AIM 如何通关Mini LED元件生产挑战？

来源:行家说发布时间:2021-08-18103浏览

行家导读：

8月3日，2021行家说?Mini LED背光应用分析大会在深圳举行。AIM技术支持经理冯德涛带来了『应对Mini LED组装的产品解决方案』的主题分享，他不仅深度解读生产Mini LED元件的挑战，还详细介绍如何使用AIM产品以满足当前和未来应用的需求和挑战。

AIM技术支持经理冯德涛

生产Mini LED元件的挑战

在Mini／Micro LED技术高速发展的前提下，冯德涛认为，目前最大挑战来源于LED元件本身。

据他分析，LED元件本身需要新的元件装贴技术、超微印刷以及使用独特的锡膏和合金。

Mini和Micro LED组装的要求类似于现有的SMT和CSP组装，但有独特的要求。

在超细粉末的应用上，减小粉末中的网孔／球体尺寸增加了有效表面积和氧化物的存在。这导致助焊剂和粉末相互作用更加激烈，对保质期、钢网寿命、工作时间和焊接性能产生不利影响。

那么在锡粉粉剂上，应该如何选择一个合适的粉剂？

冯德涛以市场上主流的 Mini LED尺寸（10×8）为例作分析，建议设计人员采用五颗球原则。他表示，以65μm（4×8）钢网开孔孔径来看，通过分割为5个球状等分，平均一等分为13μm尺，恰好符合AIM 6号粉的粉剂尺寸区间，而对于（4×8）尺寸芯片，基本上采用6号粉。

图片来源：AIM演讲PPT－现场拍摄

在钢网开孔设计上，钢网网孔设计、厚度和材料必须不断发展，以实现印刷目标，同时保持产能。

另外，冯德涛以IPC－7525版本为例，提出合格的钢网设计必须要遵循宽厚比、面积比两个原则。但在此过程中存在两个变量，一是钢网开孔的长宽，二是钢网厚度的大小。以主流的Mini LED尺寸为例，（4×8）芯片，假设钢网开孔30μm，以目前65μm的宽度来看，通过计算得出其面积的are值为0．66，正好吻合IPC上的要求。因为一个合格的钢管开孔，其AR比是必须＞0．66。

图片来源：AIM演讲PPT－现场拍摄

他特别强调，但是存在一个特殊情况，更小的Mini LED，这个数值往往会低于0．66。基于此，AIM在IPC上进行钢网设计时必也会采用电镀钢网、增加纳米涂层等更精密钢网生产工艺。同时建议使用高级钢网材料时，面积比（AR）不小于0．50。实施AR＜0．66时，细晶箔、纳米涂层和先进的切割激光器都是必须使用的。＜ span＝＂＂＞设计人员在考虑AR比时，往往会忽略一个问题。据冯德涛介绍，在做钢网设计开孔时，滤油的厚度会一个潜在的影响因素。因为滤油的厚度往往可能会高于焊盘的厚度，高出的误差值会叠加到钢网厚度上。以30μm（4×8）芯片的钢网开孔为例，钢网厚度是30μm，假设叠加了相关材料，减去焊盘的高度差值，其实是增加了钢网厚度值，导致了厚度变量上升，影响了AR值降低，进而影响锡膏的转运率，使设定的转移率达不到目标。对此，冯德涛提出优化钢网孔径设计以提高转印效率，据AIM实验数据展示，在尺寸同样大小的情况下，带圆角的正方形具有更好的锡膏流动性，获得更多锡膏体积。冯德涛分析，面积比＜0．66或是介于0．5，0．5是一个极限值，如果数值＜0．5，钢网设计的就达不到好的印刷效果了，最终不适宜做钢网印刷的制成。数值介于0．5～0．66，可通过电镀钢网、薄片钢网以及纳米涂层，增加钢网的锡膏转移率。AIM在其大量实际案例中，针对于在自动清洗剂使用上，使用不同的钢网清洗剂进行过相关数据调查，数据表明不同的钢网清洗剂，会影响锡膏的化学成分，进而影响锡膏转运率。使用专用溶剂后，cpk值可达到1．85，而生产线上常规锡盘水（异丙醇），cpk值只能达到1．25。据AIM透露，A公司在生产过程中使用锡盘水就曾出现转运率的问题。所以使用钢网清洗介质和溶剂可显著提高转印效率。锡膏印刷具有均匀性好、效率高的优势；针转印则具备粘附在针上的锡膏的特性和工艺参数等优势。助焊剂醮取转印采取同样的工艺也可以用焊膏助焊剂（不含金属粉末）进行，但焊料必须存在于元件上才能完成焊点。点胶焊锡膏优点点胶焊锡膏缺点灵活的工艺程序设计循环时间可实时调节落浆减少浪费／

在回流焊接上，AIM认为回流温度曲线和回流气体必须严格控制和监控，确保良好的焊点形成。AIM是当今Mini LED市场最大的焊料供应商之一，针对LED显示市场不同应用与需求带来了相关解决方案。其中，为满足Mini LED组装市场的需求，AIM还专门开发了LUX系列焊料和助焊剂。LUX系列焊料和助焊剂NC259免洗焊锡膏AIM SN100C无银焊料合金AIM REL22高可靠焊料合金AIM REL61SAC305替代合金Tacky Flux粘度稳定，可操作时间长NC273LT低温锡／铋焊料锡膏J8喷印焊锡膏

AIM LUX 产品解决方案产品介绍

NC259 系列免洗焊锡膏6～8小时钢网印刷寿命回流曲线窗口宽符合REACH／RoHS标准优异的润湿性能、高剪切强度稳定的转印率

SN100C 合金熔点227°C （441°F）消除银迁移焊点光亮可提供T6和更细的粉径

REL22 高可靠合金在极端恶劣环境中使用，耐久性增强增强了热循环性能和润湿性减缓锡晶须的形成蠕变速率减缓—高强度

REL61 低银合金减少锡须形成回流温度低润湿性增强

粘性助焊剂高粘度值＞120gf工作寿命＞8h润湿性能提高与所有AIM免洗焊锡膏兼容

NC273LT 低温焊锡膏专为低温应用而开发符合RoHS标准减少了焊接后的锡珠产生6～8小时钢网印刷寿命