微间距LED显示屏芯片结构与倒装LED芯片无铅锡膏焊料的选择

正装LED芯片、垂直LED芯片与倒装LED芯片是LED芯片的三种不同结构。不同结构的LED芯片在选择无铅锡膏焊料上亦有所不同。

1、LED芯片的定义

LED芯片是一种实现光电转换功能的半导体器件，它是通过在外延片上进行半导体芯片制成加工而成的半导体器件。这种半导体芯片制成工艺往往是将金属有机化合物转移到温度适合的同质或异质衬底上，通过化学反应生长出特定光电性质的半导体薄膜材料。

2、LED芯片的发光原理

LED显示屏每个像素由一组RGB（红绿蓝）三颗LED芯片构成，属于自发光显示技术。RGB LED 发光材料各不相同，具体体现在材料的导带与价带之间的带隙大小不同，因此在收到激发时所释放的能量不同，体现为电磁波的波长不同。人眼对不同波长的电磁波感知为不同的颜色的光。LED结构的核心部分是pn结。

3、LED芯片的结构

现在主要有三种LED芯片结构：正装LED芯片、垂直LED芯片、倒装LED芯片。

正装LED芯片电极在发光面上方，从上之下依次为：P-GaN,发光层（PN结），N-GaN，衬底；垂直芯片结构采用Si、Ge、Cu等材料取代蓝宝石衬底，提高了散热效率；垂直LED芯片电极在LED外延层两侧，避免局部电流拥堵和高温；倒装芯片由上至下其结构分别为：衬底、N-GaN、发光层（PN结）、P-GaN、金属电极与凸点。

正装结构主要是蓝绿光LED芯片；垂直结构主要是红光LED芯片。倒装结构适用于红光、蓝光、绿光LED芯片。

在之前的小间距LED（1.0mm≤Pitch≤2.5mm)封装中，一般采用正装蓝绿LED芯片和垂直红光LED芯片。随着Mini LED、Micro LED的兴起、芯片尺寸与像素间距的微缩，当LED显示屏像素点间距小于P0.78时（数据来自行家说），正装结构因芯片需要焊线而受到空间限制，需采用倒装LED芯片结构。

锡银铜SAC锡膏   锡银铜 SACS锡膏     锡铋银SnBiAg锡膏     锡铋银锑SnBiAgSb锡膏  锡铋银SnBiAgX锡膏  锡铋SnBi锡膏     BiX 锡膏  金锡AuSn锡膏     锡锑SnSb锡膏     含铅 SnPb锡膏      各向异性导电锡胶    微间距助焊胶

4、倒装LED芯片无铅锡膏焊料的选择

目前的微间距显示屏主要以Mini LED芯片倒装为主。倒装芯片的优势主要有：

倒装芯片优势来源：华灿光电

从倒装芯片的主要优势上我们不难看出，随着倒装芯片的发展，面板上需要焊接的LED芯片将越来越多且越来越密集。因此巨量转移仍然是微间距mLED显示行业的关键待突破技术之一。这对倒装LED芯片对无铅锡膏焊料的选择的影响主要尺寸与时间两方面。

第一个方面是尺寸，前面已经讲过，这里不在多言。第二方面是时间，即固晶时间。随着点间距的缩小，整个基板上必然需要贴装更多的LED芯片，在芯片转移速率一定的条件下，需要的时间将会更长，尤其是COB倒装芯片。芯片首先需要被一次摆放带有无铅锡膏焊料的基板上，再进行回流焊接固化。随着需要转移的芯片增多，芯片转移的时间增长，无铅锡膏焊料产品在回流前需要在室内环境中停留更长的时间，这对无铅锡膏的性能是一种挑战，无铅锡膏需要在印刷或是点涂、喷印后回流前的一段相当长的时间内在有氧、水分的室内环境中保持优秀的可焊性。另外，印刷型无铅锡膏还面临着“暂停-响应”可靠性问题，即无铅锡膏在印刷一段时间后暂停印刷一段时间，之后再印刷的循环。在这种情况下保持无铅锡膏焊料的特性不变。这与传统的SMT工艺有很大的差异。

深圳市福英达工业技术有限公司微间距固晶专用无铅锡膏在长停留时间性能保持、“暂停-响应“”性能上具有优异的表现。在开发阶段充分模拟真实固晶过程，并以最严苛的标准进行产品设计与生产。2021年底针对Mini LED、Micro LED封装中无铅锡膏材料应用的痛点， 推出的 mLED™ 超微固晶无铅锡膏系列。