一种激光芯片的陶瓷封装方法及陶瓷封装芯片结构技术

本发明专利技术属于半导体技术领域，提供了一种激光芯片的陶瓷封装方法，包括如下步骤：提供一陶瓷衬底，并开设通孔，得到结构I；在结构I的一面做图形化光刻胶层，之后进行蒸镀或电镀，镀上一层金属层，得到结构II；在结构II的另一面同样做出图形化光刻胶层后镀上金属层，得到结构III；对结构III进行光刻胶剥离，去除光刻胶层，得到结构IV；对结构IV进行切割，将其分切为若干热沉单元；将激光芯片利用焊片焊接到热沉单元其中一面导热区域的金属层上，之后进行打线，将激光芯片的正负极分别连接到热沉单元电极区域的金属层上。本发明专利技术制备方法简单，制备的陶瓷封装芯片结构，封装体积更小，散热效果大大提高，进而能够有效提高激光芯片的性能及使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种激光芯片的陶瓷封装方法及陶瓷封装芯片结构
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种激光芯片的陶瓷封装方法及陶瓷封装芯片结构。
技术介绍
半导体LED作为一种新型光源，具有节能、环保、寿命长、启动速度快、能控制发光光谱和禁止带幅的大小使彩度更高等传统光源无可比拟的优势，发展前景良好，运用领域不断扩展。LED（半导体发光二极管）封装是指发光芯片的封装，相比集成电路封装有较大不同，封装的功能在于提供芯片足够的保护，防止芯片在空气中长期暴露或机械损伤而失效，以提高芯片的稳定性，还需要具有良好光取出效率和良好的散热性，好的封装可以让LED具备更好的发光效率和散热环境，进而提升LED的寿命。目前，LED的封装多为TO封装，体积大、散热效果差，且插入式安装，安装不便，而目前高功率LED的陶瓷封装，采用陶瓷作为热沉，限制了芯片粘接使用的焊接材料，通常需要银胶等胶合剂将芯片粘接到陶瓷热沉上，但胶合剂形成的固化层导热性不佳，会阻碍芯片与陶瓷热沉间的热传导，散热效果有待进一步提高，此外，在受热环境下，胶合剂形成的固化层粘合强度易减弱，导致结合强度差，甚至会发生芯片与陶瓷热沉间的分离。因此，开发一种激光芯片的陶瓷封装方法及陶瓷封装芯片结构，不但具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和工业应用潜力，这正是本专利技术得以完成的动力所在和基础。
技术实现思路
为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本专利技术人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本专利技术。具体而言，本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种激光芯片的陶瓷封装方法及陶瓷封装芯片结构，以解决目前激光芯片封装器件体积大，且散热效果差，影响芯片性能的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种激光芯片的陶瓷封装方法，包括如下步骤：S1、提供一陶瓷衬底，并在所述陶瓷衬底上开设通孔，得到结构I；S2、在结构I的一面形成光刻胶层，并通过曝光以及显影工艺图形化所述光刻胶层，且图形化的所述光刻胶层位于所述通孔一侧，之后对所述陶瓷衬底具有图形化光刻胶层的一面进行蒸镀或电镀，镀上一层金属层，得到结构II；S3、重复步骤S2，在结构II的另一面同样做出图形化光刻胶层后镀上金属层，得到两面都镀有金属层的结构III，且所述通孔位置处的金属层通过所述通孔相连；S4、对结构III通过光刻胶剥离工艺进行光刻胶剥离，去除所述光刻胶层，得到结构IV；S5、对结构IV进行切割，将其分切为若干热沉单元，每个所述热沉单元两面的所述金属层均对应设置，且所述金属层包括中间的导热区域及两侧的电极区域，位于所述陶瓷衬底两面电极区域的所述金属层分别通过所述通孔相连；S6、将激光芯片利用焊片焊接到所述热沉单元其中一面导热区域的金属层上，之后进行打线，利用金属丝将所述激光芯片的正负极分别连接到所述热沉单元电极区域的所述金属层上。作为一种改进的技术方案，步骤S1中，所述陶瓷衬底为AlN基陶瓷衬底，厚度为200-500μm，所述通孔设有若干，且若干所述通孔至少两两对应设置，对应设置的所述通孔分别位于切割后所述热沉单元的两端部。作为一种改进的技术方案，步骤S2中，所述金属层为Cr、Al、Ti、Pt、Au或Ni、Al、Ti、Pt、Au金属的组合结构，且所述金属层的厚度为40-60μm。作为一种改进的技术方案，步骤S6中，将所述焊片放置于所述激光芯片和所述导热区域的所述金属层之间，所述焊片为Au80%和Sn20%的预成型金锡焊片，通过回流焊技术，并利用氮气作保护气体，在280-320℃、5-30s条件下融化所述焊片，之后通过缓慢降温的方式达到粘接效果，实现所述激光芯片于所述热沉单元上的焊接固定。作为一种改进的技术方案，步骤S6中，所述金属丝为40-60μm的金线，所述激光芯片通过所述金属丝与电极区域的所述金属层相连，将所述激光芯片的正负极分别转移至所述热沉单元背面两电极区域的所述金属层上。本专利技术同时公开了一种陶瓷封装芯片结构，采用上述所述的方法制得，所述陶瓷封装芯片结构包括陶瓷衬底，所述陶瓷衬底的两端部均开设有所述通孔，所述陶瓷衬底的两面均镀有金属层，所述金属层包括中间的导热区域和于所述通孔位置处设置的电极区域，所述导热区域与所述电极区域间分别具有一分离间距，所述陶瓷衬底两面电极区域的所述金属层分别通过所述通孔相连，其中一面电极区域的所述金属层上固定焊接有激光芯片，所述激光芯片的正负极通过所述金属丝分别与电极区域的所述金属层相连。作为一种改进的技术方案，所述通孔开设有四个，且分别于所述陶瓷衬底的两端部对应设置。作为一种改进的技术方案，所述陶瓷衬底的厚度为300μm，所述金属层的厚度为50μm，所述激光芯片与导热区域的所述金属层间通过金锡焊片固定相连。采用了上述技术方案后，本专利技术的有益效果是：该激光芯片的陶瓷封装方法，制备方法简单，可实现热沉单元的高效率制备，且制备的陶瓷封装芯片结构，激光芯片的正负极通过打线及电极区域的金属层转换至陶瓷衬底的背面，可以通过贴片式焊接使用，相较传统的TO封装器件，封装体积更小，且由于激光芯片通过焊片焊接到导热区域的金属层上实现与热沉单元的粘接固定，金锡焊片替代银胶，导热性好，封装芯片结构的散热效果大大提高，进而能够有效提高激光芯片的性能及使用寿命。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。图1为本专利技术激光芯片的陶瓷封装方法流程图；图2为本专利技术陶瓷衬底的结构示意图；图3为本专利技术结构I的结构示意图；图4为本专利技术结构I一面形成光刻胶层的结构示意图；图5为本专利技术结构II的结构示意图；图6为本专利技术结构III的结构示意图；图7为本专利技术结构IV的结构示意图；图8为本专利技术热沉单元的结构示意图；图9为本专利技术陶瓷封装芯片的结构示意图；附图标记：1-陶瓷衬底；101-通孔；2-光刻胶层；3-金属层；4-激光芯片；5-金属丝。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术进一步说明。但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本专利技术，并非对本专利技术的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本专利技术的保护范围局限于此。如图1所示，本实施例提供了一种激光芯片4的陶瓷封装方法，包括如下步骤：步骤S1：提供一陶瓷衬底1，并在陶瓷衬底1上开设通孔101，得到结构I，如图2和图3所示。该步骤中，陶瓷衬底1选用AlN基陶瓷衬底，AlN基陶瓷衬底比氧化铝的导热性能好，散热效果更佳，且陶瓷衬底1的厚度为200-500μm，本实施例中，陶瓷衬底1的厚度为300μm。该步骤中，通孔101设有若干，且若干通孔101至少两两对应设置，对应设置的通孔101分别位于切割后热沉单元的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光芯片的陶瓷封装方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、提供一陶瓷衬底，并在所述陶瓷衬底上开设通孔，得到结构I；/nS2、在结构I的一面形成光刻胶层，并通过曝光以及显影工艺图形化所述光刻胶层，且图形化的所述光刻胶层位于所述通孔一侧，之后对所述陶瓷衬底具有图形化光刻胶层的一面进行蒸镀或电镀，镀上一层金属层，得到结构II；/nS3、重复步骤S2，在结构II的另一面同样做出图形化光刻胶层后镀上金属层，得到两面都镀有金属层的结构III，且所述通孔位置处的金属层通过所述通孔相连；/nS4、对结构III通过光刻胶剥离工艺进行光刻胶剥离，去除所述光刻胶层，得到结构IV；/nS5、对结构IV进行切割，将其分切为若干热沉单元，每个所述热沉单元两面的所述金属层均对应设置，且所述金属层包括中间的导热区域及两侧的电极区域，位于所述陶瓷衬底两面电极区域的所述金属层分别通过所述通孔相连；/nS6、将激光芯片利用焊片焊接到所述热沉单元其中一面导热区域的金属层上，之后进行打线，利用金属丝将所述激光芯片的正负极分别连接到所述热沉单元电极区域的所述金属层上。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光芯片的陶瓷封装方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、提供一陶瓷衬底，并在所述陶瓷衬底上开设通孔，得到结构I；
S2、在结构I的一面形成光刻胶层，并通过曝光以及显影工艺图形化所述光刻胶层，且图形化的所述光刻胶层位于所述通孔一侧，之后对所述陶瓷衬底具有图形化光刻胶层的一面进行蒸镀或电镀，镀上一层金属层，得到结构II；
S3、重复步骤S2，在结构II的另一面同样做出图形化光刻胶层后镀上金属层，得到两面都镀有金属层的结构III，且所述通孔位置处的金属层通过所述通孔相连；
S4、对结构III通过光刻胶剥离工艺进行光刻胶剥离，去除所述光刻胶层，得到结构IV；
S5、对结构IV进行切割，将其分切为若干热沉单元，每个所述热沉单元两面的所述金属层均对应设置，且所述金属层包括中间的导热区域及两侧的电极区域，位于所述陶瓷衬底两面电极区域的所述金属层分别通过所述通孔相连；
S6、将激光芯片利用焊片焊接到所述热沉单元其中一面导热区域的金属层上，之后进行打线，利用金属丝将所述激光芯片的正负极分别连接到所述热沉单元电极区域的所述金属层上。


2.如权利要求1所述的激光芯片的陶瓷封装方法，其特征在于，步骤S1中，所述陶瓷衬底为AlN基陶瓷衬底，厚度为200-500μm，所述通孔设有若干，且若干所述通孔至少两两对应设置，对应设置的所述通孔分别位于切割后所述热沉单元的两端部。


3.如权利要求2所述的激光芯片的陶瓷封装方法，其特征在于，步骤S2中，所述金属层为Cr、Al、Ti、Pt、Au或Ni、Al、Ti、Pt、Au金属的组合结构，且所述金属层的厚度为40-60μ...

【专利技术属性】
技术研发人员：席庆男，邓群雄，覃志伟，李志，
申请(专利权)人：山东元旭光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37