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1、(10)申请公布号 CN 102881806 A (43)申请公布日 2013.01.16 C N 1 0 2 8 8 1 8 0 6 A *CN102881806A* (21)申请号 201210314411.9 (22)申请日 2012.08.30 H01L 33/48(2010.01) H01L 33/64(2010.01) H01L 33/62(2010.01) H01L 33/60(2010.01) (71)申请人鄂尔多斯市荣泰光电科技有限责任 公司 地址 017000 内蒙古自治区鄂尔多斯市装备 制造基地科学大道西段荣泰光电科技 有限责任公司 (72)发明人吉爱华 张杰 吉志英 (。
2、74)专利代理机构北京三聚阳光知识产权代理 有限公司 11250 代理人寇海侠 (54) 发明名称 一种SMD LED单元及其封装方法 (57) 摘要 本发明涉及一种SMD LED及其封装方法，包括 下列工艺步骤：制作基板框架，所述基板框架包 括基板和成型在基板上的线路以及与线路相连的 电极；制作LED单元网板或者多元网板；采用丝网 印刷通过所述网板将锡焊料均匀的涂覆在所述基 板框架中的电极上；将LED芯片电极面朝向所述 基板框架，贴装在所述基板框架上，所述LED芯片 的电极与所述基板框架中的电极对应贴装；将所 得贴装有芯片的所述基板框架送入回流焊炉中进 行回流焊，得到整版LED；将所述整版L。
3、ED进行单 元剥离，获得SMD LED单元。本发明所述封装方法 工艺简单，成本低，而且采用陶瓷复合铜基板，散 热效果好。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种SMD LED封装方法，其特征在于，包括下列工艺步骤： （1）制作基板框架，所述基板框架包括基板和成型在基板上的线路以及与线路相连的 电极； （2）制作LED单元网板或者多元网板； （3）采用丝网印刷通过步骤（2）中所制作的所述网板将锡焊料均匀的涂覆在所述基板 框架中的电极上； （4。
4、）将LED芯片电极面朝向所述基板框架，贴装在所述基板框架上，所述LED芯片的电 极与所述基板框架中的电极对应贴装； （5）将步骤（4）中所得贴装有芯片的所述基板框架送入回流焊炉中进行回流焊，得到整 版LED； （6）将所述整版LED进行单元剥离，获得SMD LED单元。 2.根据权利要求1所述的一种SMD LED封装方法，其特征在于，所述锡焊料的成分是 Sn:Ag:Cu:Au=9597:0.52:0.52:0.52。 3.根据权利要求2所述的一种SMD LED封装方法，其特征在于，所述锡焊料的成分是 Sn:Ag:Cu:Au=97:1:1:1。 4.根据权利要求2所述的一种SMD LED封装方法。
5、，其特征在于，所述步骤（1）中制作基 板框架的方法如下：先将基板和铜复合得到复合铜基板，然后在所述复合铜基板铜层上刻 蚀形成线路和铜电极，最后在所述铜电极之间填充绝缘介质。 5.根据权利要求4所述的一种SMD LED封装方法，其特征在于，所述基板为AlN陶瓷材 质，铜层为电解铜箔或者压延铜箔，铜层厚度为20100微米。 6.根据权利要求5所述的一种SMD LED封装方法，其特征在于，所述绝缘介质为聚邻苯 二甲酰胺。 7.根据权利要求1-6任一所述的一种SMD LED封装方法，其特征在于，步骤（6）之后， 还包括以下步骤： （7）将剥离出的所述LED单元进行分光分色； （8）将分好色的LED单元。
6、分别通过编带机进行贴带包装。 8.根据权利要求7所述的一种SMD LED封装方法，其特征在于，所述回流焊的各区 段温度依次为100、150、185、220、180、140、100，各区段停留的时间分别是 15-25s、15-28s、15-30s、25-30s、25-30s、25-30s、15-25s。 9.根据权利要求8所述的一种SMD LED封装方法，其特征在于，各区段停留时间分别是 20s、25s、28s、29s、28s、25s、20s。 10.一种有如权利要求1-9任一所述的一种SMD LED封装方法所制备的SMD LED单元。 权 利 要 求 书CN 102881806 A 1/4页 。
7、3 一种 SMD LED 单元及其封装方法 技术领域 0001 本发明涉及一种半导体发光器件及其封装方法，具体是一种SMD LED及其封装方 法，属于半导体发光器件技术领域。 背景技术 0002 LED（英文全称是Light Emitting Diode，意为发光二级管）是一种固态的半导体器 件，它利用固体半导体芯片作为发光材料，通过载流子发生复合放出能量而引起光子发射， 直接把电能转化为光能。LED具有亮度高、体积小、效率高和寿命长等优点，在交通指示、户 外全色显示等领域有广泛的应用。SMD LED（英文全称为Surface Mounted Devices Light Emitting Di。
8、ode，意为贴片式发光二极管或表面贴片二极管或表面贴装二极管），具有发光 角度大、效率高、产品体积小、可靠性高、易于实现自动化等特点，逐渐成为研究的热点。 0003 LED工作时，PN结的温度上升，PN结产生的热量散发不出去，不仅会影响发光效 率，还会严重影响产品的可靠性和寿命，所以选择合适的散热基板显得尤为重要。合适做 LED散热基板的材料有金属基板（铁、铜、铝等）、陶瓷金属化基板、铝基绝缘基板、金属基复 合材料等。铜铝等金属基板导热性较好，成本低，但是线膨胀系数较大，容易造成LED芯片 封装热循环损失；铝基绝缘基板的绝缘介质层为有机绝缘层，导热率差，严重影响芯片散 热；金属基复合材料难以批。
9、量化生产，成本太高。而陶瓷基板的可靠性高、寿命长、导热性能 好、价格便宜，成为散热基板的首选材料。 0004 中国专利CN202221759U公开了一种具有高导热基板的LED光源装置，包括高导热 基板1和LED芯片2，其中基板制作、LED芯片与基板的焊接工艺步 骤为：（1）高导热基板 的制作，所述高导热基板从下到上包括PI树脂模11、金属基层12、绝缘介质层13和电解铜 箔层14，在所述绝缘介质层13中混合由导热的硅类介质填料；（2）在所述电解铜箔层14上 制作线路；（3）在所述电解铜箔层上制作凸点电极3，所述凸点电极3为小金球，要保证成 球大小，形状一致，而且所述凸点电极3与所述电解铜箔线路。
10、布线电连接；（4）将LED芯片 贴合在凸点电极上；（5）LED芯片与基板的焊接，通过电磁设备产生强磁场，使得凸点电极3 与LED芯片直接键合。 0005 该装置采用倒装焊的方法将LED芯片连接在高导热基板上，保证了多于5个透光 面，有效的提高了光效。但是该倒装焊工艺中，步骤（3）需要在电解铜箔层上制作多个凸点 电极，而且还需要保证凸点电极的成球大小、形状保持一致，工艺复杂，精度要求极高。另 外，步骤（5）LED芯片与凸点电极（小金球）的连接是通过电磁设备产生的强磁场发生分子 键合，设备投资大，生产成本高。 0006 从步骤（1）中可以看出，该装置采用的高导热基板采用金属作为基层材料，线膨胀 系。
11、数大，容易造成LED芯片封装热循环损失。而且在金属基层与电解铜箔层之间添加绝缘 介质层，该绝缘介质层采用添加有导热硅类介质填料的改性的环氧树脂、PI树脂或者PPO 树脂，虽然采用导热填料，但是主体材料仍为有机绝缘层，导热性差，而且影响铜箔的附着。 另外，该高导热基板含有四层结构，结构复杂，工艺繁冗。 说 明 书CN 102881806 A 2/4页 4 发明内容 0007 本发明所要解决的技术问题是现有技术中LED封装倒装焊工艺复杂的技术问题， 从而提供一种工艺简单的SMD LED封装方法及其获得的SMD LED。 0008 为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的： 0009 一种。
12、SMD LED封装方法，包括下列工艺步骤： 0010 （1）制作基板框架，所述基板框架包括基板和成型在基板上的线路以及与线路相 连的电极； 0011 （2）制作LED单元网板或者多元网板； 0012 （3）采用丝网印刷通过步骤（2）中所制作的所述网板将锡焊料均匀的涂覆在所述 基板框架中的电极上； 0013 （4）将LED芯片电极面朝向所述基板框架，贴装在所述基板框架上，所述LED芯片 的电极与所述基板框架中的电极对应贴装； 0014 （5）将步骤（4）中所得贴装有芯片的所述基板框架送入回流焊炉中进行回流焊，得 到整版LED； 0015 （6）将所述整版LED进行单元剥离，获得SMD LED单元。
13、。 0016 所述锡焊料的成分是Sn:Ag:Cu:Au=9597:0.52:0.52:0.52。 0017 所述锡焊料的成分是Sn:Ag:Cu:Au=97:1:1:1。 0018 所述步骤（1）中制作基板框架的方法如下：先将基板和铜箔复合得到复合铜基 板，然后在所述复合铜基板的铜层上刻蚀形成线路和铜电极，最后填充绝缘介质。 0019 所述基板为AlN陶瓷材质，铜层为电解铜箔或者压延铜箔，铜层厚度为20100 微米。 0020 所述绝缘介质为聚邻苯二甲酰胺。 0021 步骤（6）之后，还包括以下步骤： 0022 （7）将剥离出的所述LED单元进行分光分色； 0023 （8）将分好色的LED单元分。
14、别通过编带机进行贴带包装。 0024 所述回流焊的各区段温度依次为100、150、185、220、180、140、 100，各区段停留的时间分别是15-25s、15-28s、15-30s、25-30s、25-30s、25-30s、15-25s。 0025 所述各区段停留时间分别是20s、25s、28s、29s、28s、25s、20s。 0026 一种SMD LED封装方法所制备的SMD LED单元。 0027 本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点： 0028 （1）本发明所述的封装方法中采用丝网印刷和回流焊工艺，制作简 单，成本低。 0029 （2）本发明所述的散热基板为DBC（Dir。
15、ect Bondes Copper）陶瓷复合铜基板，铜 层与陶瓷层之间具有铜铝尖晶石的共熔界面，附着强度高、散热性能好；生产工艺简单、成 本低，适合大规模生产；陶瓷材料的热膨胀系数与LED芯片相近，抗热冲击性能强。 0030 （3）本发明中在所述DBC陶瓷复合铜基板上的刻蚀线路中留出铜电极，在所述铜 电极之间填充绝缘介质。在形成绝缘层的同时，留出电极，减少了电极制作这一工艺步骤， 成本低，而且绝缘介质层中的电极又起到导热介质的作用，散热效果好。 0031 （4）本发明中所述绝缘介质为聚邻苯二甲酰胺（PPA），该材料可以耐200的持续 说 明 书CN 102881806 A 3/4页 5 高温，。
16、而且在高温条件下还能保证良好的尺寸稳定性，从而提高了LED的使用寿命。而且， 该层表面粗糙，可以将LED芯片下表面照射出来的光线通过漫反射反射出去，进一步增强 了光效。 0032 （5）本发明采用丝网印刷涂覆焊料，精度高，工艺简单。 0033 （6）本发明采用无铅焊料，绿色环保，符合我国的电子信息产品污染防治标准和欧 盟RoHS标准。 0034 （7）本发明中所述回流焊温度设置值较低，在保证焊接强度的情况下，减少了高温 对LED芯片的影响。 0035 （8）本发明中分光分色和贴带包装工序都是将LED倒入圆盘阵，由机器自动化进 行，自动化程度高。 附图说明 0036 为了使本发明的内容更容易被清。
17、楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详 细的说明，其中， 0037 图1是对比文献中具有高导热基板的LED光源装置的结构示意图； 0038 图2是本发明所述SMD LED单元的固晶截面图； 0039 图3是本发明所述SMD LED基板框架的结构示意图； 0040 图4是本发明中所述AlN陶瓷复合铜基板制造流程图。 0041 图1中附图标记表示为：1-导热基板，11-PI树脂，12-金属基层，13-绝缘介质层， 14-电解铜箔层，2-LED芯片，21-LED工作面，3-凸点电极，4-透镜保护罩； 0042 图2中附图标记表示为：1-AlN陶瓷复合铜基板，11第一铜电极；12第二铜电 极；2-。
18、锡焊料层，3-芯片，31-芯片正极，32-芯片负极。 具体实施方式 0043 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实 施方法作进一步地详细描述，以SMD LED3528为例，如图2-4所示，包括：氮化铝（AlN）陶瓷 复合铜基板1，锡焊料层2，芯片3，其中，AlN陶瓷复合铜基板1由AlN陶瓷层和铜箔层复合 而成，所述铜箔层经刻蚀形成线路和由第一铜电极11和第二铜电极12组成的电极，所述电 极间填充有绝缘介质层；所述芯片3包括芯片正极31和芯片负极32，所述第一铜电极11用 于连接芯片正极31，所述第二铜电极12用于连接芯片负极32。 0044 SMD LED35。
19、28的封装方法包括下列工艺步骤： 0045 （1）制作3528基板框架，将高绝缘性的AlN陶瓷的单面贴合上压延铜箔或电解铜 箔，铜箔厚度为20100微米，送入高温炉，经由1065-1085温度加热，使得铜金属因高温 氧化、扩散与AlN陶瓷产生铜铝尖晶石的共熔界面，使得铜与陶瓷基板粘合，形成陶瓷复合 铜基板；然后再根据3528线路设计，以刻蚀的方式在铜层上制备线路和铜电极。铜层与陶 瓷层之间具有铜铝尖晶石的共熔界面，附着强度高、散热性能好；生产工艺简单、成本低，适 合大规模生产；陶瓷材料的热膨胀系数与LED芯片相近，抗热冲击性能强。 0046 （2）在上述铜层线路中，留出铜电极，在铜电极之间填充。
20、所述绝缘介质聚邻苯二甲 酰胺，形成如图3所示的SMD LED基板框架，其包括十行十 八列共一百八十个基板单元，每 说 明 书CN 102881806 A 4/4页 6 个基板单元用于与一个芯片焊接，图中最后一行倒数第三列标记出的即为一个基板单元。 该材料可以耐200的持续高温，而且在高温条件下还能保证良好的尺寸稳定性，从而提高 了LED的使用寿命。而且，该层表面粗糙，可以将LED芯片下表面照射出来的光线通过漫反 射反射出去，进一步增强了光效。 0047 （3）制作3528LED单元网板或者多元网板；通过丝网印刷机与所述网板将锡焊料 均匀的涂覆在所述基板框架中的电极上。采用丝网印刷涂覆焊料，精度。
21、高，工艺简单。作为 本发明一个实施例的所述锡焊料的成分是Sn:Ag:Cu:Au=97:1:1:1；采用无铅焊料，绿色环 保，符合我国的电子信息产品污染防治标准和欧盟RoHS标准。 0048 （4）将LED芯片电极面朝下贴装在所述3528基板框架上，所述LED芯片的正负电 极分别与所述基板框架中的所述的第一铜电极和第二铜电极对应贴装。 0049 （5）所得贴装有芯片的所述基板框架送入回流焊炉中进行回流焊，得到整版 3528LED；所述回流焊的各区段温度依次为100、150、185、220、180、140、 100；各区段停留时间分别是20s、25s、28s、29s、28s、25s、20s。所述回。
22、流焊温度设置值 较低，在保证焊接强度的情况下，减少了高温对LED芯片的影响。 0050 （6）将所述整版3528LED进行单元剥离，获得3528单元。 0051 （7）将剥离出的所述3528单元倒入圆盘阵，通过自动机进行分光分色，即通过分 光机，将LED的电压、光通量、漏电流、波长、色坐标等加以区分，放入不同的料箱里。 0052 （8）将分好色的3528单元倒入圆盘阵，分别通过编带机进行贴带包装，即将LED单 元组装在载带上，再贴合上胶带封装；封装后的载带装成卷轴，再进行包装。 0053 作为本发明的其他实施例，所述锡焊料的成分可以是Sn:Ag:Cu:Au=95 97:0.52:0.52:0.。
23、52范围内的任一比值，均能实现本发明的目的，属于 本发明的 保护范围。 0054 作为本发明的其他实施例，所述回流焊各区段停留的时间可以分别是15-25s、 15-28s、15-30s、25-30s、25-30s、25-30s、15-25s各时间段中的任一时间，均能实现本发明 的目的，属于本发明的保护范围。 0055 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对 于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或 变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或 变动仍处于本发明创造的保护范围之中。 说 明 书CN 102881806 A 1/2页 7 图1 图2 图3 说 明 书 附 图CN 102881806 A 2/2页 8 图4 说 明 书 附 图CN 102881806 A 。