[发明专利]一种用于将一排发光二极管裸片组装于衬底上的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及并主张2012年4月20日提交的题为“变革的LED封装(TRANSFORMATIVE LED PACKAGING)”的美国临时申请第61/687,240号的权益，其内容通过援引并入本文。

关于联邦政府资助的研究的声明

本发明的资助一部分由来自国家科学基金(National Science Foundation)(批准号EEC-0812056)的补助并且一部分由来自NYSTAR(批准号C090145)的补助予以支持。美国政府可能拥有本发明的某些权利。

技术领域

本发明涉及基于无机半导体材料的发光二极管(LED)以及一种封装LED的方法。

背景技术

现有的LED封装典型地包含多个半导体器件一次一个地定位于衬底上的工艺。典型的工艺可能受限于大约每小时10000个单元的速度。这里存在以更高的速度，例如每分钟高达10000个单元，将这些器件以及相关联的控制传感器件封装到一体照明系统的需求。一些现有方法，包括裸片印刷和介观自组装工艺，受到了可制造的LED芯片设计的可用性和与高速贴片误差相关联的缺陷率的限制。

发明内容

本文描述了可编程的定向自组装和辅助能量贴片工艺，其适合高速、高准确率和低缺陷率的发光二极管(LED)系统封装操作。

根据本发明的一方案，提供了一种用于将一排LED裸片组装于衬底上的方法。该方法包括将裸片定位在流体中的步骤；使用直接在衬底的背侧或靠近衬底的背侧按预定位置设置的磁体，使裸片暴露于磁力下，以将裸片吸引到衬底的前侧；以及使裸片与衬底之间形成永久的电气和/或机械连接，从而在衬底上构成一排LED裸片。

附图说明

图1描述了一种用于将LED组装于衬底上的装置的示意图。

图2描述了安装于胶带背面的LED裸片的横截面图。

图3描述了制造裸片的浮层的示意性工艺顺序。

图4描述了用于将LED组装于示意性示出的衬底上的另一装置的示意图。

图5描述了用于将LED组装于衬底上的工艺顺序的流程图。

具体实施方式

图1描绘了根据本发明的第一个示例性实施例的用于将LED裸片组装在衬底上的装置1。裸片是从器件晶片上切分出的单个芯片(chip)，而器件晶片可能是大片的半导体。装置1包括用于储存流体(例如水)的容器4。供给器5位于容器4的上方，用于将漂浮的LED裸片2分配到流体的表面3上。例如，供给器5可以是漏斗、振动供给器或旋转供给器。

绕衬底卷筒6卷绕并贮存在衬底卷筒6上的柔性衬底7绕轮齿(cog)8、磁性滚筒10、轮齿12、轮齿14和卷筒16卷绕。衬底7任选地由厚度为0.127mm(5mil)的聚对苯二甲酸乙二醇酯构成。用作衬底7的对可见光或UV具有良好透光性的其它透明材料包括柔性玻璃或聚合物，包括但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯或其他类似材料。衬底7还可以含有用来将LED光线转变为其他波长的变色材料。可选地，可以使用由电介质反射片和/或金属反射片构成的高反射材料。根据对系统的光学设计和性能的需求可考虑各种使用。

虽然图中未示，但是一个或多个卷筒6、轮齿8、磁性滚筒10、轮齿12、轮齿14和卷筒16可连接至步进电机(图中未示)，该步进电机使从动的滚筒/轮齿/卷筒绕其自身的转轴旋转(转轴垂直于纸面延伸)。应理解，在操作过程中，衬底7从卷筒6向卷筒16移动。

筛15具有一连串的开孔17(图中示出了一个)，筛15位于容器4的边缘并且邻近磁性滚筒10。开孔17的尺寸使得裸片2在被装载到衬底7上之前被定位在适当的方位。

磁性滚筒10位于容器4的边缘并邻近筛15。磁性滚筒10包括在其外围设置的一排磁体19。磁体19有助于将裸片2通过磁性拾取到衬底7上。根据一个示例性实施例，磁性滚筒10上设置30个方形磁体19。每个磁体19可以是美国宾夕法尼亚州的Jamison的K&J Magnetics贩售的镀镍钕N42磁体。也可以使用电磁体。