一种微LED植球设备及其植球方法

技术领域

本发明涉及半导体元件尤其是发光二极管封装测试领域，具体涉及一种微LED植球设备及其植球方法。

背景技术

微LED（mini-LED或micro-LED）芯片具有驱动电流小，性能稳定，寿命长的优点，其用于显示屏领域具有优于OLED显示器的性能。然而，在微LED芯片巨量转移至驱动电路板上时，需要焊接技术去实现与电路板的电连接，现有的植球模具只能单独的植球，其回流得到的焊球可靠性不高，需要额外的设置助焊剂，然而，助焊剂的点涂会产生对位不准且工序复杂，不易操作的缺点。

发明内容

基于解决上述问题，本发明提供了一种微LED植球设备，其包括植球模板、转移头和吸料盘；

所述植球模板包括在其上表面的凹腔，在所述凹腔的中间位置具有转轴，所述转轴上具有能够随着所述转轴旋转的刮板；在所述凹腔的底部具有放置焊球的多个凹槽，每一个所述凹槽的底部均具有一个贯通至所述植球模板下表面的通孔；

所述转移头包括主体部和从所述主体部的下表面突出的吸附部，所述吸附部能够恰好卡合到所述凹腔内以用于吸附所述凹槽内的焊球；

所述吸料盘包括在其上表面的多个吸附口，所述多个吸附口与所述多个凹槽一一对应设置，且所述吸料盘的上表面可以气密性的接合至所述植球模板的下表面。

在本发明的实施例中，所述吸附部的底部包括用于容置所述刮板的容纳槽。

在本发明的实施例中，所述吸料盘的上表面包括橡胶材料。

在本发明的实施例中，所述吸料盘内还包括与所述多个吸附口连通的管路，所述管路与抽气装置连通以实现负压。

在本发明的实施例中，所述刮板用于刮涂助焊剂以及推动焊球。

本发明还提供了一种微LED植球方法，包括：

（1）提供上述的微LED植球设备；

（2）将所述吸料盘的上表面与植球模板的下表面气密性接合，以使得所述多个吸附口与所述多个凹槽一一对应连通；

（3）在所述凹腔内放入助焊剂，并利用所述刮板进行旋转刮涂，以使得所述多个凹槽内被所述助焊剂填充，并除去多余的助焊剂；

（4）通过所述吸料盘的多个吸附口吸出所述多个凹槽内的部分助焊剂；

（5）在所述凹腔内放入多个焊球，并利用所述刮板进行旋转以使得所述多个凹槽内均被填入一焊球，被填入到凹槽内的焊球与助焊剂接触并粘附；

（6）利用转移头的所述吸附部吸附多个凹槽内的蘸有助焊剂的焊球；

（7）利用转移头将蘸有助焊剂的焊球转移至多个微LED芯片上。

在本发明的实施例中，步骤（7）具体包括：将多个微LED芯片固定于临时载板上，然后将转移头对准该临时载板并压合至多个微LED芯片上，以使得蘸有助焊剂的焊球分别多个微LED芯片的电极上，最后，除去吸附部的吸附力并移除所述转移头，使得蘸有助焊剂的焊球留在多个微LED芯片上。

在本发明的实施例中，还包括步骤（8）：提供一驱动电路板，并将步骤（7）中的多个微LED芯片通过蘸有助焊剂的焊球焊接于所述驱动电路板上，然后进行回流。

在本发明的实施例中，步骤（5）中，每个凹槽内的焊球至少3/4的表面被助焊剂覆盖。

本发明的优点如下：

本发明微LED植球设备包括植球模板、转移头和吸料盘，可以实现焊球与助焊剂同时转移至微LED芯片上，以此来保证焊球回流的可靠性。具体的，先利用刮板在凹槽内填充助焊剂，再除去凹槽内的部分助焊剂，然后利用刮板在凹槽内设置焊球，以使得焊球蘸涂助焊剂，这样还可以防止焊球之间的短路问题，最后进行焊球转移。

附图说明

图1为本发明微LED植球设备的剖面图；其中，（a）为转移头的示意图，（b）为植球模板的示意图，（c）为吸料盘的示意图；

图2为植球模板的俯视图；其中，图1的（b）为图2的A1A2线的剖面图；

图3-10为本发明微LED植球方法的示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1和图2，本发明的微LED植球设备包括植球模板10、转移头20和吸料盘30。其中植球模板10位于转移头20和吸料盘30之间，且转移头20和吸料盘30可以通过1驱动装置上下移动，以使得转移头20可以与植球模板10卡合，且可以使得吸料盘30吸附于植球模板10的下表面。

参见图1的（b）图，植球模板10包括在其主体部上表面的凹腔11，在所述凹腔11的中间位置具有转轴12。该凹腔11用于从助焊剂装载部中装入助焊剂以及用于从焊球承载部中装入焊球，该凹腔11在俯视观察时呈现圆形结构，转轴12位于凹腔的中心位置。所述转轴12上具有能够随着所述转轴12旋转的刮板15，该刮板15的长度大致等于凹腔11的半径。该刮板15可以是柔性刮板，其用于刮涂助焊剂以及推动焊球。

在所述凹腔11的底部具有放置焊球的多个凹槽13，凹槽13同时还用于防止助焊剂。该凹槽13为正方体结构，焊球的直径与凹槽13的边长大致相同，优选的，凹槽13的边长稍微大于焊球的直径。

此外，每一个所述凹槽13的底部均具有一个贯通至所述植球模板10下表面的通孔14。通孔14的口径小于凹槽13的口径，其中，其孔径的大小应当使得助焊剂无法在无外力情况下流动至通孔14中。

然后参见图1的（a）图，转移头20包括主体部21和从所述主体部21的下表面突出的吸附部22，所述吸附部22能够恰好卡合到所述凹腔11内以用于吸附所述凹槽13内的焊球。吸附部22的突出长度大致等于凹腔11的深度，并且，在吸附部22具有吸附口（未示出）对应于多个凹槽13以吸附凹槽13内的焊球。转接头20的材质可以与植球模板10的材质相同，例如可以均是不锈钢或者陶瓷材料。为了便于清洗，吸附部22的底面还具有疏水膜。

此外，在吸附部22的底部还具有用于容置刮板15的容纳槽，该容纳槽的形状与刮板的形状大致相同。

参见图1的（c）图，吸料盘30包括在其上表面的多个吸附口31，所述多个吸附口31与所述多个凹槽14一一对应设置，且所述吸料盘30的上表面可以气密性的接合至所述植球模板10的下表面。吸料盘30的主体部内还包括与所述多个吸附口31连通的管路32，所述管路32与抽气装置连通以实现负压。

吸料盘30可以主要由橡胶材料形成，优选的，至少吸料盘30的上表面包括橡胶材料，这样吸料盘30的上表面贴附于植球模板10的下表面时，可以更好的实现气密性。其中，吸附口31连通通孔14，以实现利用抽气装置对凹槽13内的助焊剂进行部分去除。

参见图2，凹腔11中的凹槽13阵列排布，以与每个芯片进行对应，参见图中的长方形虚线。其中，刮板15的起始位置以及工作完成后的终端位置均位于芯片之间，以防止对芯片区域的影响。

上述植球设备的使用方法可以实现焊球与助焊剂同时转移至微LED芯片上，以此来保证焊球回流的可靠性。下面参照图3-10进行详细介绍本发明的微LED植球方法，其具体包括以下步骤：

（1）提供上述的微LED植球设备；

（2）将所述吸料盘的上表面与植球模板的下表面气密性接合，以使得所述多个吸附口与所述多个凹槽一一对应连通；

（3）在所述凹腔内放入助焊剂，并利用所述刮板进行旋转刮涂，以使得所述多个凹槽内被所述助焊剂填充，并除去多余的助焊剂；

（4）通过所述吸料盘的多个吸附口吸出所述多个凹槽内的部分助焊剂；

（5）在所述凹腔内放入多个焊球，并利用所述刮板进行旋转以使得所述多个凹槽内均被填入一焊球，被填入到凹槽内的焊球与助焊剂接触并粘附；

（6）利用转移头的所述吸附部吸附多个凹槽内的蘸有助焊剂的焊球；

（7）利用转移头将蘸有助焊剂的焊球转移至多个微LED芯片上。

首先，参见图3，利用升降装置（未示出）将所述吸料盘30的上表面与植球模板10的下表面气密性接合，以使得所述多个吸附口31通过多个通孔14与所述多个凹槽13一一对应连通。

接着，参见图4，在所述凹腔11内放入助焊剂，助焊剂为液态或者糊状形态，并利用所述刮板15进行旋转刮涂，以使得所述多个凹槽内被助焊剂40填充，并除去多余的助焊剂。此时，刮板15可以被拆卸清洗，并更换为刷头，用于清洗凹腔11。

开动抽气装置，使得管路32中产生负压，这样，可以通过所述吸料盘30的多个吸附口31吸出所述多个凹槽13内的部分助焊剂，具体参见图5。剩余的助焊剂应当至少为每个凹槽13容积的1/3，且不能够大于每个凹槽容积的2/3，以防止助焊剂过少以及助焊剂因焊球浸入导致的助焊剂溢出至凹腔11内。

参见图6，在所述凹腔11内放入多个焊球，并利用所述刮板15进行旋转以使得所述多个凹槽13内均被填入一焊球60，被填入到凹槽13内的焊球60与助焊剂40接触并粘附。其中，每个凹槽13内的焊球60至少3/4的表面被助焊剂覆盖。

参见图7，利用转移头20的所述吸附部22吸附多个凹槽13内的蘸有助焊剂的焊球60。

参见图8，将多个微LED芯片72通过粘合膜71固定于临时载板70上，然后将转移头20对准该临时载板70并压合至多个微LED芯片72上，以使得蘸有助焊剂的焊球60分别多个微LED芯片72的电极73上，最后，除去吸附部22的吸附力并移除所述转移头20，使得蘸有助焊剂的焊球60留在多个微LED芯片72上。

参见图9，提供一驱动电路板80，驱动电路板80内具有驱动电路。然后将上述的多个微LED芯片72通过蘸有助焊剂的焊球60焊接于所述驱动电路板80上。

最后，参见图10，移除临时载板70以及粘合膜71，并进行回流，以使得微LED芯片72通过焊球60电接合至驱动电路板80上。在回流过程中，由于具有助焊剂的存在，焊球60可以具有较好的焊接可靠性。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，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。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。