一種新型的led封裝工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于LED封裝的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型的LED封裝工藝方法；解決的技術(shù)問題為：提供一種成本較低、可靠性較高的新型的LED封裝工藝方法；采用的技術(shù)方案為：一種新型的LED封裝工藝方法，包括：采用絲球焊方法將引線的一端鍵合在芯片的金屬層上，將引線的另一端鍵合在引線框架上，所述引線為銅線；本發(fā)明適用于LED封裝領(lǐng)域。
【專利說明】
一種新型的LED封裝工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于LED封裝的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型的LED封裝工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，LED封裝焊接全部采用絲球焊，絲球焊是引線鍵合中最具代表性的焊接技術(shù)，它是在一定的溫度下，作用鍵合工具劈刀的壓力，并加載超聲振動，將引線一端鍵合在芯片的金屬層上，另一端鍵合到引線框架上，實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)部電路與外圍電路的電連接。由于絲球焊操作方便、靈活、而且焊點(diǎn)牢固，壓點(diǎn)面積大(為金屬絲直徑的2.5 — 3倍)，又無方向性，故可實(shí)現(xiàn)高速自動化焊接。絲球焊廣泛采用金引線，金絲具有電導(dǎo)率大、耐腐蝕、韌性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于集成電路，鋁絲由于存在形球非常困難等問題，只能采用楔鍵合，主要應(yīng)用在功率器件、微波器件和光電器件。隨著高密度封裝的發(fā)展，金絲球焊的高成本缺點(diǎn)將日益突出，微電子行業(yè)為降低成本、提高可靠性，必將尋求工藝性能好、價(jià)格低廉的金屬材料來代替價(jià)格昂貴的金。
[0003]在進(jìn)行焊線選材時(shí)，有以下幾點(diǎn)要求:1、絲線材料必須是高導(dǎo)電的，以確保信號完整性不被破壞;2、球形鍵合的絲線直徑不要超過焊盤尺寸的1/4;3、焊盤和鍵合材料的剪切強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度很重要，屈服強(qiáng)度要大于鍵合中產(chǎn)生的應(yīng)力;4、鍵合材料要有一定的擴(kuò)散常數(shù)，以形成一定的MC，從而獲得需要的焊接強(qiáng)度，但是不要在工作壽命內(nèi)生長太多，否則會導(dǎo)致器件失效;5、鍵合焊盤要控制雜質(zhì)，以提高可鍵合性，鍵合表面的金屬沉積參數(shù)要嚴(yán)格控制，并防止氣體的進(jìn)入;6、絲線和焊盤硬度要匹配，如果絲線硬度大于焊盤，會產(chǎn)生彈坑，若小于焊盤，則容易將能量傳給基板。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)問題為:提供一種成本較低、可靠性較高的新型的LED封裝工藝方法。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種新型的LED封裝工藝方法，包括:采用絲球焊方法將引線的一端鍵合在芯片的金屬層上，將引線的另一端鍵合在引線框架上，所述引線為銅線。
[0006]優(yōu)選地，所述銅線為添加了微量元素的單晶銅線。
[0007]優(yōu)選地，在絲球焊機(jī)中設(shè)置有防氧化保護(hù)裝置。
[0008]優(yōu)選地，所述防氧化保護(hù)裝置為還原性氣體發(fā)生裝置，在燒球和鍵合過程中，所述還原性氣體發(fā)生裝置不斷產(chǎn)生還原性氣體，使銅線處于被還原性氣體包圍的氣氛中。
[0009]優(yōu)選地，所述還原性氣體包括95%的N2和5%的H2。
[0010]優(yōu)選地，絲球焊機(jī)的超聲頻率為120MHz。
[0011]優(yōu)選地，直徑為0.7mil的銅合金線在斷B點(diǎn)或斷C點(diǎn)時(shí)，銅合金線的拉力大于6g，球厚為 10ym~13ym。
[0012]優(yōu)選地，焊線模式采用Normal模式。
[0013]優(yōu)選地，二焊具有魚尾，拉力不足以斷D點(diǎn)。
[0014]優(yōu)選地，焊線采用銅線瓷嘴。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:
本發(fā)明中，在LED封裝工藝的絲球焊過程中，使用的絲線是銅線，由于銅絲的成本只有金絲的1/3?1/10，因此使用銅絲作為焊線，整體上降低了 LED封裝工藝的成本，此外，對于銅引線鍵合到鋁金屬化焊盤，在同等條件下，C
u/Al界面的金屬間化合物生長速度比Au/Al界面的慢10倍，因此，銅絲球焊焊點(diǎn)的可靠性要高于金絲球焊焊點(diǎn)，整體上也提高了LED封裝工藝的可靠性。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例;基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0017]—種新型的LED封裝工藝方法，包括:采用絲球焊方法將引線的一端鍵合在芯片的金屬層上，將引線的另一端鍵合在引線框架上，所述引線為銅線。
[0018]進(jìn)一步地，所述銅線可為添加了微量元素的單晶銅線，添加微量元素后的銅線純度可2 99.99%，銅的硬度、屈服強(qiáng)度等物理參數(shù)高于金和鋁，鍵合時(shí)需要施加更大的超聲能量和鍵合壓力，因此容易對硅芯片造成損傷甚至是破壞，通過添加微量元素可以解決銅線硬度與屈服強(qiáng)度的問題。
[0019]進(jìn)一步地，在絲球焊機(jī)中可設(shè)置有防氧化保護(hù)裝置，在所有金屬中，銅的導(dǎo)電性僅次于銀，但價(jià)格優(yōu)于銀，但銅的化學(xué)穩(wěn)定性不如銀，易氧化、硫化。
[0020]更進(jìn)一步地，所述防氧化保護(hù)裝置可為還原性氣體發(fā)生裝置，在燒球和鍵合過程中，所述還原性氣體發(fā)生裝置不斷產(chǎn)生還原性氣體，使銅線處于被還原性氣體包圍的氣氛中。
[0021 ] 再進(jìn)一步地，所述還原性氣體可包括95%的N2和5%的H2。
[0022]進(jìn)一步地，絲球焊機(jī)的超聲頻率可為120MHz，本實(shí)施例中，鍵合設(shè)備可采用K& S公司生產(chǎn)的ConnX絲球焊機(jī)，而防氧化保護(hù)裝置可選用Copper Kit的防氧化保護(hù)裝置。
[0023]進(jìn)一步地，直徑為0.7mil的銅合金線在斷B點(diǎn)或斷C點(diǎn)時(shí)，銅合金線的拉力大于6g，球厚為 10ym~13ym。
[0024]進(jìn)一步地，焊線模式采用Normal模式。
[0025]進(jìn)一步地，二焊具有魚尾，拉力不足以斷D點(diǎn)。
[0026]進(jìn)一步地，焊線采用銅線瓷嘴，使用時(shí)需要定期檢測瓷嘴的磨損情況，超出要求應(yīng)及時(shí)更換瓷嘴。
[0027]引線鍵合中使用的各種規(guī)格的銅絲，其成本只有金絲的1/3?1/10;銅引線相對金引線的高剛度使得其更適合細(xì)小引線鍵合;銅的電導(dǎo)率為0.62(μΩ/cm) — I，比金的電導(dǎo)率[0.42(μΩ/cm) — I]大，同時(shí)銅的熱導(dǎo)率也高于金，因此在直徑相同的條件下銅絲可以承載更大電流，使得銅引線不僅用于功率器件中，也應(yīng)用于更小直徑引線以適應(yīng)高密度集成電路封裝;對于金引線鍵合到鋁金屬化焊盤，對界面組織的顯微結(jié)構(gòu)及界面氧化過程研究較多，其中最讓人們關(guān)心的是〃紫斑〃(AuA12)和〃白斑〃(Au2Al)問題，并且因Au和Al兩種元素的擴(kuò)散速率不同，導(dǎo)致界面處形成柯肯德爾孔洞以及裂紋，降低了焊點(diǎn)力學(xué)性能和電學(xué)性能;對于銅引線鍵合到鋁金屬化焊盤，在同等條件下，Cu/Al界面的金屬間化合物生長速度比Au/Al界面的慢10倍，因此，銅絲球焊焊點(diǎn)的可靠性要高于金絲球焊焊點(diǎn)；眾多研究結(jié)果表明銅是金的最佳替代品。
[0028]最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型的LED封裝工藝方法，包括:采用絲球焊方法將引線的一端鍵合在芯片的金屬層上，將引線的另一端鍵合在引線框架上，其特征在于:所述引線為銅線。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的LED封裝工藝方法，其特征在于:所述銅線為添加了微量元素的單晶銅線。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的LED封裝工藝方法，其特征在于:在絲球焊機(jī)中設(shè)置有防氧化保護(hù)裝置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型的LED封裝工藝方法，其特征在于:所述防氧化保護(hù)裝置為還原性氣體發(fā)生裝置，在燒球和鍵合過程中，所述還原性氣體發(fā)生裝置不斷產(chǎn)生還原性氣體，使銅線處于被還原性氣體包圍的氣氛中。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型的LED封裝工藝方法，其特征在于:所述還原性氣體包括95%的N2和5%的H2。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的LED封裝工藝方法，其特征在于:絲球焊機(jī)的超聲頻率為120MHz。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的LED封裝工藝方法，其特征在于:直徑為0.7mi I的銅合金線在斷B點(diǎn)或斷C點(diǎn)時(shí)，銅合金線的拉力大于6g，球厚為ΙΟμπι?13μηι。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的LED封裝工藝方法，其特征在于:焊線模式采用Norma I 模式。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的LED封裝工藝方法，其特征在于:二焊具有魚尾，拉力不足以斷D點(diǎn)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的LED封裝工藝方法，其特征在于:焊線采用銅線瓷嘴。
【文檔編號】H01L33/00GK105870313SQ201610295308
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月6日
【發(fā)明人】徐龍飛
【申請人】長治虹源光電科技有限公司