微間距LED顯示屏芯片結(jié)構(gòu)與倒裝LED芯片無鉛錫膏焊料的選擇

正裝LED芯片、垂直LED芯片與倒裝LED芯片是LED芯片的三種不同結(jié)構(gòu)。不同結(jié)構(gòu)的LED芯片在選擇無鉛錫膏焊料上亦有所不同。

1、LED芯片的定義

LED芯片是一種實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換功能的半導(dǎo)體器件，它是通過在外延片上進(jìn)行半導(dǎo)體芯片制成加工而成的半導(dǎo)體器件。這種半導(dǎo)體芯片制成工藝往往是將金屬有機(jī)化合物轉(zhuǎn)移到溫度適合的同質(zhì)或異質(zhì)襯底上，通過化學(xué)反應(yīng)生長(zhǎng)出特定光電性質(zhì)的半導(dǎo)體薄膜材料。

2、LED芯片的發(fā)光原理

LED顯示屏每個(gè)像素由一組RGB（紅綠藍(lán)）三顆LED芯片構(gòu)成，屬于自發(fā)光顯示技術(shù)。RGB LED 發(fā)光材料各不相同，具體體現(xiàn)在材料的導(dǎo)帶與價(jià)帶之間的帶隙大小不同，因此在收到激發(fā)時(shí)所釋放的能量不同，體現(xiàn)為電磁波的波長(zhǎng)不同。人眼對(duì)不同波長(zhǎng)的電磁波感知為不同的顏色的光。LED結(jié)構(gòu)的核心部分是pn結(jié)。

3、LED芯片的結(jié)構(gòu)

現(xiàn)在主要有三種LED芯片結(jié)構(gòu)：正裝LED芯片、垂直LED芯片、倒裝LED芯片。

正裝LED芯片電極在發(fā)光面上方，從上之下依次為：P-GaN,發(fā)光層（PN結(jié)），N-GaN，襯底；垂直芯片結(jié)構(gòu)采用Si、Ge、Cu等材料取代藍(lán)寶石襯底，提高了散熱效率；垂直LED芯片電極在LED外延層兩側(cè)，避免局部電流擁堵和高溫；倒裝芯片由上至下其結(jié)構(gòu)分別為：襯底、N-GaN、發(fā)光層（PN結(jié)）、P-GaN、金屬電極與凸點(diǎn)。

正裝結(jié)構(gòu)主要是藍(lán)綠光LED芯片；垂直結(jié)構(gòu)主要是紅光LED芯片。倒裝結(jié)構(gòu)適用于紅光、藍(lán)光、綠光LED芯片。

在之前的小間距LED（1.0mm≤Pitch≤2.5mm)封裝中，一般采用正裝藍(lán)綠LED芯片和垂直紅光LED芯片。隨著Mini LED、Micro LED的興起、芯片尺寸與像素間距的微縮，當(dāng)LED顯示屏像素點(diǎn)間距小于P0.78時(shí)（數(shù)據(jù)來自行家說），正裝結(jié)構(gòu)因芯片需要焊線而受到空間限制，需采用倒裝LED芯片結(jié)構(gòu)。

錫銀銅SAC錫膏   錫銀銅 SACS錫膏     錫鉍銀SnBiAg錫膏     錫鉍銀銻SnBiAgSb錫膏  錫鉍銀SnBiAgX錫膏  錫鉍SnBi錫膏     BiX 錫膏  金錫AuSn錫膏     錫銻SnSb錫膏     含鉛 SnPb錫膏      各向異性導(dǎo)電錫膠    微間距助焊膠

4、倒裝LED芯片無鉛錫膏焊料的選擇

目前的微間距顯示屏主要以Mini LED芯片倒裝為主。倒裝芯片的優(yōu)勢(shì)主要有：

倒裝芯片優(yōu)勢(shì)來源：華燦光電

從倒裝芯片的主要優(yōu)勢(shì)上我們不難看出，隨著倒裝芯片的發(fā)展，面板上需要焊接的LED芯片將越來越多且越來越密集。因此巨量轉(zhuǎn)移仍然是微間距mLED顯示行業(yè)的關(guān)鍵待突破技術(shù)之一。這對(duì)倒裝LED芯片對(duì)無鉛錫膏焊料的選擇的影響主要尺寸與時(shí)間兩方面。

第一個(gè)方面是尺寸，前面已經(jīng)講過，這里不在多言。第二方面是時(shí)間，即固晶時(shí)間。隨著點(diǎn)間距的縮小，整個(gè)基板上必然需要貼裝更多的LED芯片，在芯片轉(zhuǎn)移速率一定的條件下，需要的時(shí)間將會(huì)更長(zhǎng)，尤其是COB倒裝芯片。芯片首先需要被一次擺放帶有無鉛錫膏焊料的基板上，再進(jìn)行回流焊接固化。隨著需要轉(zhuǎn)移的芯片增多，芯片轉(zhuǎn)移的時(shí)間增長(zhǎng)，無鉛錫膏焊料產(chǎn)品在回流前需要在室內(nèi)環(huán)境中停留更長(zhǎng)的時(shí)間，這對(duì)無鉛錫膏的性能是一種挑戰(zhàn)，無鉛錫膏需要在印刷或是點(diǎn)涂、噴印后回流前的一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)在有氧、水分的室內(nèi)環(huán)境中保持優(yōu)秀的可焊性。另外，印刷型無鉛錫膏還面臨著“暫停-響應(yīng)”可靠性問題，即無鉛錫膏在印刷一段時(shí)間后暫停印刷一段時(shí)間，之后再印刷的循環(huán)。在這種情況下保持無鉛錫膏焊料的特性不變。這與傳統(tǒng)的SMT工藝有很大的差異。

深圳市福英達(dá)工業(yè)技術(shù)有限公司微間距固晶專用無鉛錫膏在長(zhǎng)停留時(shí)間性能保持、“暫停-響應(yīng)“”性能上具有優(yōu)異的表現(xiàn)。在開發(fā)階段充分模擬真實(shí)固晶過程，并以最嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。2021年底針對(duì)Mini LED、Micro LED封裝中無鉛錫膏材料應(yīng)用的痛點(diǎn)， 推出的 mLED? 超微固晶無鉛錫膏系列。