一种倒装芯片压合机及倒装发光二极管的封装方法与流程

本发明涉及LED倒装芯片的技术领域，特别是一种倒装芯片压合机及倒装发光二极管的封装方法。

背景技术：

LED（Light Emitting Diode），发光二极管，简称LED，是一种能够将电能转化为可见光的固态半导体器件。作为新型高效固体光源，半导体照明具有寿命长、节能、环保、安全等显著优点，广泛应用与照明、显示、信号指示灯领域。

在现有的技术中倒装芯片因具有优良的导电性和良好的散热性成为电子芯片封装的主流趋势，在照明行业中也蒸蒸日上。倒装芯片需将芯片表面的凸点通过焊接系统焊接与基板上，焊接系统对芯片高度的控制直接影响到芯片的焊接质量，过大的焊接高度易导致虚焊，过低的焊接高度易导致短路，芯片水平度差易导致空焊。目前的LED倒装焊接系统存在无法检测芯片焊接质量的好坏的问题，良率低，且焊接设备成本高。

技术实现要素：

本发明提供一种倒装芯片压合机，集电、机、光、图像为一体，综合运用图像处理技术、运动控制技术、精密机械技术、温度控制技术、反馈控制等多项技术，所形成一套全新的倒装芯片固晶方法和工艺，可进行全自动、快速固晶，极大提升倒装固晶良率。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的一种倒装发光二极管的封装方法，包括如下步骤：

1）将导电微粒均匀分散到导热性良好的绝缘胶水中形成压合导电胶；

2）将所述压合导电胶滴在所述封装基板上，然后将所述倒装发光二极管芯片对齐电极位置放置在滴有所述压合导电胶的所述封装基板上；

3）采用所述压合机按压所述倒装发光二极管芯片，在所述封装基板正负电极施加电压，当所述倒装发光二极管电极与所述封装基板电极之间达到一定距离时，使所述倒装发光二极管芯片导通，当点测探针检测到某一指定电流时，所述压合机停止压合；

4）加热固化所述压合导电胶，形成所述倒装发光二极管芯片与所述封装基板间通过无数微接触垂直导电的所述倒装二极管发光器件。

作为本发明的倒装发光二极管的封装方法的一个优选方案，采用所述压合机按压所述倒装发光二极管芯片，此时间距介于2~30um，所述压合机施加电压介于2~100V，所述倒装发光二极管芯片导通时的指定电流介于0.1uA~1A。

作为本发明的倒装发光二极管的封装方法的一个优选方案，所述基板为带电路的散热板，如支架、PCB板、COB板等。

作为本发明所适用的压合导电胶，由导热性好的绝缘物质和包覆在绝缘物质内的导电颗粒组成，所述的绝缘物质体积占比为50-98.8%，导电颗粒体积占比为0.2-50%，所述压合导电胶本身不导电，内含导电颗粒，所述导电颗粒外部包含绝缘物质，在压力足够大的条件下，绝缘物质被破坏，导电性能被凸显出来。

作为本发明所适用的压合导电胶的一个优选方案，所述的绝缘物质为热塑性树脂，所述压合导电胶包含的导电颗粒材料可为金、银、铜、镍、钯、钼、锆、钴、锡中的一种或多种。

作为本发明所适用的压合导电胶的一个优选方案，绝缘物质为环氧树脂、聚酰亚胺和酚醛树脂的一种或多种，所述导电颗粒直径2~50um。

作为本发明所应用的一种倒装芯片压合机，其特征在于：所述压合机包括显示控制组件、移动组件、图像识别组件、焊接组件、热压头组件、高度检测组件、电性检测组件、控温组件，所述的显示控制组件由显示器和控制系统组成，显示器显示机械和系统状态，控制系统控制移动组件、图像识别组件、焊接组件、热压头组件、高度检测组件、电性检测组件、控温组件的运行，所述热压头组件具有加压、加热和自动调整功能。

其中，所述高度检测组件能实时测量热压头组件的高度，将高度信号转换成电信号，输出电压值传输给显示控制组件，所述电性能检测组件对焊接芯片两端施加电压并实时检测电流信号，当电流信号达到标准时由电性能检测组件反馈信号给控制组件，控制组件控制热压头组件稳定在最终高度。

其中，所述移动组件包括工作台、升降旋转模组、真空系统，起到控制点胶工作台准确点胶在基片指定位置、移动倒装芯片至基片指定位置以及调整芯片和基片间距的功能。

其中，所述图像识别组件包括显微镜、CCD图像处理装置，图片处理速度可高达10ms内，能精确识别芯片坐标，用移动组件控制芯片和工作台的定位，以及精确识别基片坐标，用移动组件控制焊接组件的定位。

其中，所述焊接组件实现将倒装芯片固定在基片的过程，焊接组件具有加热功能并由控温组件控温，所述控温组件能快速将基片升高至指定温度，实时测量基片温度，将温度信号转换成电压信号，并进行修正及输出电压值传输给显示控制组件，同时控制温度恒定并在达到指定时间后停止加热。

如上所述，本发明所提供一种倒装发光二极管的封装方法，与传统共晶焊的方法不同，用压合导电胶实现导电和固晶的作用，连接性能较高，工艺简单，成本低，且很环保，同时本发明所应用的一种倒装芯片压合机，集电、机、光、图像为一体，综合运用图像处理技术、运动控制技术、精密机械技术、温度控制技术、反馈控制等多项技术，所形成一套全新的倒装芯片固晶方法和工艺，可进行全自动、快速固晶，极大提升倒装固晶良率，以适应我国倒装芯片大规模发展的需要，设备具有国内领先水平。

附图说明

图1显示为本发明中倒装芯片压合机组成和系统控制与传输结构图。

图2显示为本发明中倒装发光二级管封装方法各步骤进行时的流程示意图。

在图1和图2中包括有：

11-显示控制组件、12-移动组件、13-图像识别组件、14-焊接组件、15-热压头组件、16-高度检测组件、17-电性检测组件、18-控温组件、

21-倒装发光二极管、22-对称电极、23-压合导电胶、24-导电颗粒、25-导电颗粒外的绝缘物质、26-基板、27-点测探针。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，应注意的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明有关的组件而非按照实际实施的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

实施例：如图1~图2所示，本实施例所应用的一种倒装芯片压合机，包括以下结构：显示控制组件11、移动组件12、图像识别组件13、焊接组件14、热压头组件15、高度检测组件16、电性检测组件17、控温组件18，其中所述热压头组件15具有加压、加热和自动调整功能，热压头组件15具有吸附芯片和调节芯片水平的功能，热压头的高度由高度检测组件16进行初步控制功能，由电性检测组件17反馈控制最终高度。

显示控制组件11由显示器和控制系统组成，显示机械和系统状态，控制移动组件12、图像识别组件13、焊接组件14、热压头组件15、高度检测组件16、电性检测组件17、控温组件18等运行。

移动组件12包括工作台、升降旋转模组、真空系统，起到控制点胶工作台准确点胶在基片指定位置，移动倒装芯片至基片指定位置，调整芯片和基片间距等功能。

图像识别组件13包括显微镜、CCD图像处理装置，图片处理速度可高达10ms内，精确识别芯片坐标，用移动组件控制芯片和工作台的定位；精确识别基片坐标，用移动组件控制焊接组件的定位。

焊接组件14实现将倒装芯片固定在基片的过程，焊接组件14具有加热功能并由控温组件18控温。

高度检测组件16，实时测量热压头组件15的高度，将高度信号转换成电信号，输出电压值，传输给显示控制组件11。

电性能检测组件17，对焊接芯片两端施加电压，实时检测电流信号，当电流信号达到标准时，反馈信号给控制组件11，控制热压头组件15稳定在此高度。

控温组件18，能快速将基片升高至指定温度，实时测量基片温度，将温度信号转换成电压信号，并进行修正及输出电压值传输给显示控制组件11，控制温度恒定并在达到指定时间后停止加热。

本实施例所提供的一种倒装发光二极管的封装方法，包括以下步骤：

步骤S1，制备压合导电胶23：将导电颗粒24均匀分散到导热性良好的绝缘胶水中形成压合导电胶23；

步骤S2，使用点胶工作台将所述压合导电胶23滴在所述封装基板26上，然后将所述倒装发光二极管芯片21对齐电极22位置放置在滴有所述压合导电胶23的所述封装基板26上；

步骤S3，采用所述压合机压头16按压所述倒装发光二极管芯片21，在所述封装基板26正负电极施加电压，当所述倒装发光二极管电极22与所述封装基板26电极之间达到一定距离（1-100um），所述导电颗粒外的绝缘物质25破裂，所述导电颗粒24导通所述倒装发光二极管芯片2，此时点测探针27检测到0.1uA-200mA范围内的某一指定电流时，所述压合机压头16稳定在此高度；

步骤S4，用焊接组件14加热固化所述压合导电胶23，形成所述倒装发光二极管芯片21与所述封装基板26间通过无数微接触垂直导电的所述倒装二极管发光器件。

本发明与现有的技术相比，本发明操作简单，对设备精度有一定的要求，可大批量使用，整体成本低，生产良率明显提高。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。