固晶稳固方法与流程

本发明有关于一种固晶稳固方法。

背景技术：

发光二极体(led)因其具有较佳色彩饱和度，且轻薄、省电、及寿命较长等诸多优越的特性，而吸引厂商业者积极研发及应用，如led背光模组、oled、amoled显示技术。然而，随着科技的进步，现有的led技术已无法满足所要应用的层面，举例来说，目前较常使用的amoled显示技术，其缺点在于色彩过度饱和失真、阳光下无法清楚观看及长久使用后荧幕有烙印的问题。

因此，需要着手研发新一代的技术来解决目前的问题，其中，研发技术重点之一为微发光二极体(micro-led)。微发光二极体可应用于显示器、显示屏、穿戴式装置及抬头显示件(如google眼镜)或vr等等3c产品。然而，由于微发光二极体的技术所用到的尺寸都极小(微米级)，因此，在生产上要求的精度及良率上十分的严苛，要如何提升良率及品质，成为现今亟欲改善的目标。

因此，有必要提供一种新颖且具有进步性地固晶稳固方法，以解决上述的问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种固晶稳固方法，通过二次升温来分别熔融助焊剂及金属镀层，可有效确实地将晶片单元稳固定位于基体单元，提高结合精准度及稳定度，能有效提高产品良率。

为达成上述目的，本发明提供一种固晶稳固方法，其包含以下步骤：提供复数微型晶片，各该微型晶片设有一第一电极组；提供一基板，并将该基板定位于一固晶机台，该基板设有与该复数第一电极组相对应的复数第二电极组；提供一呈膏状的助焊剂，将该助焊剂设于该第二电极组；一第一置放步骤，依一第一排列模式地将部分该复数微形晶片的第一电极组设于该基板的第二电极组，该助焊剂连接该第一及第二电极组，其中，该第一排列模式是在纵向上及横向上间隔地配置；一第一加热加压步骤，以一第一预定温度加热使该助焊剂呈液态状，同时进行加压动作迫使该第一及第二电极组相互靠近，之后冷却该助焊剂而使该助焊剂定位住该第一及第二电极组；一第二置放步骤，依一第二排列模式地将部分该复数微形晶片的第一电极组设于该基板的第二电极组，该助焊剂连接该第一及第二电极组，其中，该第二排列模式与该第一排列模式相反；重复该第一加热加压步骤；一第二加热加压步骤，以一第二预定温度加热并加压使该第一电极组及该第二电极组熔接，之后冷却至常温。

优选地，所述第一预定温度介于120℃至230℃之间。

优选地，所述第二预定温度大于230℃且不大于330℃。

优选地，所述第二电极组另包含有一金属镀层，在所述第一加热加压步骤中，所述助焊剂熔接所述第一电极组及该金属镀层，该金属镀层由外而内依序设有一锡料层、一铜料层及一基底层，该基底层的材质选自镍或钛，所述第二预定温度大于或等于该锡料层的熔点。

优选地，所述金属镀层另设有一金料层，该金料层覆设于所述锡料层。

优选地，所述锡料层的厚度介于1μm至10μm之间。

优选地，所述锡料层的厚度为5μm至7μm之间。

优选地，在一方向上相邻的两个所述微型晶片的距离小于200μm，各所述微型晶片的面积介于10μm²至300μm²之间。

优选地，所述助焊剂采用网版印刷、单点设置、喷涂等其中一者方式设于所述第二电极组。

优选地，所述金属镀层的上表面呈平面状，所述第一预定温度为180℃；所述第二预定温度为260℃；所述基板选自于fr-4基板、bt基板、玻璃、支架、陶瓷、铝基板、铜基板、硅基板、软性基板(pi)及蓝宝石其中一者；所述助焊剂采用单点设置的方式设于所述第二电极组，在一方向上相邻的两个所述微型晶片的距离小于200μm，各所述微型晶片的面积小于5平方密尔(mil²)；所述固晶稳固方法另提供有一轨道单元及一加热器，该轨道单元设有一加热位置及一冷却位置，所述基板可在该加热位置及该冷却位置之间移动地设于该轨道单元，该加热器设于该加热位置而对所述基板3进行加热；加压的压力大小为每5平方密尔1公克至100公克(1～100g/5mil²)。

本发明的有益效果在于：

本发明提供一种固晶稳固方法，通过二次升温来分别熔融助焊剂及金属镀层，可有效确实地将晶片单元稳固定位于基体单元，提高结合精准度及稳定度，并且，助焊剂及锡料层不易外溢至间隙之间，以避免相邻的二微型晶片产生短路，能有效提高产品良率。此外，助焊剂可以依需求而依特定分布模式来与复数第二电极做结合，以提高结合成功率。

附图说明

图1为本发明一实施例的步骤流程图。

图2为本发明一实施例的微形晶片结合于基板的作动图。

图3为本发明一实施例的第二电极组的局部放大图。

图4为本发明一实施例的金属镀层的局部放大图。

图5及图6为本发明一实施例第一及第二置放步骤的示意图。

图7为本发明一实施例的加热加压示意图。

图8为本发明又一实施例的金属镀层的局部放大图。

附图标记

1：固晶机台；2：微型晶片；21：第一电极组；3：基板；31：第二电极组；4：助焊剂；5、5a：金属镀层；51：锡料层；52：铜料层；53：基底层；54：金料层；6：吸嘴；7：加压件；8：轨道单元；9：加热器。

具体实施方式

以下仅以实施例说明本发明可能的实施态样，然并非用以限制本发明所要保护的范畴，合先叙明。

请参考图1至图5，其显示本发明的一较佳实施例，本发明的固晶稳固方法，其包含以下步骤：

提供复数微型晶片2，各该微型晶片2设有一第一电极组21；提供一基板3，并将该基板3定位于一固晶机台1，该基板3设有与该复数第一电极组21相对应的复数第二电极组31；提供一呈膏状的助焊剂4，将该助焊剂4设于该第二电极组31；一第一置放步骤，依一第一排列模式地将部分该复数微形晶片的第一电极组21设于该基板3的第二电极组31，该助焊剂4连接该第一及第二电极组21、31，其中，该第一排列模式是在纵向上及横向上间隔地配置；一第一加热加压步骤，以一第一预定温度加热使该助焊剂4呈液态状，同时进行加压动作迫使该第一及第二电极组21、31相互靠近，之后冷却该助焊剂4而使该助焊剂4定位住该第一及第二电极组21、31；一第二置放步骤，依一第二排列模式地将部分该复数微形晶片的第一电极组21设于该基板3的第二电极组31，该助焊剂4连接该第一及第二电极组21、31，其中，该第二排列模式与该第一排列模式相反；重复该第一加热加压步骤；一第二加热加压步骤，以一第二预定温度加热并加压使该第一电极组21及该第二电极组31熔接，之后冷却至常温。

值得一提的是，由于该微型晶片2甚小，为了避免夹持力道过大造成该微型晶片2受损，较佳地，采用一吸嘴6来将该微型晶片2移动至该基板3。同理地，加压的手法也可通过专门的一加压件7来对该微型晶片2施压，其中，加压的压力大小为每5平方密尔1公克至100公克(1～100g/5mil²)。该基板3选自于fr-4基板、bt基板、玻璃、支架、陶瓷、铝基板、铜基板、硅基板、软性基板(pi)及蓝宝石其中一者。

使用该助焊剂4可以将该第一及第二电极组21、31的表面的氧化物或污质去除，提高结合品质；并且，该助焊剂4还可以保护待焊接表面不会再度氧化。更重要的是，该第一加热加压步骤也为第一次固晶(预定位)，当该助焊剂4冷却回温后即会由液态转变为固态，进而连结固定该第一及第二电极组21、31，换言之，各该微型晶片2可通过该助焊剂4而定位于该基板3。其中，该第一预定温度较佳设定介于120℃至230℃之间，对其他元件较不易产生热影响，也就是说选用该助焊剂4时，其熔点较佳位于或低于此温度区间，以期可较快速地对该助焊剂4进行加热熔融，节省能源消耗、缩短生产时间。

较详细地说，该第二电极组31另包含有一金属镀层5，在该第一加热加压步骤中，该助焊剂4熔接该第一电极组21及该金属镀层5。其中，该金属镀层5可通过蚀刻的方式形成。较佳地，该金属镀层5的上表面呈平面状，而有较多且平顺的接触面积，当与该第一电极组21结合后能处于稳固的状态。

更详细地说，该金属镀层5由外而内依序设有一锡料层51、一铜料层52及一基底层53，该基底层53的材质选自镍或钛，其中，该第二预定温度大于或等于该锡料层51的熔点。故可以理解的，该第二加热加压步骤主要是要熔融该锡料层51来与该第一电极组21相连结，而等到该锡料层51冷却回温后即完成整个该固晶稳固过程，故该第二加热加压步骤又可称为第二次固晶。同理地，为了有较佳的升温时间及节省加工成本，举例但不限于，该第二预定温度较佳设定大于230℃且不大于330℃。在本实施例中，该第一预定温度设定为180℃，而该第二预定温度设定为260℃，以期让该锡料层51能确实地完全熔解，并且该助焊剂4可在此温度状态下挥发掉，而有较佳的成品。

要补充地说明的是，该金属镀层5也可有其他形式，如图8所示的另一实施例的金属镀层5a，该金属镀层5a另设有一金料层54，该金料层54覆设于该锡料层51，其中，该金料层54的厚度为0.2μm，当未进行结合前，该金料层54可以防止其他金属层氧化，而保持在较良好的状态。

请再参考图1至图6的本实施例，在一方向上相邻的两个该微型晶片2的距离(d)小于200μm，且各该微型晶片2面积介于10μm²至300μm²之间。由上述可知，各该微型晶片2的尺寸及相邻间距皆非常细小，故极易因些微变化而产生不良后果，进而降低良率。并且，在本实施例中的各该微型晶片2的面积小于5平方密尔(mil²)，因此，为了达到有高良率的生产品质，该第一及第二电极组21、31采用二阶段式热压结合的方式(即该第一及第二次加热加压步骤)。

较进一步来说，将原本该第一及第二电极组21、31所要结合的行进位移距离切割成二阶段进行，让每次该第一及第二电极组21、31相互靠近的位移量变小，使得熔融状态的该助焊剂4或该锡料层51较不易有受力而飞溅的情况发生，相邻的两个该微型晶片2较不会有非预期地电性连接而有短路的情况产生，并且可避免造成该基板3或其他电路、元件有不良影响。较佳地，该助焊剂4可以选用不导电且无腐蚀性的免洗系列(如松香有机系)，更可有效避免短路等问题，而有较佳的结合成功率。另一较佳地，该锡料层51的厚度介于1μm至10μm之间，可更进一步确保该锡料层51受挤压时不易外溢至两个该微型晶片2的间隙间。经过多次实际生产测试，当该锡料层51的厚度为5μm至7μm时，能有较佳的结合品质。

在本实施例中，该助焊剂4采用单点设置的方式设于该第二电极组31，故除了将该助焊剂4一次全部设于该复数第二电极组31外，也可随该第一或第二排列模式的需求依序将该助焊剂4与该复数第二电极相结合。当然，并不局限于该助焊剂4的设置手法。依各种不同需求，该助焊剂4也可采用网版印刷的方式设于该第二电极组31。或是该助焊剂4采用喷涂的方式设于该第二电极组31，也无不可。

要补充地是，请参考图7，较佳地，该固晶稳固方法另提供有一轨道单元8及一加热器9，该轨道单元8设有一加热位置及一冷却位置，该基板3可在该加热位置及该冷却位置之间移动地设于该轨道单元8，该加热器9设于该加热位置而对该基板3进行加热，等加热完毕后，该轨道单元8即可带动该基板3及该复数微型晶片2一同移动至该冷却位置进行降温。

综上，本发明固晶稳固方法通过第一及第二加热加压步骤，分阶段地熔融助焊剂或锡料层，而进行二次固晶，可以提升微型晶片单元与基板3的结合稳定度。并且，助焊剂及锡料层不易外溢至间隙之间，以避免相邻的二微型晶片产生短路，而确保结合成功率(良率)。此外，助焊剂可以依需求而依特定分布模式来与复数第二电极做结合，以提高结合成功率。