[發明專利]一種LED連續固晶裝置及其固晶方法

有效

• 申請號: 201710308968.4
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN107146839B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 姚榮遷;陳增;廖亮;賈茹;李玉潔;陳奮;周瑞
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01L33/52
• 分類號: H01L33/52;H01L33/00;H01L21/67
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

一種LED連續固晶裝置及其固晶方法，涉及LED芯片封裝。所述裝置設有基板送膜系統、傳動系統、點膠系統、固晶系統、加熱系統和基板出膜系統；所述基板送膜系統、傳動系統、點膠系統、固晶系統、加熱系統和基板出膜系統依次放置于地面。所述固晶方法包括：安裝和使用基板送膜系統與傳動系統進行基板的傳送；使用點膠系統進行基板的點膠；使用固晶系統進行基板的LED固晶；使用加熱系統進行銀膠的固化；使LED芯片牢牢粘合在基板上。可得到高質量的連續碳化硅陶瓷基板封裝產品，實現連續碳化硅薄膜基板的板上LED芯片連續自動固晶和封裝產品工業化生產，得到性能更為優越的LED成品器件。

技術領域

本發明涉及LED芯片封裝，尤其是涉及一種LED連續固晶裝置及其固晶方法。

背景技術

LED(Light Emitting Diode)作為一種性能優異的半導體器件，具有體積小、亮度高、壽命長、節能環保等特點。近年來，LED芯片的輸出功率不斷提高，對功率型LED半導體器件而言，大功率集成設計和小體積復雜結構會在短時間內積累大量熱量，直接加速熒光粉量子產率下降及器件老化，縮短器件使用壽命，甚至導致芯片失效。為了將LED產生的熱量更加有效地導出，必須使用高導熱、低熱阻的散熱材料，并采用合理的封裝結構，進而提高器件的散熱能力。

目前市場上絕大多數的功率型LED半導體器件選用的散熱基板主要分為兩類：金屬基板和陶瓷基板。金屬基板選用金屬材料如Cu、Al等，雖然成本低，但其熱膨脹系數大，與芯片襯底不匹配，容易產生熱應力，且需要外加絕緣層來克服其導電性；陶瓷基板材料如Al₂O₃、AlN等具有較高熱導率，較低的介電常數和介電損耗，但其制備工藝復雜、成本高且難以制作導電層，因此實際應用受到限制。此外，金屬基復合材料AlSiC充分結合了碳化硅陶瓷和金屬鋁的不同優勢，具有高導熱性、與芯片相匹配的熱膨脹系數、密度小、重量輕，以及高硬度和高抗彎強度，但仍需額外絕緣層，電路制作工藝復雜，導致成品器件成本高，不具備價格優勢。

SiC材料具有熱導性能強、機械強度高、化學穩定性好、表面可氧化原位生長高絕緣層等優良特性，與金屬基復合材料相比更容易同芯片襯底匹配，且無需額外制作絕緣層，與其他陶瓷材料相比更容易加工，所制得的用于大功率LED半導體器件的散熱基板，能夠很好解決LED的散熱問題，正逐步向市場上推廣。

根據申請人在中國專利CN101219788中公開的先驅體轉化法與熔融紡膜法相結合制備連續SiC薄膜，利用一種特殊的碳化硅薄膜成型裝置，可制備得到表面平整、均勻致密、連續的碳化硅薄膜。此外，根據申請人在中國專利CN105135876A中公開的一種加寬型自支撐硅氧碳薄膜制備裝置及制備方法，可以得到加寬型自支撐硅氧碳薄膜。制得該薄膜后，通過絲網印刷制作銀漿導電層，可得到連續SiC基板。基于以上工藝制得的結構功能一體化自支撐SiC薄膜陶瓷散熱基板，具有高導熱、高絕緣、高硬度的特點，以及與芯片相一致的熱膨脹系數。在該基板上進行點膠、固晶、焊線等操作，可以獲得帶LED芯片的基板，從而可以涂布混有熒光粉的導熱硅膠，得到COB(Chip on Board板上芯片封裝)大功率LED半導體器件。

板上芯片封裝是連續碳化硅基板封裝的關鍵技術，這種封裝方式結構清晰，工藝簡單，成本低廉，不僅提高了封裝密度，還有效降低了封裝熱阻，提高了發光二極管的出光效率和使用壽命，適用于同一基板多個LED芯片陣列式封裝，滿足大功率電子封裝器件小型化和高密度封裝的要求。

中國專利CN106024647A公開一種COB封裝器件低成本生產工藝，通過PCB板圖形化工藝代替現有的支架，省去了開模成本，提高了效率及靈活性，但其只適用于大板塊的金屬或陶瓷基板。而連續SiC自由薄膜基板厚度僅為8～100微米，且寬度較窄，無法應用這種圖形化的封裝工藝進行固晶和封裝。