一種LED連續(xù)固晶裝置及其固晶方法與流程

本發(fā)明涉及l(fā)ed芯片封裝，尤其是涉及一種led連續(xù)固晶裝置及其固晶方法。

背景技術(shù)：

led(lightemittingdiode)作為一種性能優(yōu)異的半導(dǎo)體器件，具有體積小、亮度高、壽命長、節(jié)能環(huán)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(dǎo)體器件而言，大功率集成設(shè)計和小體積復(fù)雜結(jié)構(gòu)會在短時間內(nèi)積累大量熱量，直接加速熒光粉量子產(chǎn)率下降及器件老化，縮短器件使用壽命，甚至導(dǎo)致芯片失效。為了將led產(chǎn)生的熱量更加有效地導(dǎo)出，必須使用高導(dǎo)熱、低熱阻的散熱材料，并采用合理的封裝結(jié)構(gòu)，進而提高器件的散熱能力。

目前市場上絕大多數(shù)的功率型led半導(dǎo)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(shù)大，與芯片襯底不匹配，容易產(chǎn)生熱應(yīng)力，且需要外加絕緣層來克服其導(dǎo)電性；陶瓷基板材料如al2o3、aln等具有較高熱導(dǎo)率，較低的介電常數(shù)和介電損耗，但其制備工藝復(fù)雜、成本高且難以制作導(dǎo)電層，因此實際應(yīng)用受到限制。此外，金屬基復(fù)合材料alsic充分結(jié)合了碳化硅陶瓷和金屬鋁的不同優(yōu)勢，具有高導(dǎo)熱性、與芯片相匹配的熱膨脹系數(shù)、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(fù)雜，導(dǎo)致成品器件成本高，不具備價格優(yōu)勢。

sic材料具有熱導(dǎo)性能強、機械強度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、表面可氧化原位生長高絕緣層等優(yōu)良特性，與金屬基復(fù)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(dǎo)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(jù)申請人在中國專利cn101219788中公開的先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法與熔融紡膜法相結(jié)合制備連續(xù)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(xù)的碳化硅薄膜。此外，根據(jù)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(wǎng)印刷制作銀漿導(dǎo)電層，可得到連續(xù)sic基板?；谝陨瞎に囍频玫慕Y(jié)構(gòu)功能一體化自支撐sic薄膜陶瓷散熱基板，具有高導(dǎo)熱、高絕緣、高硬度的特點，以及與芯片相一致的熱膨脹系數(shù)。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(dǎo)熱硅膠，得到cob(chiponboard板上芯片封裝)大功率led半導(dǎo)體器件。

板上芯片封裝是連續(xù)碳化硅基板封裝的關(guān)鍵技術(shù)，這種封裝方式結(jié)構(gòu)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(fā)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(chǎn)工藝，通過pcb板圖形化工藝代替現(xiàn)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(xù)sic自由薄膜基板厚度僅為8～100微米，且寬度較窄，無法應(yīng)用這種圖形化的封裝工藝進行固晶和封裝。

中國專利cn105932019a公開一種采用cob封裝的大功率led結(jié)構(gòu)，通過簡化封裝結(jié)構(gòu)、散熱器表面開設(shè)凹槽等方式進行板上芯片的固晶和封裝。這種結(jié)構(gòu)在固晶時要求散熱材料的表面具有高低起伏的凹/凸槽，而連續(xù)sic自由薄膜基板表面光滑平整，厚度極薄，無法應(yīng)用這種封裝結(jié)構(gòu)進行固晶和封裝。

中國專利cn104979439a公開一種多行組合滾動式固晶機，通過氣缸聯(lián)動點膠和固晶的過程，并采用滾動式上料進行固晶，可以實現(xiàn)對同一直線上的位置進行固晶。但是由于此裝置僅適用于固定面積的pcb板，每片pcb板固晶之后需要進行人工更換，因此這種固晶裝置無法針對逾百米的連續(xù)薄膜基板進行自動點膠和固晶。

現(xiàn)有的cob封裝工藝和封裝結(jié)構(gòu)只適用于金屬或傳統(tǒng)陶瓷散熱基板，采用的固晶機等封裝裝置也僅僅適用于板塊狀的印制電路板(pcb)。目前，自動固晶機由于固晶效率不高、質(zhì)量不好、操作麻煩等原因較少被采用。在實際生產(chǎn)中的cob封裝多采用人工固晶、點膠和焊線。盡管人工封裝在一定程度上可以提高芯片的利用效率，但是在生產(chǎn)過程中需要對技工進行專門的封裝技術(shù)培訓(xùn)，成本高、耗時長，且這種精密封裝人工操作往往會存在嚴(yán)重的裝配誤差，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。對于高集成的大功率led固晶而言，利用自動固晶裝置取代人工固晶是目前封裝行業(yè)的研究熱點。作為一種良好的散熱薄膜材料，連續(xù)碳化硅薄膜散熱基板長且薄，而目前針對厚膜的cob封裝方法和自動固晶裝置都不適用于此類基板，因此有必要發(fā)明一種可以適用于此基板的led固晶裝置和方法，使該基板的優(yōu)異性能夠通過器件的工業(yè)化生產(chǎn)得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)連續(xù)碳化硅薄膜基板的特性，利用傳動裝置和固晶裝置相結(jié)合的模式，發(fā)明一種led連續(xù)固晶裝置及其方法，能大幅提高在連續(xù)碳化硅薄膜基板上的固晶效率，節(jié)省生產(chǎn)成本，突破碳化硅薄膜基板的封裝瓶頸，實現(xiàn)led芯片連續(xù)自動化固晶工業(yè)生產(chǎn)。

目前國內(nèi)還未見涉及連續(xù)sic自由薄膜陶瓷散熱基板的led固晶裝置或固晶方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有l(wèi)ed固晶裝置的局限性，即只適用于對金屬材料或傳統(tǒng)陶瓷材料的板塊狀的印制電路板(pcb)的固晶，提供一種led連續(xù)固晶裝置及其固晶方法。

所述led連續(xù)固晶裝置設(shè)有基板送膜系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、點膠系統(tǒng)、固晶系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和基板出膜系統(tǒng)；所述基板送膜系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、點膠系統(tǒng)、固晶系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和基板出膜系統(tǒng)依次放置于地面；

所述連續(xù)碳化硅薄膜基板從基板送膜系統(tǒng)送出，依次到達(dá)點膠系統(tǒng)、固晶系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)進行l(wèi)ed芯片的板上固晶，最后從基板出膜系統(tǒng)處送出帶有l(wèi)ed芯片的基板；

所述基板送膜系統(tǒng)包括碳化硅薄膜基板、基板卷盤、電機和支架，所述支架高度可調(diào)，支架頂部固定有電機，所述電機的轉(zhuǎn)軸前段設(shè)有螺紋，可將至多10個基板卷盤同時插在電機的轉(zhuǎn)軸上，并能螺母固定基板卷盤，通過電機轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動帶動基板卷盤轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸直徑與基板卷盤的內(nèi)徑相；所述基板卷盤使得碳化硅薄膜基板其正好卡在兩個側(cè)壁之間并能使基板層疊成卷；

所述傳動系統(tǒng)包括定位軌道、傳送帶、電機、控制面板和支腿，所述支腿高度可調(diào)，支腿頂部分別固定有點膠系統(tǒng)、固晶系統(tǒng)；所述傳送帶利用支腿架高，橫跨點膠系統(tǒng)、固晶系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)，可通過控制面板設(shè)定其驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速來改變傳送帶速度，使得傳送帶的速度和基板送膜系統(tǒng)的基板送出速度相同；

所述點膠系統(tǒng)包括點膠控制系統(tǒng)、工作臺控制系統(tǒng)、二維支架工作臺、氣瓶、塑料氣管、針筒、針筒固定支架、點膠頭和銀膠；所述針筒的下端緊套有點膠頭，針筒的上端由塑料氣管的一端緊套住，筒內(nèi)裝有銀膠，針筒通過針筒固定支架豎直固定在縱向底座上，由二維支架工作臺調(diào)控其相對位置；所述塑料氣管的另一端緊套在氣瓶的出氣口；所述點膠控制系統(tǒng)通過調(diào)控氣瓶的出氣量和時間調(diào)控點膠量；所述工作臺控制系統(tǒng)通過調(diào)控步進電機的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速和時間調(diào)控二維支架工作臺的運動；所述二維支架工作臺包括橫向運動裝置、縱向運動裝置和豎直固定裝置；豎直固定裝置固定在傳動系統(tǒng)的支腿上；橫向運動裝置包括底板、橫向軌道、橫向絲桿、聯(lián)軸器、步進電機、擋板和橫向底座，橫向底座通過滾珠螺母固定于橫向絲桿并架在橫向軌道上，橫向軌道固定在底板上，橫向絲桿通過擋板固定在底板上，絲桿一端用聯(lián)軸器與步進電機的軸連接；縱向運動裝置包括縱向軌道、縱向絲桿、聯(lián)軸器、步進電機、擋板和縱向底座，縱向底座通過滾珠螺母固定于縱向絲桿并架在縱向軌道上，縱向軌道固定在橫向底座上，縱向絲桿通過擋板固定在橫向底座上，絲桿一端用聯(lián)軸器與步進電機的軸連接；

所述固晶系統(tǒng)包括供料裝置、取料裝置、二維支架工作臺、工作臺控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)；所述供料裝置包括上料裝置、晶料定位裝置和固定機架；供料裝置上的固定機架將供料裝置固定在橫向底座上；所述上料裝置包括晶圓、晶座和頂針機，頂針機位于在晶座下方，設(shè)有頂針微動機構(gòu)和頂針；所述晶料定位裝置設(shè)有步進電機、聯(lián)軸器、精密絲桿和導(dǎo)軌，精密絲桿與晶圓上的晶座相連，所述取料裝置包括伸縮氣缸、塑料氣管、吸嘴、ccd攝像頭、紅外探測器、取料臂、轉(zhuǎn)向桿和固定機架；取料裝置上的固定機架將取料裝置豎直固定于縱向底座；轉(zhuǎn)向桿和取料臂相連，取料臂末端豎直向下裝有ccd攝像頭和紅外探測器，紅外探測器能發(fā)射出豎直向下的激光；塑料氣管的一端與吸嘴相連，塑料氣管另一端與伸縮氣缸緊密相連；所述工作臺控制系統(tǒng)通過調(diào)控步進電機的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速和時間調(diào)控二維支架工作臺的運動；二維支架工作臺包括橫向運動裝置、縱向運動裝置和豎直固定裝置；豎直固定裝置固定在傳動系統(tǒng)的支腿上；橫向運動裝置包括底板、橫向軌道、橫向絲桿、聯(lián)軸器、步進電機、擋板和橫向底座，橫向底座通過滾珠螺母固定于橫向絲桿并架在橫向軌道上，橫向軌道固定在底板上，橫向絲桿通過擋板固定在底板上，絲桿一端用聯(lián)軸器與步進電機的軸連接；縱向運動裝置包括縱向軌道、縱向絲桿、聯(lián)軸器、步進電機、擋板和縱向底座，縱向底座通過滾珠螺母固定于縱向絲桿并架在縱向軌道上，縱向軌道固定在橫向底座上，縱向絲桿通過擋板固定在橫向底座上，絲桿一端用聯(lián)軸器與步進電機的軸連接；所述監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)有顯示屏和控制面板，顯示屏顯示ccd攝像頭和紅外探測器的監(jiān)測影像，控制面板對晶座位置、頂針位置、伸縮氣缸和轉(zhuǎn)向桿進行調(diào)控；

所述加熱系統(tǒng)包括機箱、烘烤進口、烘烤出口、鼓風(fēng)電機、風(fēng)葉、排氣口、進氣口、隔熱層、電熱絲、熱電偶、通風(fēng)板、控溫面板；所述機箱頂部的前中后三處都安裝有鼓風(fēng)電機和排氣口，三個進氣口分別開在機箱側(cè)面前中后三處；在機箱的內(nèi)部，風(fēng)葉豎直固定在鼓風(fēng)電機的轉(zhuǎn)軸上，箱體內(nèi)部設(shè)有隔熱層，6根電熱絲分別豎直固定在隔熱層內(nèi)部非進烘烤出口的兩側(cè)。所述隔熱層內(nèi)部前中后三處分別懸掛有三個熱電偶，用于監(jiān)測加熱系統(tǒng)內(nèi)部溫度并通過控溫面板進行溫度調(diào)節(jié)。所述烘烤進口僅能通過傳送帶和基板，傳動系統(tǒng)的后半部分進入機箱內(nèi)部，所述傳送帶底部是隔熱層，傳送帶在到達(dá)烘烤出口前折返形成周期運動；

所述基板出膜系統(tǒng)設(shè)有接收臺，帶led芯片的碳化硅薄膜基板從加熱系統(tǒng)的烘烤出口連續(xù)送出至接收臺。

所述基板卷盤內(nèi)徑最好為20mm，外徑不小于80mm，外徑上附有薄膜基板，外徑兩側(cè)應(yīng)各有一個壁高為20mm，壁厚為1mm的側(cè)壁，使得碳化硅薄膜基板其正好卡在兩個側(cè)壁之間并能使基板層疊成卷，保證卷盤轉(zhuǎn)動時基板送出位置固定，基板卷盤整體厚度在3～10mm之間可變，其材質(zhì)最好為塑料；所述基板寬度可為1～8mm。

所述傳送帶寬度固定為100mm，能帶動十條基板并排前行。所述定位軌道固定在傳送帶最前端，共設(shè)有十條軌道，其總寬度與傳送帶的寬度相同，每條軌道的寬度應(yīng)與基板的寬度相同，軌道與軌道之間距離可調(diào)，定位軌道長為100mm，寬為100mm，高為10mm，定位軌道的材質(zhì)為塑料。

所述晶圓的直徑可為100mm、150mm或200mm，擴晶后芯片間距約為0.6mm；晶座的直徑受晶圓直徑的大小調(diào)控，晶座直徑可為為150mm、200mm或250mm；頂針機位于在晶座下方，設(shè)有頂針微動機構(gòu)和頂針，頂針由鎢鋼精磨制成，長度在10mm左右，體直徑在0.68mm～0.70mm之間，頂針尖端一般呈球形，其尖端圓弧半徑最好為0.1mm。所述精密絲桿的螺距最好為5mm。所述吸嘴的尖端直徑大小可根據(jù)芯片尺寸大小調(diào)控，吸嘴尖端的半徑最好為0.25mm，吸嘴長度最好為40mm左右，吸嘴的材質(zhì)最好選用膠木吸嘴。

所述機箱的長度可為1.5m；所述烘烤進口僅能通過傳送帶和基板，其高為70mm，烘烤進口寬度為100mm。所述烘烤出口僅能通過至多十條基板，其高為5mm，寬度為100mm。

所述led連續(xù)固晶方法包括以下步驟：

1)安裝和使用基板送膜系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)進行基板的傳送；

2)使用點膠系統(tǒng)進行基板的點膠；

3)使用固晶系統(tǒng)進行基板的led固晶；

4)使用加熱系統(tǒng)進行銀膠的固化；

5)使led芯片牢牢粘合在基板上。

在步驟1)中，所述安裝和使用基板送膜系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)進行基板的傳送的具體方法可為：

(1)將至多十個厚度一致的基板卷盤同時套插入電機的轉(zhuǎn)軸上，旋緊螺母，使卷盤的位置固定，在基板送出的過程中不發(fā)生移動；

(2)用螺母固定傳動系統(tǒng)的高度，傳送帶的最高處應(yīng)盡量與成卷基板最高處的切線在同一水平面上；

(3)傳送帶的前段是定位軌道，用鑷子將每一條基板分別從卷盤拉出后，準(zhǔn)確卡入定位軌道的每個軌道內(nèi)，從而固定薄膜基板進入傳送帶的位置；

(4)設(shè)定基板和傳送帶的傳送速度同為0.5m/min，自動同時開啟基板送膜系統(tǒng)的電機和傳動系統(tǒng)的電機，使基板進入傳送帶后做與傳送帶無滑動的前進運動。

在步驟2)中，所述使用點膠系統(tǒng)進行基板的點膠的具體方法可為：

(1)當(dāng)基板的待點膠處被傳送至點膠頭正下方時，基板送膜系統(tǒng)的電機和傳動系統(tǒng)的電機立即同時停止，基板停止運動；

(2)工作臺控制系統(tǒng)將點膠頭移動至左數(shù)第一條基板中軸線正上方，點膠頭的最下端與左數(shù)第一條基板的高度距離為2mm；

(3)在點膠控制系統(tǒng)的調(diào)控下，氣瓶內(nèi)的氣體通過塑料氣管，將針筒內(nèi)的銀膠擠出點膠頭，使銀膠準(zhǔn)確落在所在基板的中軸線上；

(4)利用點膠控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)出膠量，確保每次都能在基板上得到直徑約0.2～0.3mm的銀膠；第一次點膠前應(yīng)注意，針筒內(nèi)應(yīng)充滿約3/4針筒容積的銀膠，第一條基板點膠完畢后，工作臺控制系統(tǒng)將點膠頭往右移動一定距離至左數(shù)第二條基板中軸線的正上方，保持點膠頭的最下端與左數(shù)第二條基板的高度距離最好為2mm，而后在點膠控制系統(tǒng)的調(diào)控下，將針筒內(nèi)的銀膠擠出并落在基板上；

(5)重復(fù)步驟(1)～(4)從左到右依次將所有基板點膠完成，基板的點膠過程一般為1min，點膠完成后即得到涂有銀膠的基板，之后等待2min，再自動同時開啟基板送膜系統(tǒng)的電機和傳動系統(tǒng)的電機，使基板繼續(xù)做與傳送帶無滑動的前進運動，設(shè)定6s后自動同時停止基板送膜系統(tǒng)的電機和傳動系統(tǒng)的電機，使基板停止前進，并開始進行點膠；同一條基板上兩次點膠的距離為50mm。

在步驟3)中，所述使用固晶系統(tǒng)進行基板的led固晶的具體方法可為：

(1)已點膠的基板到達(dá)固晶系統(tǒng)前，通過工作臺控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)取料臂位置，使其在左數(shù)第一條基板中軸線的正上方；

(2)紅外探測器應(yīng)位于該基板中軸線的正上方50mm處，開啟紅外探測器，當(dāng)紅外探測器監(jiān)測到銀膠時，基板送膜系統(tǒng)的電機和傳動系統(tǒng)的電機停止轉(zhuǎn)動，基板停止前進，開始進行板上led芯片固晶；

(3)第一次上料前應(yīng)調(diào)好吸嘴的位置，使其正好位于左數(shù)第一條基板上銀膠中心的正上方，此時ccd攝像頭會將拍攝到的兩點一線的圖像信息反映在顯示屏上；

(4)控制轉(zhuǎn)向桿順時針轉(zhuǎn)動45°，此時吸嘴在晶座上方，通過設(shè)定好的程序移動晶座和頂針機，使得吸嘴、芯片和頂針在同一直線上，此時ccd攝像頭會將拍攝到的三點一線的圖像信息反映在顯示屏上；

(5)通過工作臺控制系統(tǒng)在豎直方向調(diào)控吸晶高度，下降吸嘴的高度使得吸嘴與晶圓的距離最好為2mm；

(6)取料時頂針將芯片頂起，同時打開伸縮氣缸，抽走吸嘴內(nèi)空氣，使得真空吸嘴將芯片吸起，通過工作臺控制系統(tǒng)使吸嘴豎直上升48mm，將轉(zhuǎn)向桿逆時針轉(zhuǎn)動45°，此時取料臂回到左數(shù)第一條基板中軸線正上方；

(7)將吸嘴豎直下降使芯片與銀膠貼合，同時關(guān)閉伸縮氣缸，此時顯示屏上應(yīng)呈現(xiàn)芯片和銀膠緊密貼合的圖像；

(8)第一條基板固晶完畢后，通過工作臺控制系統(tǒng)使吸嘴上升50mm，再將其右移一定距離至左數(shù)第二條基板銀膠的正上方，同時通過紅外探測器和顯示屏的信息，確認(rèn)吸嘴的正確位置，開始固晶，重復(fù)上述步驟(1)～(7)從左到右依次將每條基板固晶完成，基板的固晶過程一般為3min；

(9)固晶完成后得到帶芯片的基板，自動同時開啟基板送膜系統(tǒng)的電機和傳動系統(tǒng)的電機，使基板繼續(xù)做與傳送帶無滑動的前進運動，設(shè)定6s后自動同時停止基板送膜系統(tǒng)的電機和傳動系統(tǒng)的電機，使基板停止前進，并開始進行固晶，同一條基板上相鄰兩個led芯片的距離為50mm。

在步驟4)中，所述使用加熱系統(tǒng)進行銀膠的固化的具體方法可為：

傳送帶與基板由烘烤進口一并進入機箱中，機箱隔熱層內(nèi)的溫度可在基板未進入機箱之前于控溫面板中設(shè)定恒溫125℃，機箱有效加熱長度約為1.5m，傳送帶和基板的傳送速度為0.5m/min，總傳送時間為3min，每條基板兩個芯片的間距為50mm，機箱內(nèi)各條基板上同時可有約30個led芯片，每個芯片的單獨的加工時間最長為3min，總加工時間為90min，故銀膠烘烤固化的總時間為93min；經(jīng)完整的熱處理后，完成銀膠固化，使led芯片緊緊粘合在基板上；基板由烘烤出口送出；傳送帶往回傳送形成循環(huán)。

所述當(dāng)基板送膜系統(tǒng)的電機和傳動系統(tǒng)的電機同時停止轉(zhuǎn)動時，點膠系統(tǒng)和固晶系統(tǒng)同時對基板進行作業(yè)，作業(yè)時間合計為3min。3min后兩臺電機再次同時進行轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動6s后再次同時停止，并開始點膠作業(yè)和固晶作業(yè)?；诖搜h(huán)實現(xiàn)對成卷碳化硅陶瓷基板點膠和固晶的連續(xù)化和自動化加工。

完成上述封裝過程以后，將得到一系列帶有l(wèi)ed芯片的碳化硅薄膜基板，這些基板被送至接收臺，可開展后期加工。當(dāng)一整卷基板使用完畢后，需更換新的基板卷盤，并重復(fù)此固晶裝置的固晶方法，從而完成更多碳化硅薄膜基板固晶。

綜上所述，本發(fā)明提供一種led連續(xù)固晶裝置及固晶方法，以連續(xù)碳化硅薄膜為基板，利用傳動裝置和固晶裝置相結(jié)合的模式，對成卷的碳化硅薄膜基板進行點膠、固晶和烘烤，得到一系列帶有芯片的碳化硅薄膜基板。利用本發(fā)明的固晶裝置及固晶方法，可以連續(xù)對碳化硅薄膜基板進行固晶，大幅提高led芯片固晶效率，填補了現(xiàn)有固晶裝置和固晶工藝無法針對連續(xù)化薄膜基板進行板上芯片固晶的空白，與現(xiàn)有的人工固晶相比，點膠的準(zhǔn)確性和led芯片的利用率將得到進一步提高?；诖诉M行基板的cob(板上芯片封裝)封裝工藝，可得到高質(zhì)量的連續(xù)碳化硅陶瓷基板封裝產(chǎn)品，實現(xiàn)連續(xù)碳化硅薄膜基板的板上led芯片連續(xù)自動固晶和封裝產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)，得到性能更為優(yōu)越的led成品器件。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述led連續(xù)固晶裝置的主視圖。

圖2是圖1中基板送膜系統(tǒng)中基板卷盤的示意圖和基板俯視放大圖。

圖3是圖1中傳動系統(tǒng)中定位軌道的示意圖。

圖4是圖1中點膠系統(tǒng)的主視圖。

圖5是圖1中點膠系統(tǒng)的側(cè)視圖。

圖6是圖1中固晶系統(tǒng)的主視圖。

圖7是圖1中固晶系統(tǒng)的側(cè)視圖。

圖8是圖6固晶系統(tǒng)中取料裝置的部分放大圖。

圖9是圖6固晶系統(tǒng)的局部工作示意圖。

圖10是圖9中傳送帶上基板局部放大圖。

圖11是圖1中加熱系統(tǒng)的側(cè)視圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚和明白，下面將結(jié)合示例性實施例，并參照附圖描述本發(fā)明。

本發(fā)明提供的該種led連續(xù)固晶裝置，如圖1所示，包括：基板送膜系統(tǒng)1、傳動系統(tǒng)2、點膠系統(tǒng)3、固晶系統(tǒng)4、加熱系統(tǒng)5和基板出膜系統(tǒng)6。在基板出膜系統(tǒng)1中，包括待固晶的碳化硅薄膜基板10，驅(qū)動基板卷盤11、轉(zhuǎn)動的電機12和支架13。在傳動系統(tǒng)2中，包括位于傳送帶22前端的定位軌道21、耐高溫橡膠傳送帶22、電機23、轉(zhuǎn)動速度的控制面板24和支腿25。在點膠系統(tǒng)3中，主要包括二維支架工作臺31、點膠頭32、塑料氣管33、工作臺控制系統(tǒng)34和點膠控制系統(tǒng)35等。在固晶系統(tǒng)4中，主要包括二維支架工作臺41、取料裝置42、供料裝置43、工作臺控制系統(tǒng)44和監(jiān)控系統(tǒng)45等。在加熱系統(tǒng)5中，待烘干的基板由烘烤進口55進入，由烘烤出口56送出，通過機箱51內(nèi)的加熱裝置對完成固晶的基板50進行加熱烘烤，所述加熱裝置包括控溫面板52，三個鼓風(fēng)電機531、532、533和三個排氣口54等。在基板出膜系統(tǒng)6中，包括接收已固封芯片的碳化硅薄膜基板60的滑面陶瓷接收臺61。

其中，如圖2所示，所述屬于基板送膜系統(tǒng)1的基板卷盤11由塑料制成，內(nèi)徑為20mm，外徑為100mm，厚度根據(jù)碳化硅薄膜基板10的寬度在3～10mm內(nèi)可變，用于固定碳化硅薄膜基板10層疊成卷的兩個側(cè)壁壁高固定為20mm，壁厚固定為1mm。所述基板10寬度應(yīng)在1～8mm之間，使其正好卡在基板卷盤11的兩個側(cè)壁之間。一般來說，一個完整的基板卷盤11所含的基板10應(yīng)在200m以上。使用本發(fā)明固晶時，可將至多十個厚度一致的基板卷盤11同時套插在電機12的轉(zhuǎn)軸上，使用前必須確基板卷盤11的緊固，使其相互之間不會滑動。在本示例性實施例中，碳化硅薄膜基板的寬度固定為2mm。

如圖3所示，所述定位軌道21由十條軌道構(gòu)成，軌道總長為100mm，寬為100mm，高為10mm，每條軌道寬度與基板的寬度相同，軌道之間距離可調(diào)。由于本示例性實施例中的碳化硅薄膜基板寬度為2mm，故每條軌道寬度為2mm，軌道間距調(diào)整為2mm，最兩側(cè)軌道側(cè)壁與傳送帶邊緣距離為30mm。

如圖4和5所示，所述點膠系統(tǒng)3包括：二維支架工作臺31、點膠頭32、塑料氣管33、工作臺控制系統(tǒng)34、點膠控制系統(tǒng)35、氣瓶36、針筒37、銀膠38和針筒固定支架39。所述二維支架工作臺31主要包括豎直固定裝置311、底板312、橫向底座313、縱向底座314、橫向軌道3151、縱向軌道3152、橫向絲桿3161、縱向絲桿3162、聯(lián)軸器3171與3172、步進電機3181與3182、擋板3191與3192。其中，豎直固定裝置311緊鎖在傳動系統(tǒng)2的支腿25上，將點膠系統(tǒng)3安裝于傳動系統(tǒng)2的正上方。針筒37通過針筒固定支架39緊固在縱向底座313上，其上端必須套緊塑料氣管，下端必須套緊點膠頭32。聯(lián)軸器3171將橫向絲桿3161與步進電機3181鎖緊；聯(lián)軸器3172將縱向絲桿3162與步進電機3182鎖緊。橫向底座313須用滾珠螺母緊固在橫向絲桿3161并架在橫向軌道3151上，在工作臺控制系統(tǒng)34的調(diào)控下，步進電機3181帶動橫向絲桿3161轉(zhuǎn)動，橫向底座313隨之移動，在本示例性實施例中，須確保點膠頭32能在傳送帶22的寬度范圍內(nèi)左右運動順暢；縱向底座313須用滾珠螺母緊固在縱向絲桿3162并架在縱向軌道3152上，在工作臺控制系統(tǒng)34的調(diào)控下，步進電機3182帶動縱向絲桿3162轉(zhuǎn)動，縱向底座314隨之移動，在本示例性實施例中，須確保點膠頭32能在傳送帶22正上方20mm處進行點膠。所述塑料氣管33兩端分別連接氣瓶36和針筒37，針筒內(nèi)裝有銀膠38，在點膠控制系統(tǒng)35的調(diào)控下，氣瓶36內(nèi)的氣體通過塑料氣管33輸送至針筒37，針筒37內(nèi)氣體壓強增大，將筒內(nèi)銀膠38壓至點膠頭32，由點膠頭32擠出。點膠控制系統(tǒng)35通過控制氣瓶36的出氣量和時間來控制點膠量。在本示例性實施例中，點膠量固定為每次在基板上得到直徑0.2mm的膠斑，點膠后的基板呈點膠態(tài)30(參照圖8)。

如圖6和圖7所示，所述固晶系統(tǒng)4包括：二維支架工作臺41、取料裝置42、供料裝置43、工作臺控制系統(tǒng)44和監(jiān)控系統(tǒng)45。所述二維支架工作臺41主要包括豎直固定裝置411、底板412、橫向底座413、縱向底座414、橫向軌道4151、縱向軌道4152、橫向絲桿4161、縱向絲桿4162、聯(lián)軸器4171與4172、步進電機4181與4182、擋板4191與4192。其中，豎直固定裝置411緊鎖在傳動系統(tǒng)2的支腿25上，將固晶系統(tǒng)4安裝于傳動系統(tǒng)2的正上方。取料系統(tǒng)42的固定機架428緊固在二維支架工作臺41的縱向底座414上，使得二維支架工作臺41能對取料系統(tǒng)42進行控制。聯(lián)軸器4171將橫向絲桿4161與步進電機4181鎖緊；聯(lián)軸器4172將縱向絲桿4162與步進電機4182鎖緊。橫向底座413須用滾珠螺母緊固在橫向絲桿4161并架在橫向軌道4151上，在工作臺控制系統(tǒng)44的調(diào)控下，步進電機4181帶動橫向絲桿4161轉(zhuǎn)動，橫向底座413隨之移動，在本示例性實施例中，須確保取料裝置42的吸嘴423能在傳送帶22的寬度范圍內(nèi)左右運動順暢；縱向底座413須用滾珠螺母緊固在縱向絲桿4162并架在縱向軌道4152上，在工作臺控制系統(tǒng)44的調(diào)控下，步進電機4182帶動縱向絲桿4162轉(zhuǎn)動，縱向底座414隨之移動，在本示例性實施例中，須確保吸嘴423能在傳送帶22上方2～50mm內(nèi)運動順暢。所述供料裝置43，主要包括固定支架431、晶料定位裝置432、晶圓433、晶座434和頂針機435。為確保晶片的高利用率，所述晶料定位裝置中精密絲桿的螺距應(yīng)小于5mm。在本示例性實施例中，晶圓已事先進行過擴晶，擴晶后芯片間距為0.6mm，晶圓直徑為150mm，晶座直徑設(shè)計為200mm，晶圓與晶座共圓心。晶座下方設(shè)有長度為10mm，體直徑為0.68mm的頂針，頂針的尖端圓弧半徑為0.1mm。所述監(jiān)控系統(tǒng)45包括顯示屏451和控制面板452。

如圖8所示，所述取料裝置42主要包括：伸縮氣缸421(參照圖6和7)、塑料氣管422、吸嘴423、ccd攝像頭424、紅外探測器425、取料臂426、轉(zhuǎn)向桿427和固定機架428(參照圖6和7)。塑料氣管422一端套緊吸嘴423，另一端套緊伸縮氣缸421(參照圖6和7)。在本示例性實施例中，吸嘴尖端的半徑為0.25mm，吸嘴長度為40mm。

如圖9所示，固晶系統(tǒng)工作時，根據(jù)本示例性實施例，取料臂426順時針旋轉(zhuǎn)45°從晶圓432上吸取芯片，芯片規(guī)格為16mil×18mil(0.41mm×0.46mm)，再逆時針旋轉(zhuǎn)45°將芯片固定在基板上。取料臂426在二維支架工作臺41的帶動下可實現(xiàn)左右移動并完成十條基板30的固晶過程。

如圖10所示，基板經(jīng)過點膠系統(tǒng)到固晶系統(tǒng)的加工后，從點膠后的點膠態(tài)30到固晶后的固晶態(tài)40。

如圖11所示，所述加熱系統(tǒng)內(nèi)部主要包括風(fēng)葉511、熱電偶512、電熱絲513、通風(fēng)網(wǎng)514、隔熱層515等，并設(shè)有排氣口54和進氣口57。機箱51全長150m，待烘干的基板50與傳送帶22共同從烘烤進口55進入加熱系統(tǒng)進行烘烤，烘烤結(jié)束之后，基板60從烘烤出口56離開加熱系統(tǒng)進入接收臺61，傳送帶22則由往回傳送形成循環(huán)。

以上是對本發(fā)明一種led固晶裝置的說明，下面將結(jié)合附圖，提出一種led固晶方法的示范性實施例。

本發(fā)明提供的一種針對連續(xù)化薄膜陶瓷基板芯片封裝裝置的封裝方法，具體包括：安裝和使用基板送膜系統(tǒng)1與傳動系統(tǒng)2進行基板的運輸，使用點膠系統(tǒng)3進行基板的點膠，使用固晶系統(tǒng)4進行l(wèi)ed芯片的固晶，使用加熱系統(tǒng)5進行銀膠的固化。具體步驟如下：

在安裝和使用基板送膜系統(tǒng)1進行基板輸送中，將十個厚度一致為2mm的基板卷盤11同時套插入電機12的轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸直徑為20mm且前端有螺紋，用螺母來緊固這些基板卷盤11，使其相互之間不會滑動，卷盤11之間的間距為2mm。用鑷子將十條基板10分別從十個基板卷盤11拉出后，準(zhǔn)確地卡入定位軌道21的每個軌道內(nèi)，小心地拉動基板10水平通過定位軌道21，確?；?0不發(fā)生歪斜、扭曲或彎折，從而固定基板10進入傳送帶的位置。待基板10前端完全通過定位軌道進入傳送帶后，自動同時開啟基板送膜系統(tǒng)1的電機12、傳動系統(tǒng)2的電機23，設(shè)定兩臺電機的傳送速度相同為0.5m/min，使十條基板10進入傳送帶22后做與傳送帶無滑動的前進運動。

在使用點膠系統(tǒng)3進行基板的點膠中，當(dāng)十條基板10的待點膠處被傳送至點膠頭32正下方時，立即同時停止基板送膜系統(tǒng)1的電機12和傳動系統(tǒng)2的電機23，基板10停止運動。通過操作工作臺控制系統(tǒng)34將點膠頭32移動至左數(shù)第一條基板中軸線的正上方，調(diào)節(jié)點膠頭32的最下端與左數(shù)第一條基板的距離最好為2mm。在第一次點膠時，應(yīng)將銀膠38灌入針筒37內(nèi)約3/4滿，在正式點膠之前，應(yīng)通過調(diào)節(jié)點膠控制系統(tǒng)35，控制點膠系統(tǒng)3中氣瓶36的出氣量和時間，使得每次從點膠頭32中擠出的銀膠38的量在下落2mm后能形成一個面積約為0.2～0.3mm的膠斑。通過操作點膠控制系統(tǒng)35在左數(shù)第一條基板的正上方進行點膠，此時，所得銀膠的中心位置應(yīng)落在所在基板的中軸線上。第一條基板點膠完畢后，通過操作工作臺控制系統(tǒng)34將點膠頭32往右移動4mm至左數(shù)第二條基板正上方，點膠頭32的最下端與左數(shù)第二條基板的距離最好為2mm，重復(fù)上述步驟從左到右將十條基板10依次點膠完成。十條基板10的點膠過程一般為1min。點膠完成后得到十條涂有銀膠的基板30。2min后自動同時開啟基板送膜系統(tǒng)1的電機12和傳動系統(tǒng)2的電機23，使十條基板30繼續(xù)做與傳送帶無滑動的前進運動，設(shè)定6s后再次自動同時停止基板送膜系統(tǒng)1的電機12和傳動系統(tǒng)2的電機23，進行板上點膠，此時同一條基板兩次點膠距離為50mm。

在使用固晶系統(tǒng)4進行基板的固晶中，已點膠的基板30到達(dá)固晶系統(tǒng)4前，通過調(diào)節(jié)工作臺控制系統(tǒng)44將ccd攝像頭424和紅外探測器425移動至左數(shù)第一條基板中軸線正上方50mm處，調(diào)節(jié)取料臂426應(yīng)與基板平行，開啟紅外探測器425，當(dāng)紅外探測器425監(jiān)測到帶銀膠的基板30時且基板送膜系統(tǒng)1的電機12和傳動系統(tǒng)2的電機23停止轉(zhuǎn)動時，開始進行板上led芯片固晶。第一次上料前應(yīng)調(diào)好吸嘴423的位置，使其正好位于左數(shù)第一條基板板上銀膠的正上方，此時ccd攝像頭424會將拍攝到的兩點一線的圖像信息反映在顯示屏451上。將轉(zhuǎn)向桿427順時針轉(zhuǎn)動45°，此時吸嘴423在晶座434上方，通過設(shè)定好的程序移動晶座434和頂針機435，使得吸嘴423、晶圓433上的芯片和頂針機435上的頂針在同一直線上，此時ccd攝像頭424會將拍攝到的三點一線的圖像信息反映在顯示屏451上。通過操作工作臺控制系統(tǒng)44在豎直方向上調(diào)控吸晶高度，下降吸嘴423的高度使得吸嘴423與圓晶433的距離為2mm，取料時頂針將芯片頂起，同時打開伸縮氣缸421，抽走吸嘴423內(nèi)空氣，使得真空吸嘴423將芯片吸起。通過操作工作臺控制系統(tǒng)44在豎直方向上將吸嘴423上升48mm，將轉(zhuǎn)向桿逆時針轉(zhuǎn)動45°，下降吸嘴423的高度使得芯片與銀膠貼合，同時關(guān)閉伸縮氣缸421，此時顯示屏451上應(yīng)呈現(xiàn)芯片和銀膠緊密貼合的圖像。第一條基板固晶完畢后，通過操作工作臺控制系統(tǒng)44將吸嘴423豎直上升50mm，再右移4mm至左數(shù)第二條基板板上銀膠的正上方，同時通過ccd攝像頭424和紅外探測器425的信息，確認(rèn)吸嘴424的正確位置。然后重復(fù)上述步驟從左到右將十條基板30依次固晶完成。十條基板30的固晶過程一般為3min。固晶完成后得到十條帶芯片的基板40，自動同時開啟基板送膜系統(tǒng)1的電機12和傳動系統(tǒng)2的電機23，使十條基板40繼續(xù)做與傳送帶無滑動的前進運動，設(shè)定6s后再次自動同時停止基板送膜系統(tǒng)1的電機12和傳動系統(tǒng)2的電機23，進行板上固晶，此時同一條基板相鄰兩個led芯片距離為50mm。

在使用加熱系統(tǒng)5進行銀膠的固化中，傳送帶22與十條基板40一并從烘烤進口55進入機箱51內(nèi)，機箱隔熱層515內(nèi)的溫度可在十條帶芯片的基板40未進入機箱21之前于控溫面板52中設(shè)定恒為125℃；銀膠烘烤固化的總時間約為1.5h。經(jīng)完整的熱處理后，最終十條烘干的帶芯片的碳化硅薄膜基板60從烘烤出口56離開加熱系統(tǒng)5，傳送帶22則往回傳送形成循環(huán)。

完成上述封裝過程以后，將得到一系列帶有芯片的碳化硅薄膜基板60，這些基板被送至接收臺61，等待下一步的加工。若要繼續(xù)對碳化硅陶瓷基板10進行固晶，則需要更換新的基板卷盤11，并重復(fù)此固晶裝置的固晶方法。

以上已對本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容作了詳細(xì)說明。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：以上所述僅為本發(fā)明的示例性實施例而已，并不用于限制本發(fā)明。