一种电子设备、半导体器件、封装结构、支架及其制作方法技术

一种电子设备、半导体器件、封装结构、支架及其制作方法，属于半导体器件封装领域。支架包括对置并通过电镀层连接的第一架和第二架。其中，第一架和第二架均为陶瓷基且在表面形成金属层。该支架具有更长的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种电子设备、半导体器件、封装结构、支架及其制作方法
本申请涉及半导体器件封装领域，具体而言，涉及一种电子设备、半导体器件、封装结构、支架及其制作方法。
技术介绍
深紫外发光二极管(DeepUltravioletLightEmittingDiode，简称UV-CLED)，是指一种发光中心波长小于400nm的发光二极管。在UV-CLED的封装结构一般采用绝缘基板与绝缘围坝构成的支架结构来放置发光紫外二极管芯片，再将光学透镜与围坝之间通过封装胶进行粘接或焊接材料进行焊接，从而使光学透镜和支架结构之间共同形成封闭空间，并以此来保护其中的紫外发光二极管芯片。然而，上述封装结构的UV-CLED在使用过程中往往表现出较短的使用寿命。
技术实现思路
为改善、甚至解决UV-CLED的使用寿命短的问题，本申请提出了一种电子设备、半导体器件、封装结构、支架及其制作方法。本申请是这样实现的：在第一方面，本申请的示例提供了一种用于半导体器件封装的支架。该支架包括依次叠层分布的第一架、电镀层以及第二架。其中，第一架包括第一陶瓷基体及其表面的第一金属覆层。与第一架对置的第二架包括第二陶瓷基体及其表面的第二金属覆层。电镀层，位于对置的第一架和第二架之间且分别与第一金属覆层和第二金属覆层电镀连接。在该支架结构中，由于第一架和第二架均采用陶瓷材料的基体，因此，两者具有相对更适宜的热膨胀系数匹配关系，从而可以承受一定高温的。同时由于第一架和第二架通过电镀连接，因此，其连接牢固和稳定，且能够避免诸如焊接方式所导致的热损伤问题。在第二方面，本申请示例提供了一种制备用于半导体器件封装的支架的方法。该方法包括：提供陶瓷基板，陶瓷基板的表面镀有第一金属镀层，且第一金属镀层的表层材料为铜、镍、金或银；提供陶瓷围板，陶瓷围板的表面镀有第二金属镀层，且所述第二金属镀层的表层材料为铜、镍、金或银；使陶瓷基板和陶瓷围板在对位配合状态下进行电镀铜、镍、金或银，以在第一金属镀层和第二金属镀层之间形成电镀层使二者连接。在第三方面，本申请示例提供了一种封装结构，其包括上述的支架、固定于支架的半导体芯片；以及覆盖并固定于支架的透明材料。在第四方面，本申请示例提供了一种半导体器件，其包括上述的封装结构。在第五方面，本申请示例提供了一种电子设备，其包括上述的封装结构。在以上实现过程中，本申请实施例提供的支架具有制作方便的优点，且其能够承受相对较高的工作温度或工艺温度(如350摄氏度)。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本申请示例提供的第一种支架的结构示意图；图2示出了图1支架的剖视结构示意图；图3示出了图1支架中的第一架的结构示意图；图4示出了图1支架中的第二架的结构示意图；图5为本申请示例中的另一种第二架的结构示意图(具有两个电镀电极)；图6示出了图5支架的剖视结构示意图；图7示出了图5中的两个电镀电极的配合结构示意图；图8为本申请示例提供的第二种支架的结构示意图；图9为另一种两个电镀电极的配合结构示意图(其中一个电镀电极具有凸起)；图10为本申请示例提供的第三种支架在第一视角的结构示意图；图11为本申请示例提供的第三种支架在第二视角的结构示意图；图12为本申请示例提供的第三种支架半剖的结构示意图；图13示出了图10支架中的正电极、负电极以及电镀电极中的导电柱和导电连接柱的第一种分布方式的示意图；图14示出了图10支架中的正电极、负电极以及电镀电极中的导电柱和导电连接柱的第二种分布方式的示意图；图15示出了本申请示例的支架中的电镀电极的第一种设置方式的结构示意图；图16示出了本申请示例的支架中的电镀电极的第二种设置方式的结构示意图；图17示出了本申请示例的支架中的电镀电极的第三种设置方式的结构示意图；图18示出了本申请示例的支架中的电镀电极的第四种设置方式的结构示意图；图19示出了本申请示例的支架中的电镀电极的第五种设置方式的结构示意图。图标：100-支架；100a-支架；100b-支架；101-第一架；1011-第一陶瓷基体；1012-第一金属覆层；102-第二架；1021-第二陶瓷基体；1022-第二金属覆层；103-电镀层；104-空腔；201-陶瓷基板；202-第一电极；203-第二电极；204-导电柱；205-凸起；301-第一内部电极；302-第二内部电极；303-正电极；304-负电极；305-导电连接柱；900-窄缝。具体实施方式深紫外发光二极管的封装结构主要包括支架、发光芯片/二极管芯片和光学透镜。其中，半导体器件—发光芯片—是发光光深紫外二极管的主要结构。发光芯片通过支架进行支撑并通过透镜结构进行封装，以保护发光芯片、提高出光率。在研究中，专利技术人发现在发光二极管中的支架中，基板通过封装胶(环氧树脂或硅胶)与围坝进行连接，形成放置二极管芯片的空间。但是粘结性能好的封装胶的耐热性差，封装共晶工艺温度达350度，封装胶耐受不住这个高温，而耐高温的胶粘结性能不好，无法保证坝体的密封性和结构强度，并且，封装胶在紫外环境下很容易老化。针对上述问题，可能尝试修改封装胶的成分，然而，这并不容易实施。在一些实践中，为避免封装胶带来的弊端，将支架中的围坝采用金属材料。例如，由铜围坝与基板形成支架。在该方案中，铜围坝可以通过焊接与基板连接；或者，在该方案中，通过电镀厚铜的方式将铜围坝形成在基板上。由于铜围坝能保证密封性，并且无需使用封装胶，因此，在一定程度上可以提高封装的性能并延长使用寿命。同时，金属镀层与陶瓷基板的附着力也更好。虽然使用铜围坝的上述方案存在上述之优点，但是，金属围坝与陶瓷基板的热膨胀系数不匹配。当LED长时间工作时，高低温的变化会导致陶瓷基板破裂，影响LED的可靠性。为了克服因温度引起的热膨胀系数的不匹配的材料之间所产生的应力，专利技术人认为可以将陶瓷基板的厚度增加(例如在至少0.5mm以上)。但是，在进一步的研究中，随着陶瓷基板的厚度的增加，其热阻也将越大，从而导致散热效果不好。同时，因为应力的问题，金属围坝的厚度也不可能太厚，通常在0.5mm。换言之，该种支架的用于放置二极管芯片的空间很小且可选择性很狭窄，因此也限制了被封装器件(如发光芯片)的类型。另外，在使用钎焊或者扩散焊等工艺将金属围坝形成在陶瓷基板上时，加工温度高，金属层(金属围坝，如铜围坝)的耐受程度较差，并且加工时间较长，导致加工成本高。简言之，现有的各种发光二极管主要存在下述之问题：1)陶瓷基板和金属围坝的膨胀系数不匹配。陶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种支架，其特征在于，所述支架包括：/n第一架，包括第一陶瓷基体及其表面的第一金属覆层；/n与所述第一架对置的第二架，包括第二陶瓷基体及其表面的第二金属覆层；/n电镀层，位于对置的所述第一架和所述第二架之间，且分别与所述第一金属覆层和所述第二金属覆层电镀连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种支架，其特征在于，所述支架包括：
第一架，包括第一陶瓷基体及其表面的第一金属覆层；
与所述第一架对置的第二架，包括第二陶瓷基体及其表面的第二金属覆层；
电镀层，位于对置的所述第一架和所述第二架之间，且分别与所述第一金属覆层和所述第二金属覆层电镀连接。


2.根据权利要求1所述的支架，其特征在于，所述支架包括下述任意一项或多项之限定：
第一限定、所述第一陶瓷基体的厚度在0.2毫米至1.5毫米之间；
第二限定、所述第二陶瓷基体的厚度小于等于1.0毫米；
第三限定、所述第一架的热膨胀系数与所述第二架的热膨胀系数一致或相近；
第四限定、所述支架在工作温度达到250℃至400℃的条件下的工作时间在5分钟以上；
第五限定、所述支架能够在高低温温差50至200℃的交替高低温环境下持续工作；
第六限定、所述第一金属覆层和所述第二金属覆层均是平整的或凹凸不平的，和/或，所述第一陶瓷基体和所述第一陶瓷基体分别独立地构造为平整的或凹凸不平的；
第七限定、第一陶瓷基体与第二陶瓷基体之间的金属材料，包括第一金属覆层、第二金属覆层和电镀金属层，厚度不超过100μm。


3.根据权利要求1或2所述的支架，其特征在于，所述第一金属覆层和所述第二金属覆层之间具有垫片；
或，所述垫片位于所述第一金属覆层和所述电镀层之间；
和/或，所述垫片的厚度小于80微米；
和/或，所述垫片的厚度小于70微米；
和/或，所述垫片的材料是金属或非金属；
或，所述垫片结合于所述电镀层内。


4.根据权利要求1或2所述的支架，其特征在于，所述第一金属覆层和所述第二金属覆层直接通过所述电镀层电镀连接。


5.根据权利要求1或3或4所述的支架，其特征在于，所述支架具有电镀电极，且所述电镀电极与所述电镀层电性连接；
或者，所述支架具有结合于所述第二陶瓷基体的电镀电极，所述第二陶瓷基体具有通孔、填充于所述通孔内的导电柱，所述电镀电极通过所述导电柱与所述电镀层电性连接。


6.根据权利要求1或3或4所述的支架，其特征在于，所述支架具有结合于所述第二陶瓷基体的电镀电极，所述第二陶瓷基体具有两个电镀通孔、分别填充于所述两个电镀通孔内的两个导电柱，所述电镀电极通过所述两个导电柱与所述电镀层电性连接；
所述第二陶瓷基体具有正电极和负电极，所述正电极具有正极通孔，所述负电极具有负极通孔，所述正极通孔和所述负极通孔的连线与所述两个电镀通孔的连线正交或与正负电极连线呈一倾斜角度；
或者，所述电镀电极位于所述第二陶瓷基体的边缘。


7.根据权利要求1所述的支架，其特征在于，所述第一陶瓷基体的材料和所述第二陶瓷基体的材料分别独立地选自含有氮化铝、氧化铝、氧化锆、氧化铍、碳化硅、氮化硼、氮化硅、氧化锆增韧氧化铝陶瓷的组中的任意一者。


8.一种制备支架的方法，其特征在于，所述方法包括：
提供陶瓷基板，所述陶瓷基板的表面镀有第一金属镀层；
提供陶瓷围板，所述陶瓷围板的表面镀有第二金属镀层；
使所述陶瓷基板和所述陶瓷围板在对位配合状态下进行电镀，以在所述第一金属镀层和所述第二金属镀层之间形成电镀层使二者连接。


9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述陶瓷基板和所述陶瓷围板对位配合是通过使所述第一金属镀层和所述第二金属镀层部分接触的方式实现的；
或者，所述第一金属镀层的表层材料为铜、镍、金或银，或者，所述第二金属镀层的表层材料为铜、镍、金或银。


10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述陶瓷基板和所述陶瓷围板对位配合是通过使...

【专利技术属性】
技术研发人员：王维昀，王新强，李永德，王后锦，康俊杰，袁冶，罗巍，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：广东;44