一種貼片式led模組的製造方法
2023-07-02 19:37:01 1
專利名稱：一種貼片式led模組的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種製造貼片式LED模組的生產方法。
背景技術：
隨著照明LED技術的發展，相對於傳統白熾燈、滷素燈類型的照明光源而言，LED已經具有明顯節能、可靠、長壽的優勢，並且已經可以逐漸達到螢光燈的照明性能，例如光效和顯色指數、壽命方面。因此，全球範圍內，照明LED的發展方興未艾，LED光源年產量也逐步增加，相比傳統的光源，LED光源具有一些明顯的特點，通常在體積上，LED光源都是以 單個晶片(chip)為單位，帶有電極、螢光粉、封裝結構等等，具有較小的體積和較少的光通量，若需要組成合適的照明燈具，則難免使用多個LED光源組成陣列形態的模組，一方面可以整合體積、構造形狀並統一供電，另一方面必須達到足夠的光通量。這些特點在通用照明、室內照明就已經十分突出比較常見的做法，就是將完整封裝的LED光源排列在基板上固定、連通，構成可整體發光的LED模組，再用此模組裝配成完整燈具。若燈具形態較大，單個燈具所需的光通量較高(如IOOOlm以上)，則單顆LED光源的數量必然十分多，特別是採用中小功率(如IOmil)封裝的LED光源時甚為明顯。所以，整個模組的製造工藝製程很長，必須先完成單顆LED光源的封裝，才予以焊接在基板上製成模組。針對此問題，有一類辦法是COB (chip-on-board)技術，即將晶片固定在基板上以後，再進行打線連接，最後加以塗覆螢光粉、覆蓋保護膠等。這類方式免除了單個LED光源的封裝體，但帶來了新的問題=LED晶片固定於基板以後，總需要針對單個進行打線、塗粉等處理，考慮到金屬線的強度，其失效率較高，處理造成工藝隱患較多。而且工藝製程時間太長，備料數量多，所以製造的物料成本和時間成本都難以縮減。所以，在LED模組大規模生產時，總是難以避免封裝結構帶來過高的成本和繁雜物料帶來的工藝流程太長，而且可靠性不高的問題。
發明內容
本發明的主要目的在於提供一種貼片式LED模組的製造方法，解決LED模組大規模生產時耗用封裝的物料過多的物料成本問題；另一目的在於解決按LED模組大規模生產時工藝製程時間太長的時間成本問題；再一目的在於解決生產完畢的LED模組其上單顆LED光源可靠性不高、具有加工工藝的隱患一種貼片式LED模組的製造方法，包括以下步驟備料提供覆晶結構的LED晶片，該LED晶片的一面具有金屬電極，並且，所述金屬電極的表面間距不小於80 ii m ;編排將多個所述LED晶片置於一編帶當中，所述LED晶片其金屬電極位於所述編帶容置空間的底部，所述LED晶片的出光面位於所述容置空間開口處；貼裝採用真空吸嘴將所述LED晶片從所述編帶中吸出，置於一基板的焊盤上；所述金屬電極與所述焊盤相對，所述LED晶片的出光面朝上；及固定將所述焊盤和金屬電極對應固定並連通。作為本技術方案的改進，可以在如下方面體現較佳實施例中，所述貼裝步驟佔用，所述編帶置於一自動進給的貼片機上，並受控逐個進給。較佳實施例中，所述貼裝步驟中，所述焊盤上預先設好錫膏，所述LED晶片的金屬 電極利用所述錫膏的表面張力暫時固定於所述基板。較佳實施例中，所述固定步驟中採用回流焊機使所述金屬電極和焊盤之間的錫膏固化。較佳實施例中，所述回流焊機包括以下流程送板將已經貼裝好的所述基板放置於傳輸帶上，所述傳輸帶受控並行進；預熱將所述錫膏中的輔助溶劑揮發；均溫活化所述錫膏中的助焊劑，並蒸發多餘水分；回焊熔融所述錫膏使之填充所述金屬電極和焊盤之間區域並將二者連接；冷卻使所述錫膏、金屬電極、焊盤的溫度降低至冷卻溫度。較佳實施例中，所述焊盤於所述基板上具有多個，所述錫膏採用絲網印刷的方式附著於所述焊盤。較佳實施例中，所述固定步驟完成後，將所述LED晶片的出光面覆蓋螢光膜，所述螢光膜與所述LED晶片一一對應，單獨貼裝。較佳實施例中，所述固定步驟完成後，將所述LED晶片的出光面覆蓋螢光膜，所述螢光膜為一整體薄膜的形態，覆蓋於所述LED晶片連同其所在基板的表面部分。較佳實施例中，所述固定步驟完成後，將所述LED晶片的出光面覆蓋螢光膜，所述螢光膜採用液態噴塗的方式直接噴塗於所述LED晶片的出光面，連同其同側的所述基板表面。較佳實施例中，所述LED晶片為發出可見光為藍光者，其波長範圍為440_470nm。也可為發出紫外光者，其波長範圍為240-355nm。較佳實施例中，所述貼裝步驟中，所述焊盤旁設有具有將所述LED晶片底部暫時固定於所述基板表面的輔助膠體。本發明帶來的有益效果是I.將覆晶LED晶片直接採用編帶裝載的方式，避免了單個LED光源的封裝，節省了單個LED光源的封裝物料和封裝工藝時間、以及生產線；2.用真空吸嘴吸取的是LED晶片的出光面，其幾何特徵一致性好，沒有不規則形態帶來的吸合失效的情況，其貼片失效率低，定位精確；3.編帶式的LED晶片，所有的貼片工藝可以沿用現有的SMT設備，不需要作額外硬體的投入，避免了封裝線的成本和工藝時間，其量產的實現較容易；4.覆晶結構的LED晶片貼裝於基板後，易於實現螢光膜的行程，可以使用整體噴塗的方式，大面積地實現螢光粉塗覆，噴塗設備可以不接觸到LED晶片，其工藝時間短，沒有接觸工藝帶來的隱患。
以下結合附圖實施例對本發明作進一步說明圖I是本發明實施例一所用的覆晶結構的LED晶片10側視圖；圖2是實施例一 LED晶片編帶步驟接收後LED晶片10在編帶20中的形態；圖3是實施例一編帶20的俯視圖；圖4是實施例一貼裝步驟的一個狀態；圖5是實施例一貼裝步驟的另一個狀態；圖6是實施例一固定步驟完畢後的俯視圖；圖7圖6所示狀態的側視圖； 圖8是實施例一貼裝步驟之後的一塗粉步驟狀態圖；圖9是本發明實施例二貼裝步驟的一個狀態圖；
圖10是實施例二貼裝步驟完畢後塗粉步驟狀態圖。
具體實施例方式實施例一圖I所示，本發明所利用的覆晶(Flip-chip)結構的LED晶片10，其主體10為半導體材料部分，下方是與主體10構成歐姆接觸的正、負金屬電極，在主體10下方的平面內，金屬電極13彼此之間的間距Gl為80 i! m ;此類覆晶結構的LED晶片，發光面12與導電部分的金屬電極13位於主體10的兩面，互不幹涉，其發光效率較高。如圖2和圖3所示，將LED晶片10逐個放入編帶20中，每一個LED晶片佔據一個容置空間23，彼此獨立；並且LED晶片10的金屬電極13位於容置空間23底部；出光面12位於容置空間的開口處。當LED晶片13置入容置空間完畢，編帶20的開口處會有保護膜21將容置空間23封閉，以為保護。編帶20沿其長度方向具有定位孔，方便編帶機的棘輪等機構抓取並驅動其行進，實現逐個自動進給。本實施例的這種編帶適用於所有貼片產品的貼片機，具有良好的通用性。如圖4和圖5所示，分別貼裝步驟的兩個狀態；當編帶20裝置於自動貼片機上以後，再將貼片機裝載上待貼裝的基板40 ;真空吸嘴30伸入容置空間內，碰觸LED晶片10的出光面12後，將其同姿態吸出，此為圖4所示的吸出狀態；再平移至基板40的焊盤41上方，其中焊盤41乃是最終與金屬電極13 —一對應者，同時焊盤41上已經具有絲網印刷的錫膏42 ;焊盤41間隙G2也為80iim。此為圖5所示的貼片狀態。在圖5所示的狀態之後，利用錫膏42本身的張力，金屬電極13和焊盤41得以暫時固定，而不會因為氣流、晃動而隨意錯位。在此之後，錫膏42在回流焊機經過了以下步驟送板將已經貼裝好的基板40放置於傳輸帶上，傳輸帶受控並行進；預熱將錫膏42中的輔助溶劑揮發；均溫活化錫膏42中的助焊劑，並蒸發多餘水分；回焊熔融錫膏42使之填充金屬電極13和焊盤41之間區域並將二者連接；冷卻使錫膏42、金屬電極13、焊盤41的溫度降低至冷卻溫度。
完成上述過程後，如圖6和圖7所示，已經貼裝並固定完畢的LED晶片10，金屬電極13與焊盤41已經由固態的錫膏42所固定並保持連通。錫膏42在凝固前已依靠自身張力將金屬電極13拉動對位。如此，基板40已經固定好LED晶片10，並且，基板40上所有的LED晶片10依據其焊盤41的線路連接，已經構成一個完整的模組，通過接入電源即可整體點売。本實施例採用的是455nm藍光LED晶片10，需要整個模組實現4000K色溫的白光輸出，所以，還必須對模組進行螢光粉塗覆，本實施例採用液態噴塗的方式，將螢光粉直接噴塗於LED晶片10的出光面，連同其同側的所述基板表面。再經過適當的烘烤，使LED晶片10的出光面12表面、以及其側面，均有一層螢光膜12，於是，整個基板40所固定的LED晶片10可以通體發出白光，達到高光通照明的要求。可見，將覆晶LED晶片10直接採用編帶裝載的方式，具有明顯的特點，使整個LED模組的製造工藝避免了單個LED光源的封裝，最終不需要單個封裝就可以將所有的LED芯 片10固定並連通於基板40上，節省了單個LED光源的封裝物料和封裝工藝時間、以及生產線；而且，用真空吸嘴30的貼片機，吸取的是LED晶片10的出光面，其幾何特徵一致性好，沒有不規則形態帶來的吸合失效的情況，例如螢光粉的不平整面，所以其貼片失效率低，定位精確；再者，當使用了編帶式的LED晶片10，所有的貼片工藝可以沿用現有的SMT設備，不需要作額外硬體的投入，避免了封裝線的成本和工藝時間，其量產的實現較容易；最後，當覆晶結構的LED晶片10貼裝於基板40後，易於實現螢光膜的行程，可以使用整體噴塗的方式，大面積地實現螢光粉塗覆，噴塗設備可以不接觸到LED晶片10，其工藝時間短，沒有接觸工藝帶來的隱患。實施例二 如圖9、圖10，本發明實施例二的兩個狀態圖本實施例與實施例一相比，不同的是，在貼裝步驟中，基板40其焊盤41之間具有輔助膠體45，此輔助膠體45作用在於，當LED晶片10體積較大時，單靠錫膏42的張力難以將LED晶片10暫時固定於基板，輔助膠體45就作為一暫時性的部件使LED晶片10與焊盤41相對精確而穩定，即使經過回流焊爐也不會發生姿態偏差。另一不同的是，當LED晶片10固定步驟完畢後，將LED晶片10的出光面覆蓋螢光膜50，此螢光膜為一整體薄膜的形態，單獨成型，所以可以直接用適當的壓力和粘結劑，使螢光膜50整體覆蓋於LED晶片10連同其所在基板40的表面部分，此方式進一步縮短了整個模組的成型時間，不需要噴塗，也不需要烘烤等待其固化，故具有十分快速的工藝流程。可見，這種直接將LED晶片10用貼片機貼合於基板40的方式，對大面積塗覆螢光粉具有明顯的便利，使其可用多種方法有效地成型螢光膜。以上所述，僅為本發明較佳實施例而已，故不能依此限定本發明實施的範圍，即依本發明專利範圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明涵蓋的範圍內。
權利要求
1.一種貼片式LED模組的製造方法，其特徵在於包括以下步驟 備料提供覆晶結構的LED晶片，該LED晶片的一面具有金屬電極，並且，所述金屬電極的表面間距不小於80 u m ; 編排將多個所述LED晶片置於一編帶當中，所述LED晶片其金屬電極位於所述編帶容置空間的底部，所述LED晶片的出光面位於所述容置空間開口處； 貼裝採用真空吸嘴將所述LED晶片從所述編帶中吸出，置於一基板的焊盤上；所述金屬電極與所述焊盤相對，所述LED晶片的出光面朝上；及 固定將所述焊盤和金屬電極對應固定並連通。
2.根據權利要求I所述一種貼片式LED模組的製造方法，其特徵在於所述貼裝步驟佔用，所述編帶置於一自動進給的貼片機上，並受控逐個進給。
3.根據權利要求I所述一種貼片式LED模組的製造方法，其特徵在於所述貼裝步驟中，所述焊盤上預先設好錫膏，所述LED晶片的金屬電極利用所述錫膏的表面張力暫時固定於所述基板。
4.根據權利要求I所述一種貼片式LED模組的製造方法，其特徵在於所述固定步驟中採用回流焊機使所述金屬電極和焊盤之間的錫膏固化。
5.根據權利要求4所述一種貼片式LED模組的製造方法，其特徵在於所述回流焊機包括以下流程 送板將已經貼裝好的所述基板放置於傳輸帶上，所述傳輸帶受控並行進； 預熱將所述錫膏中的輔助溶劑揮發； 均溫活化所述錫膏中的助焊劑，並蒸發多餘水分； 回焊熔融所述錫膏使之填充所述金屬電極和焊盤之間區域並將二者連接； 冷卻使所述錫膏、金屬電極、焊盤的溫度降低至冷卻溫度。
6.根據權利要求I至5中任一項所述一種貼片式LED模組的製造方法，其特徵在於所述焊盤於所述基板上具有多個，所述錫膏採用絲網印刷的方式附著於所述焊盤。
7.根據權利要求6所述一種貼片式LED模組的製造方法，其特徵在於所述固定步驟完成後，將所述LED晶片的出光面覆蓋螢光膜，所述螢光膜與所述LED晶片一一對應，單獨貼裝。
8.根據權利要求6所述一種貼片式LED模組的製造方法，其特徵在於所述固定步驟完成後，將所述LED晶片的出光面覆蓋螢光膜，所述螢光膜為一整體薄膜的形態，覆蓋於所述LED晶片連同其所在基板的表面部分。
9.根據權利要求6所述一種貼片式LED模組的製造方法，其特徵在於所述固定步驟完成後，將所述LED晶片的出光面覆蓋螢光膜，所述螢光膜採用液態噴塗的方式直接噴塗於所述LED晶片的出光面，連同其同側的所述基板表面。
10.根據權利要求6所述一種貼片式LED模組的製造方法，其特徵在於所述LED晶片為發出可見光為藍光者，其波長範圍為440-470nm。
11.根據權利要求6所述一種貼片式LED模組的製造方法，其特徵在於所述LED晶片為發出紫外光者，其波長範圍為240-355nm。
12.根據權利要求6所述一種貼片式LED模組的製造方法，其特徵在於所述貼裝步驟中，所述焊盤旁設有具有將所述LED晶片底部暫時固定於所述基板表面的輔助膠體。
全文摘要
本發明公開了一種貼片式LED模組的製造方法，其特徵在於包括以下步驟備料提供覆晶結構的LED晶片，該LED晶片的一面具有金屬電極，並且，所述金屬電極的表面間距不小於80μm；編排將多個所述LED晶片置於一編帶當中，所述LED晶片其金屬電極位於所述編帶容置空間的底部，所述LED晶片的出光面位於所述容置空間開口處；貼裝採用真空吸嘴將所述LED晶片從所述編帶中吸出，置於一基板的焊盤上；所述金屬電極與所述焊盤相對，所述LED晶片的出光面朝上；及固定將所述焊盤和金屬電極對應固定並連通。將覆晶LED晶片直接採用編帶裝載的方式，避免了單個LED光源的封裝，節省了單個LED光源的封裝物料和封裝工藝時間、以及生產線。
文檔編號H01L33/48GK102779923SQ20121023610
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月9日 優先權日2012年7月9日
發明者呂宗宜, 廖泳 申請人:廈門飛德利照明科技有限公司