一种紫外线发光二极体无机接合封装结构制造技术

本发明专利技术涉及一种紫外线发光二极体无机接合封装结构(SMD)，包括一层陶瓷基板、一图案化铜层、一无机材料上框及一石英玻璃，施以最低符合压力介于0～8000kg，温度介于下式y＝‑0.025x+300(压力为x，温度为y)与500℃之间的参数，透过ICH技术(Inorganic Ceramic Heterogeneity；无机陶瓷异类结合)来利用金属扩散效应达成金属共晶结构，并达成封装体(SMD)各部件紧密结合、气密性高、高导热的全无机封装的紫外线发光二极体封装结构之目的；依照此方式完成的封装结构，可以承受电子产业验证最高标准‑65℃～150℃的冷热冲击实验，其中往返极限温度搬运时间不超过20秒。

【技术实现步骤摘要】
一种紫外线发光二极体无机接合封装结构
本专利技术是有关于一种无机接合SMD(表面安装组件；SurfaceMountDevice；SMD)封装结构，尤其是关于一种紫外线发光二极体无机接合封装结构。
技术介绍
发光二极体的封装材料，几乎都围绕着成本在考虑，传统大多是PPA(Polyphthalamide，热塑性塑料)。近年来LED封装厂逐渐采用耐热性更高的EMC(EpoxyMoldingCompound，环氧模压树脂)导线架，EMC导线逐渐站稳用在1-3瓦的中高功率LED的市场地位，但是EMC导线架受制于本身材料特性，无法再往更高功率的LED跨入。然而，当发光二极体切入紫外线领域时，将会有60％～70％的光电效能转换成热能，甚至在深紫外线(UVC)领域仅只有不到10％电力转换成光，90％都转换成热能，且目前发光二极体的制造厂商所制造出来的LED在功率上顶多在30微瓦(mW)的领域，若未来持续往更高功率的紫外线发光二极体研发时，将会受限于散热材料、后制加工、整体构装的重重限制；而且热能累积过多易造成光衰。传统低温共烧陶瓷(LowTemperatureCo-firedCeramic；LTCC)、高温共烧多层陶瓷(HighTemperatureCo-firedCeramic；HTCC)、以热导率2～25W/mK的氧化铝陶瓷组件来对应于30mW的深紫外线发光二极体组件应足以应付；但再往更高功率发展的未来，传统LTCC、HTCC、氧化铝陶瓷组件的散热已经到达其极限，更不用说有机材质的EMC等塑料材料是无法适用于此领域的，因此需要更高热导率的陶瓷基板来对应紫外线领域。另外，以现有的材料以及封装制程用于紫外线发光二极体的领域而言，当整个封装结构长期处于紫外线照射范围内，无论是导线架本身材料，甚至连导线架上框与陶瓷电路载板间的黏合层，都可能在紫外线长期曝晒下，产生材料脆化或是黏合层剥离的状况发生，尤其是本体采用有机材料(例如PPA或是EMC等有机物)或是采用有机胶体黏合上框与陶瓷电路载板的状况下(市场上有黏合层采用UV胶，但即使是UV胶还是会脆化)，是需要尽量避免的。更进一步的说，LED封装产业的固晶制程对于晶粒而言是属于300℃以上的高温制程，若无采用本案ICH技术(InorganicCeramicHeterogeneity；无机陶瓷异类结合)改良的金属扩散效应产生金属共晶结构，例如：GGI(GoldtoGoldInterconnect；金金结合)、CCI(CoppertoCopperInterconnect；铜铜结合)来制作导线架，而用铟、高温锡等制程来施做的导线架，在封装固晶制程往往会因为温度高于铟、高温锡键合时的温度，则容易造成后续生产稳定性不足以符合产业界的需求。因此，若照明本体材料无法抵抗紫外线侵袭，黏合层强度不够或是工艺未顾虑到后续制程，产品迅速劣化、损坏、妥善率低是可以想见的；然而，业界为能克服上述的各项缺失，在经过多次实验后发觉了封装材料理应采用无机材料，但仍苦于没有让无机材料结合的有效方法。
技术实现思路
本专利技术的一目的在于提供一种紫外线发光二极体无机接合封装结构，利用ICH技术(InorganicCeramicHeterogeneity)改良之低温高压的金属扩散物理现象，让金属共晶结构强度，达到10MPa～30MPa，足以抵抗使用本产品使用时热能累积造成不同材料间的热涨冷缩效应，解决金属结合层剥离问题，进而提升产品良率。本专利技术再一目的在于提供一种紫外线发光二极体无机接合封装结构，利用ICH技术(InorganicCeramicHeterogeneity)改良之低温高压的金属扩散物理现象，可让此产品通过电子产业验证最高标准-65℃～150℃的冷热冲击实验，其中往返极限温度搬运时间不超过20秒。本专利技术又一目的在于提供一种紫外线发光二极体无机接合封装结构，利用选定无机物材料施做，让整体产品长期在紫外线照射范围内，也不会材料脆化与黏合层剥离。本专利技术另一目的在于提供一种紫外线发光二极体无机接合封装结构，利用ICH技术(InorganicCeramicHeterogeneity)改良之低温高压的金属扩散物理现象提供发光二极体封装产业一种对应高功率晶粒的气密性封装结构。本专利技术再一目的是提供一种紫外线发光二极体无机接合封装结构，其包括：一陶瓷基板；一金属化合物层，其是形成于所述陶瓷基板之相对二面；一图案化铜层，其是形成于所述金属化合物层之一面；一第二金属化合物层(或复合层)，其是形成于所述图案化铜层上方；一无机材料上框，其是形成于所述第二金属化合物层(或复合层)一侧；以及一石英玻璃，其是和所述无机材料上框形成气密结合，以将所述图案化铜层密封于无机材料上框以及所述陶瓷基板之间。其间，之所以会有化合物层或是复合物层的原因在于制程作用的不同；若是使用了化镀的方式，则会形成了化合物层，而若是使用了电镀，则会形成了复合物层。本专利技术再一目的是提供一种紫外线发光二极体无机接合封装结构，所述陶瓷基板材料可由下列化合物群组中择一：氧化铝、氮化铝、氮化硅、碳化硅。本专利技术再一目的是提供一种紫外线发光二极体无机接合封装结构，其中，所述陶瓷基板与无机材料上框结合系采用金金共晶(Au+Au)、铜铜共晶(Cu+Cu)或金锡共晶(Au+Sn)共晶制程。本专利技术再一目的是提供一种紫外线发光二极体无机接合封装结构，所述无机材料上框可为铜、铜合金、铝、铝合金、铁钴镍合金、氮化铝、氧化铝、氮化硅或碳化硅。本专利技术再一目的是提供一种紫外线发光二极体无机接合封装结构，所述金属化合物层以及所述第二金属化合物层(或复合层)之厚度范围是大于0μm且是小于10μm。本专利技术再一目的是提供一种紫外线发光二极体无机接合封装结构，所述陶瓷基板与无机材料上框结合采用共晶制程的厚度范围至少为介于0.05μm～50μm。本专利技术再一目的是提供一种紫外线发光二极体无机接合封装结构，其无机材料上框与石英玻璃结合为Au+Au、Cu+Cu或Au+Sn共晶制程，且其厚度范围介于0.05μm～50μm。本专利技术再一目的是提供一种紫外线发光二极体无机接合封装结构，其无机材料上框与石英玻璃结合为ICH技术(InorganicCeramicHeterogeneity)改良之金属扩散效应金锡共晶制程。本专利技术再一目的是提供一种紫外线发光二极体无机接合封装结构，其中，所述共晶制程是以y＝-0.025x+300为温度与压力的关系方程式为之，压力为x，温度为y，最高温为500℃。本专利技术再一目的是提供一种紫外线发光二极体无机接合封装结构，所述陶瓷基板上具有至少一通孔，且于所述通孔内是具有一铜柱，以可和所述图案化铜层形成电性连接。本专利技术再一目的是提供一种紫外线发光二极体无机接合封装结构，其中，所述金属化合物层以及所述第二金属化合物层(或复合层)是由下列化合物层(或复合层)所形成的群组中择一：镍银、镍金以及镍钯金。为了达成上述目的，本案提供一种紫外线发光二极体无机接合封装结构，其包括：一陶瓷基板；一金属化合物层，形成于所述陶瓷基板的相对二面；一图案化铜层，形成于所述一金属化合物层的一面；一第二金属层，形成于所述图案化铜层相对于和所述金属化合物层结合面的相对一侧；一无机材料上框，形成于所述第二金属层的一自由面；以及一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紫外线发光二极体无机接合封装结构，其特征在于，包括：一基板；一金属化合物层，形成于所述基板的相对二面；一图案化铜层，形成于所述一金属化合物层的一面；一第二金属层，形成于所述图案化铜层相对于和所述金属化合物层结合面的相对一侧；一无机材料上框，形成于所述第二金属层的一自由面；以及一石英玻璃，是和所述无机材料上框结合，以将所述图案化铜层密封于无机材料上框以及所述基板之间。

【技术特征摘要】
2017.09.21 TW 1061323321.一种紫外线发光二极体无机接合封装结构，其特征在于，包括：一基板；一金属化合物层，形成于所述基板的相对二面；一图案化铜层，形成于所述一金属化合物层的一面；一第二金属层，形成于所述图案化铜层相对于和所述金属化合物层结合面的相对一侧；一无机材料上框，形成于所述第二金属层的一自由面；以及一石英玻璃，是和所述无机材料上框结合，以将所述图案化铜层密封于无机材料上框以及所述基板之间。2.根据权利要求1所述紫外线发光二极体无机接合封装结构，其特征在于：所述基板为陶瓷基板，且所述陶瓷基板材料选自下列化合物群组中的一种：氧化铝、氮化铝、氮化硅或碳化硅。3.根据权利要求2所述紫外线发光二极体无机接合封装结构，其特征在于：所述陶瓷基板与无机材料上框是采用ICH技术(InorganicCeramicHeterogeneity)的金属扩散效应所形成的共晶制程实现结合，且其共晶制程材料选自下列组合中的一种：金金共晶、铜铜共晶或金锡共晶。4.根据权利要求2所述紫外线发光二极体无机接合封装结构，其特征在于：所述无机材料上框为铜、铜合金、铝、铝合金、铁钴镍合金、氮化铝、氧化铝、氮化硅或碳化硅。5.根据权利要求3所述紫外线发光二极体无机接合封装结构，其特征在于：所述金属化合物层以及所述第二金属层的厚度范围是大于0μm且是小于10μm。6.根据权利要求2或3所述紫外线发光二极体无机接合封装结构，其特征在于：所述陶瓷基板与无机材料上框采用共晶制程结合，所述陶瓷基板与无机材料上框是利用所述第二金属层而结合，其厚度范围为介于0.05μm～50μm。7.根据权利要求1或3所述紫外线发光二极体无机接合封装结构，其特征在于：所述无机材料上框与所述石英玻璃之间夹设一金属层，所述金属层为金金共晶、铜铜共晶或金锡共晶，且其厚度范围介于0.05μm～50μm。8.根据权利要求1或3所述紫外线发光二极体无机接合封装结构，其特征在于：所述无机材料上框与石英玻璃是采用ICH技术(InorganicCeramicHeterogeneity)的金属扩散效应所形成的共晶制程实现结合，且其共晶制程材料选自下列组合中的一种：金金共晶、铜铜共晶或金锡共晶。9.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张胜翔，廖建勋，
申请(专利权)人：张胜翔，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71