一种LED芯片模组及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种LED芯片模组及其制备方法，该方法包括如下步骤：对衬底进行加工，制得具有腔体结构的衬底；在衬底的腔体结构中生长至少一个LED芯片；在LED芯片远离衬底一侧和衬底的台阶结构上沉积金属层；在陶瓷基板上加工上表面布线层、下表面布线层和金属通孔；在金属层、上表面布线层两者中至少一层的表面上设置焊接层；将金属层与上表面布线层对准加压，加热后融化焊接层，使LED芯片封装于衬底与陶瓷基板之间。本发明专利技术通过在衬底上生长LED芯片，消除界面影响，提高LED发光效率；通过金属焊料气密封装，提高LED芯片模组可靠性；该制备方法省略后续透镜安装、芯片衬底减薄等传统工艺过程，显著提高了LED芯片模组的制造效率。显著提高了LED芯片模组的制造效率。显著提高了LED芯片模组的制造效率。

【技术实现步骤摘要】
一种LED芯片模组及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造领域，特别是一种LED芯片模组及其制备方法。

技术介绍

[0002]相对于传统照明光源，LED具有发光效率高、寿命长、节能环保、功耗低、结构轻巧等诸多优势，是新一代绿色照明光源，引领世界节能环保能力的持续提升。对于LED光源而言，其制造过程主要包括芯片制造和器件封装。现有制造方法都是先完成芯片制造再进行器件封装，一方面会造成制造效率低、成本高，另一方面会出现芯片与封装不协调问题，造成芯片难以实现后续封装，影响LED光源整体性能和可靠性。因此，有必要在LED光源制造整个过程中，尽可能采用工艺较少的制造技术，同时简化封装结构，尽可能减少热学和光学界面数，以降低LED封装热阻，提高LED发光效率和可靠性。此外，目前LED光源由于LED芯片与空气折射率差较大，LED芯片上表面存在全反射损耗，且LED芯片侧面出光受到封装体影响不易出射，降低LED发光效率；现有有机封装材料存在热老化、紫外降解、透气透湿等问题，严重影响LED可靠性和寿命。相应地，有必要改进现有LED制造方法，以提高LED发光效率和可靠性，从而更好的满足大功率LED应用需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，提供一种LED芯片模组及其制备方法，用于解决现有技术中。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供的第一解决方案为：一种LED芯片模组的制备方法，包括如下步骤：S1，对衬底进行加工，制得具有腔体结构的衬底；S2，在衬底的腔体结构中生长至少一个LED芯片；S3，在LED芯片远离衬底一侧和衬底的台阶结构上沉积金属层；S4，在陶瓷基板上加工上表面布线层、下表面布线层和金属通孔；S5，在金属层、上表面布线层两者中至少一层的表面上设置焊接层；S6，将金属层与上表面布线层对准加压，加热后融化焊接层，使LED芯片封装于衬底与陶瓷基板之间。
[0005]优选的，上表面布线层包括第一布线区和第二布线区，第二布线区设置于第一布线区的两侧；上表面布线层与下表面布线层分别设置于陶瓷基板的两侧表面，金属通孔垂直贯穿设置于陶瓷基板内部，第一布线区通过金属铜扣与下表面布线层电连接。
[0006]优选的，金属层包括第一金属层和第二金属层，第一金属层沉积于LED芯片远离衬底一侧，第二金属层沉积于衬底的台阶结构上；步骤S6中，第一布线区与第一金属层对应焊接，第二布线区与第二金属层对应焊接。
[0007]优选的，LED芯片为倒装结构发光芯片，发光波长为210～800mm。
[0008]优选的，衬底为蓝宝石、金刚石或石英材质的透明基片，厚度为6～10mm。
[0009]优选的，LED芯片的厚度与衬底的腔体结构深度相同；LED芯片的厚度为1～5mm。
[0010]优选的，金属层为Cr/Ni/Au材质的复合叠层，或者Ti/Al/Au材质的复合叠层。
[0011]优选的，焊接层材质为Au
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Sn或Ag
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Sn，厚度为2～10μm。
[0012]优选的，步骤S5中，采用溅射或电镀工艺制备焊接层。
[0013]为解决上述技术问题，本专利技术提供的第二解决方案为：一种LED芯片模组，该LED芯片模组由前述第一解决方案中LED芯片模组的制备方法制得。
[0014]本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术提供一种LED芯片模组及其制备方法，首先通过在衬底上生长LED芯片，消除LED芯片与空气界面，提高LED发光效率；其次，通过金属焊料气密封装，避免有机材料老化和失效问题，提高LED可靠性；此外，该制备方法省略后续透镜安装、芯片衬底减薄等传统工艺过程，制备工艺更加简捷，显著提高了LED芯片模组的制造效率。
附图说明
[0015]图1是本专利技术中实施例1制备LED芯片模组的工艺流程图；
[0016]图2是本专利技术中实施例2制备LED芯片模组的工艺流程图；
[0017]图中：1
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衬底，11
‑
腔体结构，2
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LED芯片，3
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金属层，31
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第一金属层，32
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第二金属层，4
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陶瓷基板，5
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上表面布线层，51
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第一布线区，52
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第二布线区，6
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下表面布线层，7
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金属通孔，8焊接层。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例，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。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。
[0019]对于本申请的第一解决方案，提供了一种LED芯片模组的制备方法包括如下步骤：
[0020]S1，对衬底进行加工，制得具有腔体结构的衬底。本步骤中，衬底优选为蓝宝石、金刚石或石英材质的透明基片，厚度优选为6～10mm；采用机加工或刻蚀技术在衬底上制作出腔体结构。
[0021]S2，在衬底的腔体结构中生长至少一个LED芯片。本步骤中，LED芯片为倒装结构发光芯片，发光波长优选为210～800mm；LED芯片的厚度与衬底的腔体结构深度相同，以便于后续气密封装，LED芯片的厚度优选为1～5mm。腔体结构中可以设置一个或多个LED芯片，其尺寸可根据设置的LED芯片的数目以及排布方式进行适应性设计，在此不作限定；透镜安装、芯片衬底减薄等传统工艺过程中，对LED芯片尺寸和数目不易进行调整，而本专利技术的制备方法能够很好的解决这一问题，能够很容易对不同尺寸和数目的LED芯片封装进行调整，以适应更广泛的芯片封装需求。
[0022]S3，在LED芯片远离衬底一侧和衬底的台阶结构上沉积金属层。本步骤中，金属层包括第一金属层和第二金属层，在LED芯片远离衬底一侧沉积第一金属层，在衬底的台阶结构上沉积第二金属层；金属层为Cr/Ni/Au材质的复合叠层，或者Ti/Al/Au材质的复合叠层。
[0023]S4，在陶瓷基板上加工上表面布线层、下表面布线层和金属通孔。本步骤中，上表面布线层包括第一布线区和第二布线区，第二布线区设置于第一布线区的两侧；上表面布线层与下表面布线层分别设置于陶瓷基板的两侧表面，金属通孔垂直贯穿设置于陶瓷基板内部，第一布线区通过金属通孔与下表面布线层电连接，下表面布线层与外部供电单元电连接。
[0024]S5，在金属层、上表面布线层两者中至少一层的表面上设置焊接层。本步骤中，采用溅射或电镀工艺制备焊接层，焊接层材质优选为Au
‑
Sn或Ag
‑
Sn，厚度优选为2～10μm；既可以在金属层表面设置焊接层，也可以在上表面布线层表面设置焊接层，可根据实际需求进行设置，在此不做限定。
[0025]S6，将金属层与上表面布线层对准加压，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LED芯片模组的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，对衬底进行加工，制得具有腔体结构的衬底；S2，在所述衬底的腔体结构中生长至少一个LED芯片；S3，在所述LED芯片远离所述衬底一侧和所述衬底的台阶结构上沉积金属层；S4，在陶瓷基板上加工上表面布线层、下表面布线层和金属通孔；S5，在所述金属层、上表面布线层两者中至少一层的表面上设置焊接层；S6，将所述金属层与所述上表面布线层对准加压，加热后融化所述焊接层，使所述LED芯片封装于所述衬底与陶瓷基板之间。2.根据权利要求1中所述LED芯片模组的制备方法，其特征在于，所述上表面布线层包括第一布线区和第二布线区，所述第二布线区设置于所述第一布线区的两侧；所述上表面布线层与下表面布线层分别设置于所述陶瓷基板的两侧表面，所述金属通孔垂直贯穿设置于所述陶瓷基板内部，所述第一布线区通过所述金属通孔与所述下表面布线层电连接。3.根据权利要求2中所述LED芯片模组的制备方法，其特征在于，所述金属层包括第一金属层和第二金属层，所述第一金属层沉积于所述LED芯片远离所述衬底一侧，所述第二金属层沉积于所述衬底的台阶结构上；步骤S6中，所述第一布线区与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新中，梁仁瓅，胡涛，彭洋，陈明祥，
申请(专利权)人：深圳信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：