LED焊料涂布方法、发光装置和显示装置与流程

led焊料涂布方法、发光装置和显示装置
技术领域
1.本发明涉及半导体器件领域，尤其涉及一种led焊料涂布方法、发光装置和显示装置。


背景技术：

2.发光二极管(micro-light emitting diode，micro-led)是新一代的显示技术，与相关技术中的液晶显示相比具有更高的光电效率，更高的亮度，更高的对比度以及更低的功耗，且能结合柔性面板实现柔性显示。相关技术中led显示往往是通过印刷锡膏来做焊料，通过表面贴装技术(surface mounted technology，smt)将led与基板实现焊接，这一方式存在的问题是只适用于大尺寸的led的焊接，小尺寸的micro-led无法适用；在micro-led制作中，相关技术中通常是采用蒸镀金属铟(in)之后进行in的去除/剥离(lift off)制程作出焊点后通过巨量焊接技术实现，但是金属in极易氧化，而焊料一旦氧化后，光电器件的信赖性就会很差。
3.因此，如何实现led芯片广泛易用的在基板上进行连接，是亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.鉴于上述相关技术的不足，本发明的目的在于提供一种led焊料涂布方法、发光装置和显示装置，旨在解决相关技术中，led芯片在基板上焊接的方式要么适用性差无法或者不便于焊接，要么光电器件可靠性低的问题。
5.一种led焊料涂布方法，包括：
6.将待涂布的磁流体焊料，制备出预设尺寸的磁流体焊球；
7.将所述磁流体焊球通过第一磁场，批量吸附于转移基板的下表面；
8.将所述转移基板移动到待涂布的电路基板上方，且所述转移基板下表面上的磁流体焊球位置，与所述电路基板上的焊盘区域位置对应；
9.关闭第一磁场，使所述磁流体焊球下坠于所述电路基板上相应的焊盘区域。
10.上述led焊料涂布方法，通过将磁流体焊料制备出磁流体焊球，然后通过磁场对磁流体焊球进行批量的转移到电路基板上方，并将磁流体焊球下坠于电路基板上，从而实现了焊料在电路基板上的涂布，采用焊料可以提升焊接的可靠性不易氧化，且磁流体性质的焊料便于制备小尺寸的焊球，也便于运输，大大提升了led焊料涂布的适用性，特别是可以应用于micro-led中。
11.基于同样的发明构思，本发明还提供一种发光装置，所发光装置包括电路基板和led芯片，通过如上所述的led焊料涂布方法，在所述电路基板的焊盘区域上涂布磁流体焊球，并通过所述磁流体焊球将所述led芯片电性连接和固定连接于所述焊盘区域。
12.上述发光装置的制作，由于采用了适用更广，信赖性更强的led焊料涂布方法，使得发光装置的信赖性更强，且发光装置中的led芯片可以是mirco-led芯片，使得发光装置的显示效果更佳。
13.基于同样的发明构思，本发明还提供一种显示装置，包括如上所示的发光装置。
14.上述显示装置由于包括上述示例的发光装置，因此该显示装置的信赖性更强，且发光装置中的led芯片可以是mirco-led芯片，使得显示装置的显示效果更佳。
附图说明
15.图1为本发明实施例提供的led焊料涂布方法流程示意图；
16.图2为本发明实施例提供的磁流体焊球制备示意图；
17.图3为本发明实施例提供的磁流体焊球吸附示意图；
18.图4为本发明实施例提供的接触角示意图；
19.图5为本发明实施例提供的界面疏水示意图；
20.图6为本发明实施例提供的磁流体焊球转移示意图；
21.图7为本发明实施例提供的磁流体焊球下坠示意图；
22.图8为本发明另一可选实施例提供的led焊料涂布方法流程示意图；
23.附图标记说明：
24.11-磁流体焊料，12-磁流体焊球，2-转移基板，3-电路基板，31-焊盘区域，41-第一磁场，42-第二磁场。
具体实施方式
25.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
26.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
27.相关技术中，led的封装方式包括传统的焊料涂布，以及蒸镀in金属两种方式；其中，传统的焊料涂布方式，虽然具有较好的可靠性，但是其采用的丝网印刷技术，只能用于印刷50μm以上的pad，对应的应用往往是针对mini-led以及小间距显示或者是更大尺寸的led应用，无法应用于更小尺寸的micro-led发光装置中；而蒸镀in金属的方案，由于in金属极易氧化，再其氧化之后，光电器件信赖性就会很差。
28.基于此，本发明希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。
29.本实施例所示例的led焊料涂布方法，通过将磁流体焊料制备出磁流体焊球，然后通过磁场对磁流体焊球进行批量的转移到电路基板上方，并将磁流体焊球下坠于电路基板上，从而实现了焊料在电路基板上的涂布，采用焊料可以提升焊接的可靠性不易氧化，且磁流体性质的焊料便于制备小尺寸的焊球，也便于运输，大大提升了led焊料涂布的适用性，特别是可以应用于micro-led中。为了便于理解，本实施例下面以图1所示的led焊料涂布方法为示例，进行便于理解性的说明：
30.请参见图1所示，该led焊料涂布方法包括但不限于：
31.s101、将待涂布的磁流体焊料11，制备出预设尺寸的磁流体焊球12；
32.s102、将磁流体焊球12通过第一磁场41，批量吸附于转移基板2的下表面；
33.s103、将转移基板2移动到待涂布的电路基板3上方，且转移基板2下表面上的磁流体焊球12位置，与电路基板3上的焊盘区域31位置对应；
34.s104、关闭第一磁场41，使磁流体焊球12下坠于电路基板3上相应的焊盘区域31。
35.本发明实施例中的led焊料涂布方法主要是为了将led芯片，或者是其他电子器件焊接电路基板3上的相应位置——即焊盘区域31上，预先在焊盘区域31设置焊料；焊料的作用至少有两个，其一是在于为电路基板3上的焊盘区域31，与待焊接的led芯片或其他电子器件之间提供电连接，其二是在于为待焊接的led芯片或其他电子器件，提供与电路基板3之间的固定连接。在焊料涂布完成之后，led芯片或者其他电子器件，可以通过焊料的焊接作用，在焊料固化之后实现与焊盘区域31之间的电性连接，和固定连接。
36.s101中，待涂布的焊料为磁流体焊料。所谓磁流体焊料，其含义在于，这样的焊料本身是具有可磁化的特性，可以在磁场的影响下进行运动。焊料在未固化时，具有一定液体的特性，可以在一定范围内进行流动；而磁流体焊料，为焊料添加了可以被磁化的特性，一旦有外加磁场作用于磁流体焊料上，磁流体焊料就可以在外加磁场的作用下进行流动。
37.磁流体的组成，通常是具有一定的磁性物质；因此，本发明实施例中的磁流体焊料中，包括均匀混合的纳米级焊接颗粒，和磁性金属颗粒。所谓纳米级的焊接颗粒，其材质可以是sn和/或bi的混合体，其中纳米级焊接颗粒表示焊接颗粒的尺寸范围在1-100纳米之间，如20纳米、50纳米、99纳米等等尺寸级。焊接颗粒的尺寸越小，其流动性也就越大，而且能够形成的焊接物，也就是磁流体焊球12的尺寸自由度也就越大。
38.磁性金属颗粒，则表示这些颗粒的性质是可以在外加磁场的影响下被磁化，产生相反的磁场，从而被外加磁场所吸引引起运动。磁性金属颗粒按照其材质，可以包括co颗粒、ni颗粒中的至少一种。利用co、ni颗粒在小尺寸情况下的超顺磁性的特点，将其掺杂进焊料中，可以得到具有良好磁流体性质的焊料，在磁场的作用下使其运动。为了达到较好的效果，本发明实施例中，磁性金属颗粒在磁流体焊料11中的掺杂比例为0.2％～0.8％质量百分比。
39.磁流体焊料11虽然具有磁性可以在磁场作用下进行运动，但是磁流体焊料11本身如果不加以处理的话，是连续的液状，需要将其按照电路基板3上的焊盘区域31，进行划分，划分为对应于每个焊盘区域31的小尺寸焊料，也就是本发明实施例中的磁流体焊球12。磁流体焊球12同样具有磁流体的特性，其尺寸比磁流体焊料11来的更小，对于不同的led芯片尺寸而言，其在电路基板3上的焊盘区域31大小也有所差别，磁流体焊球12的尺寸也可以单独设置；比如，如果将磁流体焊球12，应用于micro-led的应用中，那么磁流体焊球12的尺寸通常可以设置为5-50微米的量级。
40.在一些实施例中，在将待涂布的磁流体焊料11，制备出预设尺寸的磁流体焊球12，可以包括：在磁流体焊料11上，外加第三磁场；在第三磁场的作用下，将磁流体焊料11分散成磁流体焊球12。由于磁流体焊料11的流动性和磁性，在外加第三磁场的情况下，外加的第三磁场可以引导其进行运动；在运动的过程中，就可以通过控制流速，来制备分散的焊球，而且通过控制流速的快慢，还可以控制制得的焊球的大小；控制磁流体焊料11流动越快，所制得的焊球尺寸越小，而控制磁流体焊料11流动得越慢，所制得的焊球尺寸则越大。请参考
图2，其示出了一种制备磁流体焊球12的示意图，其可以结合微流控技术，借助蠕动泵来实现磁流体焊球12的制备。微流控芯片可以采用y、t型通道，以y型通道为例，在y型通道的一端通过蠕动泵注射磁流体，另一端注入有机液滴，控制其流速，可以制备出不同的磁流体焊球12。
41.由于本发明实施例中的磁流体焊球12，需要在不同的平台上进行转移，至少需要在转移基板2和电路基板3之间进行转移，为了转移过程中的便利性，使得磁流体焊球12可以更好的转移基板2，可以在第三磁场的作用下，将焊料分散成磁流体焊球12时，在磁流体焊球12的周围，包裹表面活性剂。在磁流体焊球12表面包裹一定量的表面活性剂，可以使得磁流体焊球12尽可能呈现为球状，从而易于从转移基板2上脱落。
42.s102中，为了将磁流体焊球12，吸附于转移基板2的下表面，那么所施加的第一磁场41的磁场方向应当沿转移基板2所在的平面方向向上。在转移基板2，和用于承载磁流体焊球12的容器之间的间距小到一定程度时，磁流体焊球12会在第一磁场41的作用下，向上运动，运动过程中被转移基板2的下表面所阻挡，从而形成转移基板2的下表面，将磁流体焊球12吸附住的效果，实际上并不是真正意义上的吸附，吸附磁流体焊球12的是外加的第一磁场41，转移基板2所起到的反而是阻止磁流体焊球12被第一磁场41所吸附的作用，请参考图3。
43.由于磁流体焊球12是批量吸附转移的，为了便于后续磁流体焊球12，能够准确的落在电路基板3上的焊盘区域31，磁流体焊球12之间的间距可以预先设置，使得各个磁流体焊球12的位置，恰好与电路基板3上的焊盘区域31位置对应。预先设置的方式，可以利用磁流体焊球12的磁性特性，通过外加磁场调整其位置，或者是在制备磁流体焊球12时，即一步到位的设置制得的磁流体焊球12之间的间距，或者是可以将承载磁流体焊球12的容器上设置于电路基板3上的焊盘区域31位置一一对应的凹槽，将磁流体焊球12，一一置于凹槽内，在取用时，通过第一磁场41的均匀吸附作用，在不影响相邻磁流体焊球12之间的间距的情况下来吸附磁流体焊球12。除此之外，还可以通过设置转移基板2的下表面形状，来实现磁流体焊球12的位置设置。
44.转移基板2只是起到中转磁流体焊球12的作用；为了降低磁流体焊球12从转移基板2上脱落的难度，磁流体焊球12通过表面活性剂包裹，使其呈现为球状更容易脱落；此外，在一些实施例中，还可以将转移基板2的下表面设置为超疏水表面；磁流体焊球12被吸附于转移基板2下表面时，各磁流体焊球12的形状保持为球状。所谓超疏水表面，指的是其界面对液体有天然的“排斥”作用，液体在超疏水表面上，有自然形成球状的趋势。以液体水为例，通常将与水接触角小于90
°
的表面称之为亲水表面，而大于90
°
的表面称之为疏水表面；特别的，如果与水接触角大于150
°
，那么该表面则被称之为超疏水表面。请参考图4，其示出了接触角的含义。降低固体的表面自由能，可以提高固体表面的疏水性，固体的表面通常并不平整，表面的粗糙结构对接触角也有影响，在实际应用中，需要对表面的粗糙度进行考虑。假设粗糙的表面，具有凹凸相间的结构，在wenzel模式的理论中，液体完全渗入到所接触的粗糙表面凹槽中，而在cassie模式的理论中，凹槽内截留有空气，液体无法渗透入凹槽内，导致空气直流在表面凹陷处，请参考图5，其中a为wenzel模式，b为cassie模式。对于高疏水性的表面而言，液体难以渗入到凹槽中将空气挤压出去，从而处于cassie模式。
45.在一些实施例中，超疏水表面按照其结构，可以包括如下结构中的任意之一：有序
微凸起结构，纤维状微结构，凸点结构，或者还可以包括其他的超疏水结构；在本发明实施例中，超疏水界面的接触角大于150
°
，具体可以是在160
°
以上。
46.s103中，将转移基板2移动到待涂布的电路基板3上方，由于磁流体焊球12吸附于转移基板2的下表面，当转移基板2移动到待涂布的电路基板3上方时，磁流体焊球12的下方即是电路基板3。而为了涂布位置的准确性，磁流体焊球12的位置，与电路基板3上的焊盘区域31位置是对应的。
47.请参考图6，在转移基板2移动到电路基板3的过程中，第一磁场41是持续施加的，第一磁场41的施加时间，至少为从磁流体焊球12吸附到转移基板2的下表面上，到转移基板2移动到电路基板3上方，磁流体焊球12落下之前；而且，为了保证磁流体焊球12在移动过程中不下落，第一磁场41所施加给磁流体焊球12的磁力，应当大于磁流体焊球12自身的重力。
48.s104中，在转移基板2已经移动到电路基板3上方时，可以让吸附在转移基板2上的磁流体焊球12落下；为了使得磁流体焊球12能够顺利下落，可以将第一磁场41关闭，在没有第一磁场41的磁力影响下，磁流体焊球12就可以在自身重力作用下，从转移基板2上脱离，从而下坠到电路基板3上相应的焊盘区域31，完成焊料的涂布。
49.在一些实施例中，如果转移基板2下表面不是超疏水界面，可能是疏水性不足，或者即便是转移基板2下表面是超疏水界面，由于磁流体焊球12的大小、重量等等因素的影响，在关闭第一磁场41的情况下，磁流体焊球12可能并不会自发的下坠；为了提升磁流体焊球12能够从转移基板2上下坠的可靠性，关闭第一磁场41，使磁流体焊球12下坠于电路基板3上相应的焊盘区域31还可以包括：关闭第一磁场41，并启动第二磁场42，第二磁场42对磁流体焊球的磁性吸附方向朝向电路基板3；磁流体焊球12在自重和第二磁场42的作用下，下坠于电路基板3上相应的焊盘区域31，请参考图7。也就是说，在关闭第一磁场41时，随即启动第二磁场42，第二磁场42对磁流体焊球12的磁性吸附方向是朝向电路基板3，也就是向下的，增大了磁流体焊球12向下的受力，从而提升其下坠的可靠性，使得磁流体焊球12，可以在磁力和自重的作用下，下坠于电路基板3上相应的焊盘区域31。而根据不同的场景，第二磁场42的强度可以任意的调整，一般而言，磁流体焊球12的尺寸越大，所需要的第二磁场42强度则越小。
50.可见，通过本发明实施例提供的led焊料的涂布方法，可以将磁流体焊料11制备出磁流体焊球12，然后通过磁场对磁流体焊球12进行批量的转移到电路基板3上方，并将磁流体焊球12下坠于电路基板3上，从而实现了焊料在电路基板3上的涂布，采用焊料可以提升焊接的可靠性不易氧化，且磁流体性质的焊料便于制备小尺寸的焊球，也便于运输，大大提升了led焊料涂布的适用性，特别是可以应用于micro-led中。
51.本发明另一可选实施例：
52.本实施例提供了一种发光装置和发光装置的制作方法，该发光装置包括电路基板3和led芯片，通过led焊料涂布方法，在电路基板3的焊盘区域31上涂布磁流体焊球12，并通过磁流体焊球12将led芯片电性连接和固定连接于焊盘区域31。其中led焊料涂布方法，可以采用本发明实施例中的焊料涂布方法实现。
53.本实施例还提供了一种显示装置，该显示装置可以各种采用微型led芯片制作的显示背板进行显示的电子装置，例如可包括但不限于各种智能移动终端，pc、显示器、电子广告板等，其中该显示装置的发光装置可为但不限于采用上述发光装置的制作方法制得。
54.为了进一步说明本发明实施例中的led焊料涂布方法，下面结合附图8对led焊料涂布进行具体的说明。
55.s801、提供待涂布焊料的电路基板3；其中电路基板3上，设置有用于涂布焊料的焊盘区域31；焊盘区域31的大小和数量，根据不同的led产品尺寸来设定，本实施例并不对其进行限定，可以是普通尺寸大小的led，也可以是miniled产品，或者还可以是micro-led产品。
56.s802、提供待涂布的磁流体焊料11；其中，磁流体焊料11，表示该焊料具有可磁化的性质，且作为流体，可以在磁场的作用下进行运动。
57.磁流体焊料11的具体组成，可以包括纳米级的sn、bi颗粒，以及磁性金属颗粒co、ni；其中，co、ni在磁流体焊料11中所占有的质量比为0.2％～0.8％。
58.s803、制备磁流体焊球12；磁流体焊球12本身也是磁流体，只是其尺寸相比于制备之前的磁流体焊料11而言更小，且呈现为球状；可以在磁流体焊料11上外加第三磁场，在第三磁场的作用下，将磁流体焊料11分散成磁流体焊球12。分散成的磁流体焊球12，其表面包裹有表面活性剂，使得其可以呈现为球状。
59.s804、通过施加第一磁场41，使得磁流体焊球12吸附于转移基板2的下表面。第一磁场41的磁场方向向上，在第一磁场41的强度足够大时，磁流体焊球12则会向上运动，运动到转移基板2的下表面即停止，所呈现出的结果就是磁流体焊球12被吸附于转移基板2的下表面。
60.为了磁流体焊球12可以顺利从转移基板2上脱落，转移基板2的下表面，为超疏水表面。
61.s805、在保持第一磁场41的作用下，移动转移基板2，至电路基板3的上方，磁流体焊球12的位置，与电路基板3上的焊盘区域31位置对应；在转移基板2移动的过程中，第一磁场41持续为磁流体焊球12施加磁力，使得其不主动脱落。
62.s806、关闭第一磁场41，并启动第二磁场42，使得磁流体焊球12，在重力和第二磁场42的磁力作用下，下坠于电路基板3上对应的焊盘区域31。
63.可见，通过本发明实施例提供的led焊料的涂布方法，可以将磁流体焊料11制备出磁流体焊球12，然后通过磁场对磁流体焊球12进行批量的转移到电路基板3上方，并将磁流体焊球12下坠于电路基板3上，从而实现了焊料在电路基板3上的涂布，采用焊料可以提升焊接的可靠性不易氧化，且磁流体性质的焊料便于制备小尺寸的焊球，也便于运输，大大提升了led焊料涂布的适用性，特别是可以应用于micro-led中。
64.应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。