[發明專利]一種LED晶片微焊共晶方法

無效

• 申請號: 201210100565.8
• 申請日: 2012-04-09
• 公開（公告）號: CN102601477A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 羅會才;王鴻;諶孫佐;陳小宇;胡霞軍
• 申請（專利權）人: 深圳市因沃客科技有限公司
• 主分類號: B23K1/00
• 分類號: B23K1/00;B23K1/20
• 代理公司: 深圳市凱達知識產權事務所 44256
• 代理人: 劉大彎

技術領域

本發明涉及一種LED晶片微焊共晶方法，屬于LED制作技術領域。

背景技術

共晶焊又稱低熔點合金焊接。共晶合金的基本特性是：兩種不同的金屬可在遠低于各自的熔點溫度下按一定重量比例形成合金。共晶焊是指在相對較低的溫度下共晶焊料發生共晶物熔合的現象，共晶合金直接從固態變到液態，而不經過塑性階段。其熔化溫度稱共晶溫度。

二、優勢(同等情況下共晶與銀漿固晶比較)

1、在同等顯色指數下光通量(φ)提高5％左右；

2、亮度基本不會隨時間變化衰減；

3、結點溫度(Tj)下降2℃以上；

4、導熱系數是銀漿的5倍以上；

5、剪切推力是銀漿的2倍以上；

6、焊接時間僅僅是銀漿的1/15；

三、局限性(同等情況下共晶與銀漿固晶比較)

1、對于芯片背金厚度有要求；

2、對于支架背金厚度有要求；

3、對于共晶焊料有要求；

LED產業是近年來最受矚目的產業之一。發展至今，LED產品已具有節能、省電、高效率、反應時間快、壽命周期長、且不含汞，具有環保效益…等優點。然而通常LED高功率產品輸入功率約為20％能轉換成光，剩下80％的電能均轉換為熱能。一般而言，LED發光時所產生的熱能若無法導出，將會使LED結面溫度過高，進而影響產品使用壽命、發光效率、穩定性。

而影響結點溫度的最主要因素除了材料介質以外就是晶片的焊接方法。

晶片的焊接是指晶片與載體形成牢固的、傳導性或絕緣性連接的方法。焊接層除了為器件提供機械連接和電連接外，還須為器件提供良好的散熱通道。總體來說可分為樹脂粘接法和金屬合金焊接法兩大類。

樹脂粘貼法是采用樹脂粘合劑在晶片和封裝體之間形成一層絕緣層或是在其中摻雜金屬(如金或銀)形成電和熱的良導體。粘合劑大多采用環氧樹脂。

摻銀環氧粘貼法是當前最流行的晶片粘貼方法之一，它所需的固化溫度低，操作過程中載體不須加熱，設備簡單，易于實現工藝自動化操作且經濟實惠而得到廣泛應用。樹脂粘貼的器件熱阻和電阻都很高。樹脂在高溫下容易分解，有可能發生填料的析出，在粘貼面上只留下一層樹脂使該處電阻增大。因此它不適于要求在高溫下工作或需低粘貼電阻的器件。而其中摻雜的金屬含量決定了其導電、導熱性能的好壞。由于導熱性較差，導致應用壽命減小。另外，樹脂粘貼法粘貼面的機械強度遠不如共晶焊接強度大。

金屬合金焊包含的具有代表性的有以下幾種：金錫共晶、銀錫共晶。

金錫共晶焊接法就是晶片在一定的壓力下(或附以摩擦或超聲)，當溫度高于共晶溫度時，金錫合金融化成液態的Au-Sn共熔體；冷卻后，當溫度低于共晶溫度時，金錫共熔晶體而全部凝固，從而形成了牢固的歐姆接觸焊接面。共晶焊接法具有機械強度高、熱阻小、穩定性好、可靠性高和含較少的雜質等優點，在高可靠器件封裝業中得到了廣泛的應用并備受的青睞。但設備成本極高，工藝難度大，成品率低，對晶片/支架鍍層厚度及平整性要求高，產品空洞率高是其難點。

銀錫共晶焊接法，由于其焊接機械強度相對于金錫稍小，故又稱“軟焊料”焊接。同樣具有機械強度高、熱阻小、穩定性好、可靠性高等優點。尤其是對支架的鍍金/鍍銀厚度、耐高溫程度和工藝難度大大降低。設備成本低，成品率高，產品空洞率大大降低！是現階段性價比最優的共晶焊接法！

總之，無論采用哪種焊接方法，成功的標志都是芯片與封裝體焊接面之間的界面牢固、平整和沒有空洞。

晶片與基片間良好的歐姆接觸是保證功率型LED正常工作的前提。歐姆接觸不良會使LED熱阻加大，散熱不均勻，影響電流在LED中的分布，破壞LED的熱穩定性，甚至使LED器件燒毀。

LED器件的散熱有輻射、對流和傳導三種方式，其中熱傳導是其散熱的主要方式。Au-Sn或Ag-Sn焊接層的虛焊和空洞是造成歐姆接觸不良的主要原因，空洞會引起電流密集效應，在它附近有可能形成不可逆的，破壞性的熱電擊穿，即二次擊穿。焊接層的歐姆接觸不良給LED器件的可靠性帶來極大隱患。