分析Mini LED芯片焊盘表面电极结构各自的优缺点及适用性.doc
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1、分析Mini LED芯片焊盘表面电极结构各自的优缺点及适用性本文通过对现有用于微显示的LED芯片使用过程分析,指出目前使用过程中主要限制问题,设计三种电极焊盘表面结构,并完成芯片制作;通过对三组实验品的外观及固晶后推力进行对比评估,指出三组芯片焊盘表面电极结构各自的优缺点及适用性,对后续芯片选择具有一定指导意义。前言随着近年来的技术发展,作为LED在显示上的一个重要应用,小间距显示屏在进入室内显示后,逐渐走向成熟。传统的小间距显示由于像素间距的影响以及分立器件的固有缺陷,依然存在显示视距不足、摩尔纹等现象,为满足人们不断追求显示效果的需求,以及进一步扩展应用领域,小间距显示在往更小点间距发展的
2、道路上不断前进,这就意味这芯片的尺寸不断减小,Mini LED由于其能够避免原有芯片的种种缺陷,而成为更小点间距的唯一选择,同时也成为近两年业界研究的热点。今年以来各类相关应用也不断展出,目前常规Mini LED结构皆采用倒装结构,芯片尺寸在100*300um之间,受到芯片及电极NP电极间隔尺寸的限制,芯片的焊盘尺寸较小。同时为克服分立器件尺寸对点间距限制,Mini LED大多采用集成封装(COB)方式进行,其对作业过程中的稳定性一致性等要求较高,因此在封装过程中实现稳定可靠的芯片与基板的焊接是Mini LED应用过程最重要的环节之一。本文从芯片端出发,制作不同电极焊盘结构,通过对比焊接过程后
3、的参数表现,分析对芯片及封装的影响,为后续使用提供一定经验。机理分析及实验设计针对倒装LED芯片焊接,常规方式是回流焊及共晶焊两种方式。其中常规回流焊方式,封装过程中通过锡膏固定方式进行,对应电极表面为Au结构,具体的需要在基板对应焊盘位置点锡膏,再固定芯片,然后再按照一定的温度曲线通过回流焊炉进行高温固化,锡膏的选择决定了固化所有需要的温度,通常会在180260之间进行选择,温度相对较低,与芯片制程温度基本一致,对芯片结构影响较小,同时由于Mini LED芯片及焊盘尺寸较小,锡膏使用量及位置准确度极为重要,与此同时芯片电极焊盘对锡膏的适应性也较为重要,若防护不足,极易发生电极侵蚀而脱落情况。
4、另一种共晶焊,封装过程中通过助焊剂固定方式进行,对应芯片电极焊盘表面为AuSn结构,具体的需要在基板对应焊盘位置点助焊剂,再固定芯片,然后再按照一定的温度曲线进行高温固化,过程中由于AuSn材料本身共晶温度限制,通常最高温度在320左右,对芯片结构及辅材等高温的稳定要求较高,但其避免了小尺度下锡膏控制的问题。在以上两种方式之外,另一种目前在IC集成封装工艺中用到的镀锡工艺则集合了以上两种方式的优点,对应芯片电极焊盘表面采用Sn结构,具体的需要在基板对应焊盘位置点助焊剂,再固定芯片,然后按照一定的温度曲线进行高温固化,温度方面与常规回流焊类似,芯片电极焊盘表面SnAg成份决定了固化所使用的温度,
5、目前常用温度在240左右,该方式一方面避免了锡膏情况下的精准控制问题,另一方面固化温度也在相对较低位置,但芯片制程相对复杂,同时芯片结构对最终效果影响较大。考虑以上三种方式对芯片及封装效果的影响,本文采用三种方式制作同尺寸Mini LED芯片,再按照对应焊接所需温度曲线进行芯片与基板焊接,然后从外观、性能、推力等方面进行测试分析。实验准备及实施1、芯片制备按照现行芯片工艺,选择外延片进行常规工艺流水,电极焊盘制作前暂停分为3组,其中组1在电极焊盘制作时采用现行Au电极结构,焊盘厚度2.4um,组2在常规电极制作后,采用使用热蒸发方式,使用有研亿金新材料有限公司 AuSn材料(99.999%)制
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