一种倒装MICROLED芯片与基板的键合方法与流程

本发明涉及芯片键合，特别涉及一种倒装micro led芯片与基板的键合方法。

背景技术：

1、目前，microled显示技术，因其响应速度快、功耗低、寿命长、发光效率高等优点引起了广泛关注，被认为是继lcd之后的下一代显示技术。microled显示技术术需要将microled芯片键合在基板上进行电气连接，进而实现驱动控制。

2、现有技术中，通过键合头进行micro led芯片与基板的键合，如公开号为cn107134427a，公开日为2017年09月05日，发明名称为“芯片键合装置及方法”的中国发明专利申请，提供了一种芯片键合装置，包括承载台、键合头结构和键合台，现有的倒装芯片键合工艺包括以下步骤，提供准备键合的若干个芯片和基底，芯片包括器件面；接着，将若干个所述芯片以器件面向上的方式放置在承载台上，然后，利用抓取翻转结构抓取芯片并进行翻转；之后，通过交接结构将所述芯片交接给键合头结构，键合头结构通过其芯片承载组件吸附多个芯片，当多个芯片被键合头结构移到位于键合台上的基底上方时，通过ccd图像传感器将芯片的对准标记和基底的对准标记对准，最后将键合头结构上的芯片一次性键合到基底上。

3、以上现有技术存在的技术问题为：倒装micro led芯片封装时，键合头常因结构刚度不足在冲击载荷和周期激振力的作用下产生较大的变形和/或残余振动，直接影响芯片的键合精度。

技术实现思路

1、本发明旨在至少一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种倒装micro led芯片与基板的键合方法，提高micro led芯片的键合精度。

2、为达到上述目的，本发明实施例提出了一种倒装micro led芯片与基板的键合方法，包括：

3、建立键合头的三维实体模型和有限元模型，并进行模型分析，确定键合头的特征参数；

4、基于键合头的特征参数，确定键合头的薄弱部件并优化薄弱部件的结构力学特性；

5、基于优化的键合头将倒装micro led芯片固定在基板上，再对放置在基板上的倒装micro led芯片进行金线键合。

6、根据本发明的一些实施例，建立键合头的三维实体模型和有限元模型，并进行模型分析，确定键合头的特征参数，包括：

7、获取倒装芯片键合工艺特点和键合头的总体实体结构，建立键合头的三维实体模型；

8、设定键合头有限元简化原则，建立键合头的有限元模型；

9、对三维实体模型和有限元模型，通过模型分析键合头的静态和动态结构力学特性，计算键合头在静载荷作用下的静态变形量、在动载荷作用下的动态变形量、分析安装拾取头组件的键合头在制动及非制动工况下的第一约束模态特性、未安装拾取头组件的键合头在制动及非制动工况下的第二约束模态特性；

10、根据静态变形量、动态变形量、第一约束模态特性及第二约束模态特性确定键合头的特征参数。

11、根据本发明的一些实施例，优化薄弱部件的结构力学特性，包括：

12、基于灵敏度分析的设计参数优选和基于层次分析法的最优解提取相结合的优化方法来优化薄弱部件的结构力学特性。

13、根据本发明的一些实施例，对放置在基板上的倒装micro led芯片进行金线键合，包括：

14、基于第一金线在倒装micro led芯片的pad的位置植入金球；

15、基于第二金线连接金球及基板的金手指完成金线键合。

16、根据本发明的一些实施例，第二金线连接金球及基板的金手指的方式为金丝球焊、超声楔焊、热压焊、热声焊中的一种。

17、根据本发明的一些实施例，第二金线连接金球的键合方式为球形键合。

18、根据本发明的一些实施例，在基于优化的键合头将倒装micro led芯片固定在基板上前，还包括：

19、检测倒装micro led芯片的第一厚度及基板的第二厚度；

20、获取倒装micro led芯片的属性信息并查询预设数据表，确定倒装micro led芯片的上表面与基板的下表面的第一预设距离及倒装micro led芯片的下表面与基板的上表面的第二预设距离；

21、根据第一预设距离、第一厚度及第二厚度，计算得到倒装micro led芯片与基板的实际距离；

22、判断所述实际距离与所述第二预设距离是否一致，在确定不一致时，移动放置倒装micro led芯片的键合头使实际距离与所述第二预设距离一致。

23、根据本发明的一些实施例，检测倒装micro led芯片的第一厚度，包括：

24、生成对倒装micro led芯片的测距信号；

25、根据测距信号发射激光；

26、对激光基于相位调制器进行相位调制，产生正负频率边带，将调制后的激光信号通过光滤波器后，产生与光滤波器自由光谱范围相关的目标光信号；

27、测量目标光信号从发射到返回之间的时间差；根据时间差及光速信息确定倒装micro led芯片的第一厚度。

28、根据本发明的一些实施例，在基于优化的键合头将倒装micro led芯片固定在基板上前，还包括：

29、获取基板的上表面的场景图像；

30、对所述场景图像进行预处理，得到预处理图像；

31、基于以0为中心，高斯标准差为σ的高斯拉普拉斯函数对预处理图像进行处理，确定离散点并进行去除，得到目标图像；

32、对目标图像进行灰度化处理及区域划分，确定若干个局部区域；

33、确定每个局部区域中每个像素点的灰度值与其各个相邻像素点的灰度值的差值的绝对值，并将最大的绝对值作为对应像素点的平坦值，判断是否在预设平坦值范围内；

34、计算每个局部区域中平坦值不在预设平坦值范围的像素点的数量与局部区域中总像素点的比值，并判断是否大于预设比值；

35、在确定比值大于预设比值时，确定对应的局部区域为待处理区域，对待处理区域进行平坦化处理。

36、根据本发明的一些实施例，所述预处理包括图像降噪及图像增强处理。

37、本发明提出了一种倒装micro led芯片与基板的键合方法，基于键合头的三维实体模型和有限元模型，并进行模型分析，确定键合头的特征参数；基于键合头的特征参数，确定键合头的薄弱部件并优化薄弱部件的结构力学特性；基于优化的键合头进行初步键合，便于降低在冲击载荷和周期激振力的作用下产生较大的变形和/或残余振动，便于提高芯片的键合精度，对放置在基板上的倒装micro led芯片进行金线键合，进一步提高键合的精度，实现可靠的连接。

38、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

39、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。