光。
[0055] 上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属【技术领域】的 普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。
【权利要求】
1. 一种微型贴片发光二极管，其特征在于：包括基板，固定在基板上的发光芯片，以及 覆盖在整个基板上表面的胶体，所述基板的导通孔内填充有油墨或树脂，发光芯片的电极 通过弧形导线与基板相连，所述微型贴片发光二极管的长度为1. 2~0. 8_，宽度为1. (To. 5 mm，厚尺为0· 4?0· 6mm。
2. 如权利要求1所述的一种微型贴片发光二极管，其特征在于：所述基板包括厚度大 于等于0. 1mm的BT衬底，以及镀在BT衬底上表面上的金属层。
3. 如权利要求2所述的一种微型贴片发光二极管，其特征在于：所述金属层为金铜镍 金属层或银铜镍金属层。
4. 如权利要求1所述的一种微型贴片发光二极管，其特征在于：弧形导线始端连接发 光芯片的电极，尾端通过两次结球的方式连接在基板的金属层上，弧形导线最高点与发光 芯片表面电极距离为8(Γ130 μ m。
5. 如权利要求1所述的一种微型贴片发光二极管，其特征在于：所述胶体平面尺寸与 基板相同，四个侧面与基板齐平，胶体高度为〇. 2~0. 35mm。
6. 如权利要求1所述的一种微型贴片发光二极管，其特征在于：上述微型发光二极管 长*宽*厚尺寸为L 〇 *〇· 5 *0· 4?0· 50。
【文档编号】H01L33/62GK203910844SQ201420125110
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年3月19日 优先权日:2014年3月19日
【发明者】丁申冬, 陈丹萍, 宋晓明, 王利君, 王惠菊 申请人:浙江古越龙山电子科技发展有限公司