CN105870313A - 一种新型的led封装工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于LED封装的技术领域，具体涉及一种新型的LED封装工艺方法；解决的技术问题为：提供一种成本较低、可靠性较高的新型的LED封装工艺方法；采用的技术方案为：一种新型的LED封装工艺方法，包括：采用丝球焊方法将引线的一端键合在芯片的金属层上，将引线的另一端键合在引线框架上，所述引线为铜线；本发明适用于LED封装领域。
Description
技术领域
本发明属于LED封装的技术领域，具体涉及一种新型的LED封装工艺方法。
背景技术
目前，LED封装焊接全部采用丝球焊，丝球焊是引线键合中最具代表性的焊接技术，它是在一定的温度下，作用键合工具劈刀的压力，并加载超声振动，将引线一端键合在芯片的金属层上，另一端键合到引线框架上，实现芯片内部电路与***电路的电连接。由于丝球焊操作方便、灵活、而且焊点牢固，压点面积大（为金属丝直径的2.5－3倍），又无方向性，故可实现高速自动化焊接。丝球焊广泛采用金引线，金丝具有电导率大、耐腐蚀、韧性好等优点，广泛应用于集成电路，铝丝由于存在形球非常困难等问题，只能采用楔键合，主要应用在功率器件、微波器件和光电器件。随着高密度封装的发展，金丝球焊的高成本缺点将日益突出，微电子行业为降低成本、提高可靠性，必将寻求工艺性能好、价格低廉的金属材料来代替价格昂贵的金。
在进行焊线选材时，有以下几点要求：1、丝线材料必须是高导电的，以确保信号完整性不被破坏；2、球形键合的丝线直径不要超过焊盘尺寸的1/4；3、焊盘和键合材料的剪切强度和抗拉强度很重要，屈服强度要大于键合中产生的应力；4、键合材料要有一定的扩散常数,以形成一定的IMC，从而获得需要的焊接强度，但是不要在工作寿命内生长太多，否则会导致器件失效；5、键合焊盘要控制杂质，以提高可键合性，键合表面的金属沉积参数要严格控制，并防止气体的进入；6、丝线和焊盘硬度要匹配，如果丝线硬度大于焊盘，会产生弹坑，若小于焊盘，则容易将能量传给基板。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种成本较低、可靠性较高的新型的LED封装工艺方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种新型的LED封装工艺方法，包括：采用丝球焊方法将引线的一端键合在芯片的金属层上，将引线的另一端键合在引线框架上，所述引线为铜线。
优选地，所述铜线为添加了微量元素的单晶铜线。
优选地，在丝球焊机中设置有防氧化保护装置。
优选地，所述防氧化保护装置为还原性气体发生装置，在烧球和键合过程中，所述还原性气体发生装置不断产生还原性气体，使铜线处于被还原性气体包围的气氛中。
优选地，所述还原性气体包括95%的N2和5%的H2。
优选地，丝球焊机的超声频率为120MHz。
优选地，直径为0.7mil的铜合金线在断B点或断C点时，铜合金线的拉力大于6g，球厚为10μm~13μm。
优选地，焊线模式采用Normal模式。
优选地，二焊具有鱼尾，拉力不足以断D点。
优选地，焊线采用铜线瓷嘴。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明中，在LED封装工艺的丝球焊过程中，使用的丝线是铜线，由于铜丝的成本只有金丝的1/3~1/10，因此使用铜丝作为焊线，整体上降低了LED封装工艺的成本，此外，对于铜引线键合到铝金属化焊盘，在同等条件下，C
u/Al界面的金属间化合物生长速度比Au/Al界面的慢10倍，因此，铜丝球焊焊点的可靠性要高于金丝球焊焊点，整体上也提高了LED封装工艺的可靠性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种新型的LED封装工艺方法，包括：采用丝球焊方法将引线的一端键合在芯片的金属层上，将引线的另一端键合在引线框架上，所述引线为铜线。
进一步地，所述铜线可为添加了微量元素的单晶铜线，添加微量元素后的铜线纯度可≥99.99%，铜的硬度、屈服强度等物理参数高于金和铝，键合时需要施加更大的超声能量和键合压力，因此容易对硅芯片造成损伤甚至是破坏，通过添加微量元素可以解决铜线硬度与屈服强度的问题。
进一步地，在丝球焊机中可设置有防氧化保护装置，在所有金属中，铜的导电性仅次于银，但价格优于银，但铜的化学稳定性不如银，易氧化、硫化。
更进一步地，所述防氧化保护装置可为还原性气体发生装置，在烧球和键合过程中，所述还原性气体发生装置不断产生还原性气体，使铜线处于被还原性气体包围的气氛中。
再进一步地，所述还原性气体可包括95%的N2和5%的H2。
进一步地，丝球焊机的超声频率可为120MHz，本实施例中，键合设备可采用K＆S公司生产的ConnX丝球焊机，而防氧化保护装置可选用Copper Kit的防氧化保护装置。
进一步地，直径为0.7mil的铜合金线在断B点或断C点时，铜合金线的拉力大于6g，球厚为10μm~13μm。
进一步地，焊线模式采用Normal模式。
进一步地，二焊具有鱼尾，拉力不足以断D点。
进一步地，焊线采用铜线瓷嘴，使用时需要定期检测瓷嘴的磨损情况，超出要求应及时更换瓷嘴。
引线键合中使用的各种规格的铜丝，其成本只有金丝的1/3~1/10；铜引线相对金引线的高刚度使得其更适合细小引线键合；铜的电导率为0.62（μΩ/cm）－1，比金的电导率[0.42（μΩ/cm）－1]大，同时铜的热导率也高于金，因此在直径相同的条件下铜丝可以承载更大电流，使得铜引线不仅用于功率器件中，也应用于更小直径引线以适应高密度集成电路封装；对于金引线键合到铝金属化焊盘，对界面组织的显微结构及界面氧化过程研究较多，其中最让人们关心的是"紫斑"（AuAl2）和"白斑"（Au2Al）问题，并且因Au和Al两种元素的扩散速率不同，导致界面处形成柯肯德尔孔洞以及裂纹，降低了焊点力学性能和电学性能；对于铜引线键合到铝金属化焊盘，在同等条件下，Cu/Al界面的金属间化合物生长速度比Au/Al界面的慢10倍，因此，铜丝球焊焊点的可靠性要高于金丝球焊焊点；众多研究结果表明铜是金的最佳替代品。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种新型的LED封装工艺方法，包括：采用丝球焊方法将引线的一端键合在芯片的金属层上，将引线的另一端键合在引线框架上，其特征在于：所述引线为铜线。
2.根据权利要求1所述的一种新型的LED封装工艺方法，其特征在于：所述铜线为添加了微量元素的单晶铜线。
3.根据权利要求1所述的一种新型的LED封装工艺方法，其特征在于：在丝球焊机中设置有防氧化保护装置。
4.根据权利要求3所述的一种新型的LED封装工艺方法，其特征在于：所述防氧化保护装置为还原性气体发生装置，在烧球和键合过程中，所述还原性气体发生装置不断产生还原性气体，使铜线处于被还原性气体包围的气氛中。
5.根据权利要求4所述的一种新型的LED封装工艺方法，其特征在于：所述还原性气体包括95%的N2和5%的H2。
6.根据权利要求1所述的一种新型的LED封装工艺方法，其特征在于：丝球焊机的超声频率为120MHz。
7.根据权利要求1所述的一种新型的LED封装工艺方法，其特征在于：直径为0.7mil的铜合金线在断B点或断C点时，铜合金线的拉力大于6g，球厚为10μm~13μm。
8.根据权利要求1所述的一种新型的LED封装工艺方法，其特征在于：焊线模式采用Normal模式。
9.根据权利要求1所述的一种新型的LED封装工艺方法，其特征在于：二焊具有鱼尾，拉力不足以断D点。
10.根据权利要求1所述的一种新型的LED封装工艺方法，其特征在于：焊线采用铜线瓷嘴。
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| CN201610295308.2A CN105870313A (zh) | 2016-05-06 | 2016-05-06 | 一种新型的led封装工艺方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110284023A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-09-27 | 安徽广宇电子材料有限公司 | 一种铜合金键合丝及其制备方法和应用 |
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2016
- 2016-05-06 CN CN201610295308.2A patent/CN105870313A/zh active Pending
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| PB01 | Publication | ||
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