双面抛光钼基板及其制备方法和在LED发光芯片中的应用技术

本发明专利技术涉及双面抛光钼基板及其制备方法和在LED发光芯片中的应用，包括如下步骤：钼板材经过冷轧、冷冲工序，冲制出相应规格的钼片；将所述钼片两端夹平且竖直摆放后，在氢气气氛下进行退火；对退火后的所述钼片的两个表面均进行研磨，研磨完成后进行超声波清洗去污；对经过双面研磨的所述钼片的两个表面进行双面抛光，抛光完成后进行超声波清洗去污，即得到双面抛光钼基板，质检后包装出库；所述钼基板为表面镜面且表面粗糙度≤0.03μm。本发明专利技术方法制得的双面抛光钼基板应用于在LED发光芯片衬底。本发明专利技术方法制备的钼衬底可替代蓝宝石等材料的衬底，表面粗糙度达到镜面光洁度，且成本低，作为LED发光芯片衬底具有较好的散热性。作为LED发光芯片衬底具有较好的散热性。

【技术实现步骤摘要】
双面抛光钼基板及其制备方法和在LED发光芯片中的应用


[0001]本专利技术涉及LED发光芯片衬底的制备
，具体涉及双面抛光钼基板及其制备方法和在LED发光芯片中的应用。

技术介绍

[0002]LED衬底是LED产品的重要组成部分，不同的衬底材料，需要不同的磊晶(晶圆生长)技术、芯片加工技术和封装技术。对于制作LED发光芯片来说,衬底材料的选用是首要考虑的问题。选用衬底需要根据设备和LED器件的要求进行选择。
[0003]LED发光芯片中的半导体层可将电流转化为光。半导体层由电子区(N型掺杂)和空穴区(P型掺杂)组成。电流通过半导体层，电子与空穴结合，以光子形式发出光。剩余能量以热辐射形式释放，温度可达85℃。未来的LED亮度更高，工作温度也会随之上升，这就要求衬底具有较好的散热性来对LED产品进行较好的散热。
[0004]现阶段使用最广泛的蓝宝石(Al2O3)衬底会产生晶格合热应力失配的问题，这就会导致外延层产生缺陷，继而使得后续的加工工艺困难，蓝宝石衬底其电阻率大于1011Ω
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cm，无法制作垂直结构的器件；而且蓝宝石硬度高，切割和研磨加工的成本较高，同时其热导性能并不出众，即其散热性不佳。而其他衬底材料如碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)等材料虽具备出色的性能，但是制造成本过高，难以取代传统的材料。

技术实现思路

[0005]为了解决现有蓝宝石衬底加工成本高、散热性不佳的技术问题，而提供双面抛光钼基板及其制备方法和在LED发光芯片中的应用。本专利技术方法制备的钼衬底可替代蓝宝石等材料的衬底，表面粗糙度达到镜面光洁度，且成本低，作为LED发光芯片衬底具有较好的散热性。
[0006]为了达到以上目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]双面抛光钼基板的制备方法，包括如下步骤：
[0008](1)钼板材经过冷轧、冷冲工序，冲制出相应规格的钼片；
[0009](2)将所述钼片两端夹平且竖直摆放后，在氢气气氛下进行退火；
[0010](3)对退火后的所述钼片的两个表面均进行研磨，研磨完成后进行超声波清洗去污；
[0011](4)对经过双面研磨的所述钼片的两个表面进行双面抛光，抛光完成后进行超声波清洗去污，即得到双面抛光钼基板，质检后包装出库；所述钼基板的表面粗糙度≤0.03μm。
[0012]进一步地，所述退火的温度为850℃～880℃、退火的时间为50min～1.5h。冲制出的钼片翘曲度及内应力均较高，因此需对其进行夹平后退火，提高退火温度可使材料软化程度提高，这样可得到更为平整的钼片同时也消除了材料的内应力，进而达到可研磨的状态。
[0013]进一步地，在进行所述研磨前需对所述钼片进行厚度测量，控制每10片所述钼片之间的厚度差小于等于3μm。研磨时，如果厚度差太大，导致研磨效果不佳，使有的地方会研磨不到，进而导致抛光效果不佳达不到镜面。
[0014]进一步地，所述研磨为将所述钼片的每个表面进行两道次的研磨工序。
[0015]再进一步地，所述研磨是在防锈研磨液中于研磨砂为4000号的研磨机中进行，并控制所述研磨机的压力为800N～900N、转速为15rpm～20rpm、时间70min～100min。
[0016]更进一步地，所述研磨是控制所述研磨机的压力为860N、转速为16rpm、时间120min。
[0017]进一步地，所述抛光的过程是将所述钼片置于抛光机的抛光垫上于抛光液中进行抛光，所述抛光机的抛光轮选用304不锈钢，控制所述抛光机的压力为800N～900N、转速为15rpm～20rpm、时间60min～100min。
[0018]再进一步地，所述抛光是控制所述抛光机的压力为850N、转速为18rpm、时间90min。
[0019]本专利技术另一方面提供由上述方法制得的双面抛光钼基板，所述钼基板的两个表面均为镜面且表面粗糙度≤0.03μm。
[0020]本专利技术最后一方面提供由上述方法制得的双面抛光钼基板在LED发光芯片中的应用，所述钼基板作为LED发光芯片的衬底。
[0021]有益技术效果：
[0022]本专利技术通过夹平退火得到平整、无内应力的钼片，为研磨和抛光打好基地，为了获得更低的表面粗糙度研磨过程对钼片进行双面研磨，每个表面研磨两道次，为了得到镜面效果对钼片进行双面抛光，这样值得的钼基板就具有≤0.03μm的表面粗糙度及镜面效果。由于作为LED发光芯片衬底要求≤0.05μm的表面粗糙度及镜面，而如果表面粗糙度达不到要求，则镜面效果就较差，镜面效果差会影响LED发光芯片的光学性能使得基板衬底对光的吸收增大，另外还会后续会影响其他材料的长晶及与其他配件的结合，进而导致LED产品散热性、导电性不佳。
[0023]而本专利技术方法制得的钼基板能达到LED发光芯片的镜面要求，这使得制成的LED发光芯片衬底对光的吸收非常小，使得芯片的发光效率增大，光学性能提升；另外表面粗糙度≤0.03μm，作为LED发光芯片的衬底，由于后续生长的晶圆材料与钼基板衬底的结晶结构相同或相近，因此适于后续晶圆材料在钼基板衬底上的生长，有利于晶圆料成核且与晶圆材料的黏附性强，具有晶格常数失配度小、结晶性能好、缺陷密度小的优势；在晶圆生长的温度和气氛中钼基板衬底不容易分解和腐蚀，具有较好的化学稳定性；由于钼基板衬底具有较好的导热系数与金属导电性，制成垂直结构的芯片具有较好散热性能与导电性。
[0024]由于钼金属的热膨胀性能与蓝宝石、陶瓷等材料一致，本专利技术方法制得的钼基板为镜面且具有≤0.03μm表面粗糙度，可替代蓝宝石、陶瓷等其他材料作为LED发光芯片中的衬底；又由于钼基板为金属，将其作为衬底可避免半导体层和键合层出现热应力释放不均而导致的缺陷问题。本专利技术方法制得的钼基板为镜面且具有≤0.03μm表面粗糙度，作为LED发光芯片中的衬底其导热系数为159W/(m
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K)，约为蓝宝石衬底的6倍以上，而又接近于碳化硅、氮化镓、砷化镓的导热性能，较蓝宝石场地具有更好的散热性能，较碳化硅等材料生产工艺简单、成本低。应用于LED发光芯片可使芯片的使用寿命达到10万个小时以上。
[0025]另外，本专利技术方法工艺简单，产量稳定，原材料成本相比其他可用材料十分低廉；本专利技术方法制得的双面抛光的钼基板就有较高的利用率。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的数值不限制本专利技术的范围。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法可能不作详细讨论，但在适当情本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.双面抛光钼基板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)钼板材经过冷轧、冷冲工序，冲制出相应规格的钼片；(2)将所述钼片两端夹平且竖直摆放后，在氢气气氛下进行退火；(3)对退火后的所述钼片的两个表面均进行研磨，研磨完成后进行超声波清洗去污；(4)对经过双面研磨的所述钼片的两个表面进行双面抛光，抛光完成后进行超声波清洗去污，即得到双面抛光钼基板，质检后包装出库；所述钼基板的表面粗糙度≤0.03μm。2.根据权利要求1所述的双面抛光钼基板的制备方法，其特征在于，所述退火的温度为850℃～880℃、退火的时间为50min～1.5h。3.根据权利要求1所述的双面抛光钼基板的制备方法，其特征在于，在进行所述研磨前需对所述钼片进行厚度测量，控制每10片所述钼片之间的厚度差小于等于3μm。4.根据权利要求1所述的双面抛光钼基板的制备方法，其特征在于，所述研磨为将所述钼片的每个表面进行两道次的研磨工序。5.根据权利要求4所述的双面抛光钼基板的制备方法，其特征在于，所述研磨是在研磨砂为4000号的研磨机中进行，并控制所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞叶，居海波，
申请(专利权)人：宜兴市科兴合金材料有限公司，
类型：发明
国别省市：