[發明專利]采用激光在熱沉背部加熱的LED芯片與熱沉鍵合方法

無效

• 申請號: 200810064911.5
• 申請日: 2008-07-11
• 公開（公告）號: CN101304064A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 王春青;田艷紅;孔令超;楊罡
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學;華之光電子(深圳)有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L21/50;B23K1/005;B23K1/20
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 徐愛萍

技術領域

本發明涉及的是LED芯片與熱沉鍵合的方法，屬于LED芯片封裝的一種方法。

背景技術

隨著LED芯片向大功率方向發展，散熱問題愈加突出。改進封裝結構，采用全新的設計理念和低熱阻封裝結構和技術正成為LED業界內努力的方向。

傳統封裝方式，從芯片到熱沉之間通常夾有多種高熱阻材料，如陶瓷基板、膠粘層或墊片等，它們形成了芯片封裝中的散熱瓶頸部分。因此簡化芯片到熱沉之間的封裝層次和工藝，必將并正在成為功率型LED封裝的一種發展趨勢。

在公開號為CN101150163的發明專利申請“LED芯片與熱沉直接封裝的散熱組件及其制造設備和方法”中本發明的發明人提出了一種新的功率LED封裝結構，參見圖1，從芯片1-1到熱沉1-2之間只有高熱傳導率的釬料層1-3，熱阻可忽略不計，它雖然解決了芯片封裝的散熱問題，但是芯片1-1與熱沉1-2之間的釬焊，采用的是傳統的生產工藝，即芯片貼裝在熱沉上，置于回流焊爐中進行釬焊。該封裝結構由于其優良的散熱特性而具有廣闊的發展前景。據此封裝結構，本發明的發明人又提出了一種新的LED芯片鍵合方法，即公開號CN101159304的發明專利申請“單束激光輔助LED芯片與熱沉直接釬焊方法”。該發明采用激光釬焊的方法，利用激光作為熱源加熱釬料實施釬焊，參見圖2，將激光器發射頭2-1固定在多頭貼片機的一個機頭上，另一個機頭為真空吸嘴2-5；將SnAg、SnAgCu或PbSn釬料層2-3貼在鍍有金Au的熱沉焊盤2-4上，令激光器發射頭2-1對準所述熱沉焊盤2-4；參見圖2(b)，真空吸嘴2-5吸取鍍有芯片金屬膜2-8的LED芯片2-7處于等待狀態，此期間利用芯片加熱器2-6對芯片進行預熱，溫度控制在100℃-300℃之間；參見圖2(a)，啟動激光器，激光束2-2直接加熱釬料層2-3并使之熔化；然后移開激光，參見圖2(c)和(d)，貼片機載著LED芯片2-7行進至該焊盤上方，真空吸嘴2-5下降使芯片金屬膜2-8與熱沉焊盤接觸，直至釬料2-3凝固，實現LED芯片2-7與熱沉2-9的鍵合，最后，參見圖2(e)，真空吸嘴2-5卸壓復位。整個過程熱沉加熱器2-10一直在加熱。該方法具有功率密度高、焊接速度快、熱影響區小、控制精確、易于實現自動化等優點。但是激光直接加熱釬料鍍層的方法存在局限性：1)、由于激光直接照射到釬料層上，釬料會在短時間內急劇升溫而很容易氧化甚至氣化；2)、能否可靠鍵合受貼片機速度和精度的制約。由于激光作用的緣故，芯片不能預先安置在釬料層上，當激光移開，釬料層及熱沉急劇降溫，當貼片機載著芯片到達釬料層位置時，釬料層可能已經下降到釬焊溫度以下，因此該方法對貼片機的運行速度和精度要求很高，也使貼片機的復雜程度增加。

發明內容

本發明為了解決激光直接照射到釬料層上，釬料在短時間內急劇升溫而產生氧化甚至氣化，以及不能保證LED芯片與熱沉可靠鍵合的問題，而提出一種采用激光在熱沉背部加熱的LED芯片與熱沉鍵合方法，本發明具體步驟為：

步驟一、分別在LED芯片的背面及熱沉的焊盤上鍍金Au；

步驟二、在所述鍍金Au焊盤上鍍或印刷上釬料層；

步驟三、將LED芯片貼在鍍金Au焊盤的釬料層上；

步驟四、用激光束對準熱沉上鍍金Au焊盤位置背面加熱，直到釬料層熔化為止。

本發明具有如下優點：①激光束對芯片位置背面的熱沉進行局部加熱，通過熱傳導的方式使鍵合界面達到釬焊溫度，避免了釬料的氧化和氣化；②工藝簡單，生產效率高。由于激光功率密度高，加熱焊盤至釬料熔化一般不足一秒；③激光釬焊易于實現自動化，具有智能化和柔性化制造的特點；④可實現無釬劑釬焊。

附圖說明

圖1是公開號為CN101150163的發明專利申請的示意圖。圖2是公開號為CN101159304的發明專利申請的示意圖。圖3是采用具體實施方式一所述的LED芯片與熱沉激光背部加熱鍵合方法進行鍵合時的系統結構示意圖。圖4是具體實施方式二所述的對多個LED芯片進行鍵合時，多個LED芯片在熱沉上的分布示意圖。圖5是具體實施方式三所述的采用激光光點指示器實現激光束與LED芯片對準時的系統結構示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖3，說明本實施方式所述的采用激光在熱沉背部加熱的LED芯片與熱沉鍵合方法，它的具體步驟為：

步驟一、分別在LED芯片3-1的背面及熱沉3-2的焊盤上鍍金Au；

步驟二、在所述鍍金Au焊盤上鍍或印刷釬料層3-3；