用于電路載體的裝備方法和電路載體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制造裝備有至少一個(gè)表面貼裝LED(SMD-LED)的電路載體(1)的方法，其中，所述至少一個(gè)SMD-LED(2)根據(jù)電路載體(1)的一個(gè)或多個(gè)參考點(diǎn)(3)定向地定位于電路載體(1)上，其中，光學(xué)探測(cè)所述至少一個(gè)SMD-LED(2)的發(fā)光區(qū)域(4)在該SMD-LED(2)中的位置并且根據(jù)所述至少一個(gè)SMD-LED(2)的發(fā)光區(qū)域(4)的探測(cè)到的位置將所述至少一個(gè)SMD-LED(2)裝配在電路載體(1)上，以及一種這樣的電路載體(1)。
【專利說(shuō)明】用于電路載體的裝備方法和電路載體

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求1前序部分特征的用于制造裝備有至少一個(gè)表面貼裝LED(SMD-LED)的電路載體和一種具有權(quán)利要求10前序部分特征的電路載體。

【背景技術(shù)】
[0002]為了實(shí)現(xiàn)基于表面貼裝LED器件(SMD-LED)的光的光學(xué)應(yīng)用，要求將SMD-LED器件高精度地裝配在電路載體上。例如機(jī)動(dòng)車的前照燈、日間行車燈、閃光器、轉(zhuǎn)向信號(hào)燈，它們的光源是LED。
[0003]在此，可以相對(duì)電路載體的一個(gè)或多個(gè)限定的參考點(diǎn)將SMD-LED裝配在位置中，然后基于這些參考點(diǎn)來(lái)定向光學(xué)系統(tǒng)(如前置透鏡)。
[0004]到目前為止，以所謂的“取放(Pick&Place) ”法將SMD-LED器件安放在電路載體上并且接著以“回流(Reflow)”法進(jìn)行釬焊。
[0005]在此LED發(fā)光區(qū)域的最終位置由下列因素確定:
[0006]- LED器件中的公差(如發(fā)光區(qū)域相對(duì)LED外輪廓或者相對(duì)LED接線墊位置的位置)，
[0007]一電路載體中的公差，這些公差確定焊盤(pán)的位置(如印制導(dǎo)線相對(duì)電路載體輪廓和/或鉆孔輪廓的位置，阻焊膜相對(duì)印制導(dǎo)線層的位置)，
[0008]- SMD-LED在回流焊工藝中的運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)通過(guò)焊膏在預(yù)熱區(qū)中的“塌落”以及焊膏在峰值區(qū)中熔化時(shí)的潤(rùn)濕力引起(浮動(dòng))。
[0009]借助該方法可實(shí)現(xiàn)的SMD-LED器件發(fā)光區(qū)域的最終定位精度僅在考慮SMD-LED公差和電路載體公差的情況下(尚未考慮回流焊工藝的影響)就已經(jīng)大于+/_110μπι。
[0010]回流焊工藝的影響引起附加的位置不精確性，尤其是在SMD-LED器件的角度位置準(zhǔn)確度和傾翻位置準(zhǔn)確度的領(lǐng)域內(nèi)。
[0011]不考慮用常見(jiàn)的銀燒結(jié)法來(lái)安裝SMD-LED，這是因?yàn)樵摲椒ň哂袩o(wú)法接受的大于10秒的漫長(zhǎng)工藝時(shí)間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的在于提供一種同類型的方法，借助該方法能夠補(bǔ)償SMD-LED和電路載體中不可避免存在的公差，尤其是能夠在將SMD-LED定位和裝配在電路載體上時(shí)達(dá)到更尚的精度，以及提供相應(yīng)裝備的電路載體。
[0013]該目的通過(guò)具有權(quán)利要求1特征的方法和具有權(quán)利要求10特征的電路載體得以實(shí)現(xiàn)。
[0014]通過(guò)與發(fā)光區(qū)域在SMD-LED中的位置相關(guān)地將至少一個(gè)SMD-LED裝配在電路載體上能夠消除源于LED器件和電路載體中的公差的不精確性。由此可以使SMD-LED在電路載體上的定位公差達(dá)到小于+/_100μπι。本 申請(qǐng)人:的測(cè)試表明，公差甚至可達(dá)到小于等于+/-50 μmD
[0015]換言之，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法能夠在很大程度上或甚至完全消除SMD-LED和電路載體的構(gòu)件固有公差，也就是說(shuō)，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，可達(dá)到的公差基本上僅由所采用的用于SMD-LED發(fā)光區(qū)域的探測(cè)方法的精度限制。根據(jù)項(xiàng)目要求因此可以獨(dú)立于SMD-LED和電路載體的構(gòu)造來(lái)選擇足夠精確的探測(cè)方法并且由此實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目中規(guī)定的公差。換言之，更便宜或更簡(jiǎn)單的構(gòu)件的更大公差可以通過(guò)應(yīng)用更精確的探測(cè)方法得到補(bǔ)償。更精確的探測(cè)方法可以如此實(shí)現(xiàn)，即，采用更精確的光學(xué)相機(jī)和/或采用更精確的“取放”裝置。
[0016]例如可以通過(guò)采用光學(xué)相機(jī)來(lái)探測(cè)至少一個(gè)SMD-LED的發(fā)光區(qū)域，該光學(xué)相機(jī)識(shí)別發(fā)光區(qū)域的特征輪廓。
[0017]本發(fā)明的有利的實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中限定。
[0018]本發(fā)明例如可以用于這樣的電路載體，這些電路載體用于機(jī)動(dòng)車的前照燈、日間行車燈、閃光器、轉(zhuǎn)向信號(hào)燈，它們的光源是LED。
[0019]參考點(diǎn)例如可以構(gòu)造為孔的形式(圓孔或長(zhǎng)形孔)。附加或備選地，可以使用蝕刻的或印刷的結(jié)構(gòu)。
[0020]例如可以設(shè)定:根據(jù)SMD-LED的發(fā)光區(qū)域的中點(diǎn)的位置將SMD-LED裝配在電路載體上。這是特別有利的，因?yàn)橥ǔＴO(shè)置在SMD-LED光路中的光學(xué)系統(tǒng)關(guān)于SMD-LED的發(fā)光區(qū)域的中點(diǎn)定向。
[0021]特別優(yōu)選設(shè)定:至少一個(gè)參考點(diǎn)用于定位、優(yōu)選用于固定用于SMD-LED的光學(xué)系統(tǒng)。在現(xiàn)有技術(shù)中，裝備有SMD-LED的電路載體在裝配時(shí)必須在一個(gè)單獨(dú)的方法步驟中相對(duì)光學(xué)系統(tǒng)定向。這在所描述的特別優(yōu)選的實(shí)施方式中可省卻，這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)使用至少一個(gè)參考點(diǎn)來(lái)定位光學(xué)系統(tǒng)使得該光學(xué)系統(tǒng)已經(jīng)被正確定向。如果所述至少一個(gè)參考點(diǎn)不僅用于定位光學(xué)系統(tǒng)，而且也用于將光學(xué)系統(tǒng)固定在電路載體上(在這種情況下，所述至少一個(gè)參考點(diǎn)例如構(gòu)造為用于光學(xué)系統(tǒng)的裝配孔)，那么獲得最高精度。在一些應(yīng)用中可接受的是:為光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置分開(kāi)的固定點(diǎn)，所述固定點(diǎn)相對(duì)所述至少一個(gè)參考點(diǎn)定向。
[0022]為了能夠在晚些時(shí)候使所述至少一個(gè)SMD-LED根據(jù)電路載體的參考點(diǎn)定向，必須檢測(cè)電路載體的參考點(diǎn)的位置。這例如可以如此進(jìn)行，即，使光學(xué)相機(jī)經(jīng)過(guò)存在的參考點(diǎn)并且分別確定由構(gòu)件固有公差產(chǎn)生的相對(duì)規(guī)定位置的偏差。優(yōu)選采用在晚些時(shí)候也用于定位用于SMD-LED光學(xué)系統(tǒng)的那些參考點(diǎn)的位置。
[0023]通常，在輸送帶中提供SMD-LED，借助根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的“取放”系統(tǒng)、如借助吸入裝置(真空吸管)從設(shè)置在輸送帶中的槽中將SMD-LED從輸送帶中取出。在現(xiàn)有技術(shù)中，在從輸送帶取出SMD-LED后從下側(cè)探測(cè)該SMD-LED的輪廓或接線墊的位置。這在本發(fā)明中是不可能的，因?yàn)樵诖宋挥赟MD-LED上側(cè)的發(fā)光區(qū)域的位置是決定性的。因此在使用真空吸管系統(tǒng)時(shí)必須在通過(guò)吸入裝置接觸之前對(duì)發(fā)光區(qū)域進(jìn)行探測(cè)。在SMD-LED以其它方式被提供時(shí)不必絕對(duì)存在所述要求。
[0024]在應(yīng)用真空吸管系統(tǒng)時(shí)，本發(fā)明可以如下實(shí)施:
[0025]使用這樣的照相機(jī)來(lái)探測(cè)待取出的SMD-LED發(fā)光區(qū)域的位置，所述照相機(jī)這樣定位或可移動(dòng)到這樣的位置中，使得該照相機(jī)能夠看到輸送帶的各個(gè)槽內(nèi)。優(yōu)選將探測(cè)到的位置與SMD-LED在槽中的規(guī)定位置進(jìn)行比較，在該規(guī)定位置中，SMD-LED應(yīng)根據(jù)輸送帶的運(yùn)行方向(Y方向，X方向=在輸送帶的平面中垂直于Y方向的方向)設(shè)置在槽中央。計(jì)算探測(cè)到的發(fā)光區(qū)域位置相對(duì)發(fā)光區(qū)域中點(diǎn)在X和Y方向上的規(guī)定位置的偏差以及相對(duì)發(fā)光區(qū)域角度位置的規(guī)定位置的偏差。換言之，確定SMD-LED在輸送帶的槽中的隨機(jī)位置并且與規(guī)定位置進(jìn)行比較。
[0026]通過(guò)用具有匹配LED光譜的波長(zhǎng)的光源照射SMD-LED能夠使發(fā)光區(qū)域位置的探測(cè)更加可靠。由此能夠提高發(fā)光區(qū)域與SMD-LED的其余區(qū)域之間的對(duì)比度。匹配波長(zhǎng)例如可以在400至500nm的范圍中、優(yōu)選在420至490nm的范圍中。
[0027]隨機(jī)位置在SMD-LED被真空吸管取出槽時(shí)不應(yīng)再改變。為確保這點(diǎn)，會(huì)是有利的是:也確定發(fā)光區(qū)域的或SMD-LED的Z位置(Z方向=垂直于X和Y方向)，然后可以輕柔地進(jìn)行通過(guò)真空吸管的接觸，使得在接觸時(shí)不出現(xiàn)SMD-LED在槽中的位置變化。
[0028]因?yàn)橥ㄟ^(guò)確定參考點(diǎn)的位置已知了電路載體的位置，所以可以借助確定的SMD-LED發(fā)光區(qū)域的偏差來(lái)這樣控制真空吸管，使得真空吸管在X和Y方向上以及也通過(guò)圍繞垂直于SMD-LED的軸線的旋轉(zhuǎn)來(lái)修正存在偏差并且因此使得SMD-LED關(guān)于發(fā)光區(qū)域位置正確地定向。無(wú)需考慮SMD-LED的傾翻，這是因?yàn)镾MD-LED通過(guò)固定在真空吸管上而相對(duì)真空吸管的軸線不具有夾角。
[0029]下面說(shuō)明兩種備選的方法，借助所述方法能夠?qū)⑽恢谜_地定向的SMD-LED位置正確地裝配在電路載體上:
[0030]在第一種用于將至少一個(gè)SMD-LED裝配在電路載體上的方法中，在完成定向之后，在所述至少一個(gè)SMD-LED上設(shè)置銀燒結(jié)材料并且銀燒結(jié)所述至少一個(gè)SMD-LED。
[0031]優(yōu)選將待裝備的電路載體和/或SMD-LED熱處理到一個(gè)溫度，在該溫度下在壓緊設(shè)有燒結(jié)材料的SMD-LED時(shí)并且通過(guò)壓緊該設(shè)有燒結(jié)材料的SMD-LED來(lái)燒結(jié)燒結(jié)材料。
[0032]為了能夠?qū)崿F(xiàn)足夠短的工藝時(shí)間，銀燒結(jié)材料的粒度應(yīng)小于約lOOnm、優(yōu)選小于約60nm。由此在壓緊開(kāi)始后在小于1至5秒的接觸時(shí)間中完成燒結(jié)。例如可以采用粒度在約20nm至約40nm范圍中的燒結(jié)材料。具有希望粒度的銀燒結(jié)材料可以從不同供應(yīng)商處購(gòu)買(mǎi)。
[0033]銀燒結(jié)材料在SMD-LED上的設(shè)置例如可以通過(guò)將包括銀燒結(jié)材料和適合的有機(jī)分離劑的膏狀物涂敷到SMD-LED上來(lái)進(jìn)行。
[0034]所述膏狀物例如可以在SMD-LED相對(duì)真空吸管的位置不改變的情況下通過(guò)將接線墊浸入到準(zhǔn)備好的膏坑中來(lái)完成。
[0035]備選地，銀燒結(jié)材料通過(guò)“轉(zhuǎn)印膜”(DTF)涂敷到SMD-LED上。在這種情況下，銀燒結(jié)材料是膜形式，這種膜可以從市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)。
[0036]通過(guò)燒結(jié)不會(huì)造成SMD-LED的位置正確的定向在事后改變，這是因?yàn)镾MD-LED能被真空吸管一直固定直到燒結(jié)過(guò)程完成。SMD-LED不會(huì)傾翻，這是因?yàn)槠浔徽婵瘴軌壕o到電路載體表面上。
[0037]第二種用于將至少一個(gè)SMD-LED裝配在電路載體上的方法基于回流焊接法。
[0038]在此焊膏被涂敷、優(yōu)選印刷到電路載體上。接著，優(yōu)選根據(jù)探測(cè)到的所述至少一個(gè)SMD-LED的發(fā)光區(qū)域的位置將粘合劑涂敷到電路載體上。將SMD-LED安放在電路載體上。接著將粘合劑至少部分硬化。然后可以進(jìn)行焊膏的回流焊接。
[0039]通過(guò)使用粘合劑能夠避免在回流焊接時(shí)SMD-LED浮動(dòng)。
[0040]作為粘合劑特別優(yōu)選使用可UV固化的粘合劑。在這種情況下，粘合劑的至少部分硬化可以通過(guò)用UV光的照射來(lái)進(jìn)行。特別優(yōu)選使用混合型粘合劑，其可UV硬化且可與溫度相關(guān)地硬化。該粘合劑在焊接時(shí)可在烤箱中二次硬化。
[0041]可以分開(kāi)照射各個(gè)單體的SMD-LED，但優(yōu)選同時(shí)照射所有SMD-LED，以便縮短周期時(shí)間。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0042]下面參考附圖以及所屬的【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】給出本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)。在附圖中為相同構(gòu)件使用相同的附圖標(biāo)記。

【具體實(shí)施方式】
[0043]圖1至3示出測(cè)試線路圖，其用于檢驗(yàn)每個(gè)單個(gè)的SMD-LED2的位置精度。電路載體1具有導(dǎo)電面5，這些導(dǎo)電面通過(guò)絕緣區(qū)域6而彼此絕緣。導(dǎo)電面5可以經(jīng)由接線7被供應(yīng)電能。
[0044]圖1示出裝備有六個(gè)SMD-LED2的電路載體1。可以看到兩個(gè)參考點(diǎn)3，所述參考點(diǎn)一方面用于測(cè)定用于SMD-LED2在電路載體1上的規(guī)定位置的偏差并且另一方面也用于固定用于SMD-LED2的未示出的光學(xué)系統(tǒng)。光學(xué)系統(tǒng)的定向經(jīng)由分開(kāi)的參考點(diǎn)進(jìn)行，所述參考點(diǎn)在該圖中未示出。
[0045]在圖1中采用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的“取放”和回流焊接法來(lái)進(jìn)行裝配。SMD-LED2以其外輪廓相對(duì)參考點(diǎn)3定向。通過(guò)回流焊接法，SMD-LED2產(chǎn)生浮動(dòng)，以致SMD-LED2的外輪廓不再有序定向。關(guān)于SMD-LED2的發(fā)光區(qū)域4的定向完全沒(méi)有進(jìn)行。
[0046]圖2示出裝備有六個(gè)SMD-LED2的電路載體1，其與圖1的區(qū)別在于，SMD-LED2關(guān)于其外輪廓位置正確地裝配在電路載體1上，但裝配不是根據(jù)SMD-LED2的發(fā)光區(qū)域4進(jìn)行。該電路載體1也不滿足關(guān)于發(fā)光區(qū)域4的位置精度的要求。
[0047]圖3相反示出本發(fā)明的一種實(shí)施例，在其中，SMD-LED2關(guān)于其發(fā)光區(qū)域4位置正確地相對(duì)電路載體1的參考點(diǎn)3裝配在電路載體1上。電路載體1滿足關(guān)于發(fā)光區(qū)域4的位置精度的要求。
[0048]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的方法，包括下述步驟:
[0049]一為所有參考點(diǎn)3i確定相對(duì)參考點(diǎn)3i在X方向和Y方向上的規(guī)定位置的偏差(圖 4a);
[0050]一確定相對(duì)待取出的SMD-LED2的發(fā)光區(qū)域4在X、Y方向上的規(guī)定位置的偏差以及相對(duì)其角度位置的規(guī)定位置的偏差以及與待取出的SMD-LED2在Z方向上的規(guī)定位置的偏差(圖4b)；
[0051]一將SMD-LED2位置正確地相對(duì)電路載體1的參考點(diǎn)3i裝配在電路載體板1上(圖 4c)。
【權(quán)利要求】
1.用于制造裝備有至少一個(gè)表面貼裝LED(SMD-LED)的電路載體(I)的方法，其中，所述至少一個(gè)SMD-LED(2)根據(jù)電路載體(I)的一個(gè)或多個(gè)參考點(diǎn)(3)定向地定位于電路載體⑴上，其特征在于，光學(xué)探測(cè)所述至少一個(gè)SMD-LED(2)的發(fā)光區(qū)域⑷在該SMD-LED (2)中的位置并且根據(jù)所述至少一個(gè)SMD-LED (2)的發(fā)光區(qū)域(4)的探測(cè)到的位置將所述至少一個(gè)SMD-LED(2)裝配在電路載體(I)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，在所有三個(gè)維度(X、Y、Z)中確定發(fā)光區(qū)域(4)的位置和相對(duì)于與SMD-LED(2)平面垂直的旋轉(zhuǎn)軸線的角度位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述至少一個(gè)SMD-LED(2)的發(fā)光區(qū)域(4)的中點(diǎn)的位置將所述至少一個(gè)SMD-LED(2)裝配在電路載體(I)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，至少一個(gè)參考點(diǎn)(3)用于定位、優(yōu)選用于固定用于所述至少一個(gè)SMD-LED (2)的光學(xué)系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，用具有匹配LED光譜的波長(zhǎng)的光源照射SMD-LED (2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了將所述至少一個(gè)SMD-LED(2)裝配在電路載體(I)上，在定向完成之后在所述至少一個(gè)SMD-LED(2)上設(shè)置銀燒結(jié)材料，并且優(yōu)選在將所述至少一個(gè)SMD-LED (2)壓緊到電路載體(I)上時(shí)和/或通過(guò)將所述至少一個(gè)SMD-LED壓緊到電路載體上來(lái)燒結(jié)所述至少一個(gè)SMD-LED (2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，使用粒度小于約lOOnm、優(yōu)選小于約60nm的銀燒結(jié)材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，選擇粒度在約20nm至約40nm范圍中的銀燒結(jié)材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了將所述至少一個(gè)SMD-LED(2)裝配在電路載體(I)上， 一將焊膏涂敷、優(yōu)選印刷到電路載體(I)上， 一優(yōu)選根據(jù)探測(cè)到的所述至少一個(gè)SMD-LED(2)的發(fā)光區(qū)域(4)的位置將粘合劑涂敷到電路載體⑴上， 一在將所述至少一個(gè)SMD-LED(2)定位在電路載體(I)上后，粘合劑至少部分硬化， 一進(jìn)行焊膏的回流焊。
10.電路板(I)，其包括一個(gè)或多個(gè)參考點(diǎn)(3)和至少一個(gè)SMD-LED(2)，其特征在于，所述至少一個(gè)SMD-LED(2)的發(fā)光區(qū)域(4)借助所述一個(gè)或多個(gè)參考點(diǎn)(3)定向。
【文檔編號(hào)】H05K13/04GK104488366SQ201480001918
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月28日
【發(fā)明者】A·卡希 申請(qǐng)人:Ab微電子有限公司