[發明專利]LED共晶焊方法

在審

• 申請號: 201510017005.X
• 申請日: 2015-01-13
• 公開（公告）號: CN104599990A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 鄭懷文;楊華;盧鵬志;李璟;伊曉燕;王軍喜;王國宏;李晉閩
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，尤其涉及一種LED共晶焊方法。

背景技術

LED是一種固態的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。近年來，LED的光電轉換效率得到了顯著的提高。但是由于單顆芯片功率的增加及LED光學結構的特殊性，傳熱，散熱問題一直是產業人員所關注的重要問題。芯片直接固晶在熱沉插件上，這樣芯片工作產生的熱量迅速通過熱沉傳到外界環境中。

共晶焊技術在電子封裝行業得到廣泛應用，具有熱導率高、電阻小、傳熱快、可靠性強、粘接后剪切力大的優點，適用于高頻、大功率器件中芯片與基板、基板與管殼的互聯。對于有較高散熱要求的功率器件必須采用共晶焊接。共晶焊是利用了共晶合金的特性來完成焊接工藝的。目前，在高功率密度光源中，大批量的共晶焊芯片工藝還存在著共晶效率低、芯片共晶精度低等缺點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種共晶焊方法，可以解決現有的高功率密度LED光源模塊共晶效率低、芯片共晶精度低等缺陷。

為解決上述問題，本發明提供一種共晶焊方法，包括如下步驟：

步驟1：在基板上表面制作線路；

步驟2：將鋼網圖形與基板上表面線路對準，并固定鋼網和基板；

步驟3：將LED芯片擺放于基板上表面鋼網的圖形中；

步驟4：對LED芯片加壓；

步驟5：對基板進行加熱，完成共晶焊。

本發明的有益效果是，可以解決現有的高功率密度LED光源模塊共晶效率低、芯片共晶精度低等缺陷。

附圖說明

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明，其中：

圖1是本發明的流程圖。

具體實施方式

LED是高效光源，與其他光源不同，LED半導體光源是用半導體材料做成的，由PN結構成，空穴、電子對復合產生光，工作在PN結的正向，P區為正極，N區為負極。理論上LED總的電光轉換效率大約為54％，現實中電光轉換效率大約只有理論值的1/4，其他的電能轉化為熱能，因此LED需要散熱。結溫必須保持在一定數值以下，否則將引起失效。

散熱不好導致溫度上升，從而造成發光效率下降，引起藍光向短波長漂移，其他顏色向長波長漂移(紅光)，色溫變化，正向電壓下降，反向電流增大，熱應力增大，元器件使用壽命減短，熒光粉質量劣化等。通常LED的失效有兩種模式：光衰變和整體失效。當發射光下降50％時發生光衰變；整體失效可由超過最高結溫引起，也可由于內部開路引起，內部開路可包括：芯片與鍵合絲之間，芯片與引線框架之間，鍵合絲與引線框架之間等。

許多終端的應用產品在特定面積下所需的流明量超過上千流明或上萬流明，單芯片封裝模組顯然不足以應付，多芯片LED封裝已是未來發展趨勢。因此LED熱管理的重要性顯得尤為重要。

在LED芯片表面和散熱器之間存在著極細微的凹凸不平的空隙，如果將他們直接安裝在一起，它們之間的實際接觸面積遠遠小于散熱器面積，中間由空氣填充，而空氣熱導率只有0.024W/(m·K)，這導致LED芯片與散熱器間的接觸熱阻非常大，從而提高了整體熱阻。使用具有高導熱性的熱界面材料填充這些空隙，排除其中的空氣，在電子元件和散熱器之間建立有效的熱傳導通道，可以大幅度降低接觸熱阻，使散熱器的作用得到充分的發揮。

在LED芯片與散熱器之間添加熱界面材料可以填補兩種材料接觸面的空隙，降低熱阻，良好的熱界面材料具有高熱傳導性、低熱阻、可壓縮性及柔軟性、表面浸潤性、適當的粘性冷熱循環時穩定性好等特點。

共晶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。共晶焊技術在電子封裝行業得到廣泛應用，共晶焊接具有熱導率高、電阻小、傳熱快、可靠性強、粘接后剪切力大的優點，適用于高頻、大功率器件中芯片與基板、基板與管殼的互聯。焊料是共晶焊接非常關鍵的因素。有多種合金可以作為焊料，如AuGe、AuSn、AuSi、Snln、SnAg、SnBi等，各種焊料因其各自的特性適于不同的應用場合。金錫釬料比錫基或鉛基釬料有較優良的熱導性和較高的熔點，此外，在功率半導體器件中，釬接頭抗熱疲勞特性也是人們關注的問題，與高鉛釬料相比，金基釬料具有較高的抗熱疲勞性能，因此金基釬料是性能優良的微電子器件封裝用材料。

請參閱圖1所示，本發明提供一種共晶焊方法，包括如下步驟：