CN105023990B - 一种基于无机物的复合led积层电路板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及‑一种基于无机物的复合LED积层电路板的制造方法，包括：对SiC‑Cu复合基板进行激光钻通孔加工；对SiC‑Cu复合基板的第一表面镀导电介质；对SiC‑Cu复合基板的第二表面镀导电介质；其中所述通孔由所述导电介质完全填充；对所述SiC‑Cu复合基板的第一表面的导电介质进行图形化刻蚀；对所述SiC‑Cu复合基板的第二表面的导电介质进行图形化刻蚀；气相淀积SiO2，形成基板保护层；对所述SiC‑Cu复合基板的上表面的基板保护层进行图形化刻蚀，在图形化区域内露出金属焊盘电极；在所述金属焊盘电极上生长晶格适配层；所述晶格适配层的晶格结构与所述LED的晶格结构相同。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种基于无机物的复合LED积层电路板的制造方法。
背景技术
在传统的半导体显示器产品发展到今天，配套的或是交叉行业的资源已经极大地丰富和完善。在传统的LED产品结构中，通常采用FR4电路板用来做LED电路基板。
但是，在传统电路板作为LED电路基板时，其材料的材质里存在的杂质，气孔，热应力，热膨胀等缺陷，都会造成致命的产品稳定性信赖性的隐患。而且在半导体显示器的分辨率提高到一定程度时(例如像素间距要求小于1MM时)无法实现加工。因此传统电路板是完全没法满足小尺寸、高精度的要求的。同时，后续与LED的接合工艺繁琐，一个LED电路基板承载的多个LED晶片间性能的一致性无法得到保障，可能会对最终产品的性能造成影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于无机物的复合LED积层电路板的制造方法，能够充分利用半导体显示器这类在同一产品个体里同时大规模使用同一类器件的产品特点，工艺简单稳定，尤其适用于要求小尺寸晶片间距的高分辨率的要求，通过该方法制备的晶格适配层结构为后续直接在LED积层电路板上生长LED晶片提供了可能。
本发明提供了一种基于无机物的复合LED积层电路板的制造方法，包括：
对SiC-Cu复合基板进行激光钻通孔加工；
对SiC-Cu复合基板的第一表面镀导电介质；
对SiC-Cu复合基板的第二表面镀导电介质；其中所述通孔由所述导电介质完全填充；
对所述SiC-Cu复合基板的第一表面的导电介质进行图形化刻蚀；
对所述SiC-Cu复合基板的第二表面的导电介质进行图形化刻蚀；
气相淀积SiO2，形成基板保护层；
对所述SiC-Cu复合基板的上表面的基板保护层进行图形化刻蚀，在图形化区域内露出导电介质；
在所述金属焊盘电极上生长晶格适配层；所述晶格适配层的晶格结构与所述LED的晶格结构相同。
优选的，在气相淀积SiO2，形成基板保护层之前，所述方法还包括以下步骤：
气相淀积SiC，形成图形化刻蚀区域的填充层及SiC-Cu复合基板的表面绝缘层；
对所述SiC-Cu复合基板的表面绝缘层进行图形化刻蚀，刻蚀至图形化区域内露出导电介质；
对SiC-Cu复合基板的整板镀导电介质；
对所述SiC-Cu复合基板的第一表面的导电介质进行图形化刻蚀；
对所述SiC-Cu复合基板的第二表面的导电介质进行图形化刻蚀。
进一步优选的，在气相淀积SiO2，形成基板保护层之前，上述步骤重复一次或多次。
优选的，在气相淀积SiO2之前，还包括表面清洗的步骤。
优选的，所述晶格适配层具体包括：SiC、Cr、Ni、Au、Ti、Sn、ZnO、As、Ga、Ge、In中的任意一种或多种。
优选的，所述积层电路板的顶层的基板保护层的厚度为10％～20％顶层的导电介质的厚度。
优选的，所述积层电路板的底层的基板保护层的厚度为10％～20％底层的导电介质的厚度。
进一步优选的，所述底层的图形化刻蚀的导电介质构成多个用于与外部芯片或电路进行电连接的接触电极。
优选的，所述第一表面为所述LED积层电路板的顶面，所述第二表面为所述LED积层电路板的底面。
优选的，所述第一表面为所述LED积层电路板的底面，所述第二表面为所述LED积层电路板的顶面。
本发明提供的基于无机物的复合LED积层电路板的制造方法，采用无机物SiC作为基板，在基板上制备导电层和绝缘层，并在最外导电层上制备晶格适配层，为后续直接在LED积层电路板上生长LED晶片提供了可能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于无机物的复合LED积层电路板的制造方法；
图2为本发明实施例提供的LED积层电路板的制造步骤示意图之一；
图3为本发明实施例提供的LED积层电路板的制造步骤示意图之二；
图4为本发明实施例提供的LED积层电路板的制造步骤示意图之三；
图5为本发明实施例提供的LED积层电路板的制造步骤示意图之四；
图6为本发明实施例提供的LED积层电路板的制造步骤示意图之五；
图7为本发明实施例提供的LED积层电路板的制造步骤示意图之六；
图8为本发明实施例提供的LED积层电路板的制造步骤示意图之七；
图9为本发明实施例提供的LED积层电路板的制造步骤示意图之八；
图10为本发明实施例提供的LED积层电路板的制造步骤示意图之九。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明的基于无机物的LED积层电路板的制造方法，主要用于LED显示屏，超小间距LED显示屏，超高密度LED显示屏，LED正发光电视，LED正发光监视器，LED视频墙，LED指示，LED特殊照明等领域的显示面板制造。
图1为本发明实施例提供的基于无机物的复合LED积层电路板的制造方法的程图。本发明的制造方法包括如下步骤：
步骤101，对SiC-Cu复合基板进行激光钻通孔加工；
具体的，对SiC-Cu复合基板，由顶面或是由底面，进行激光打孔(laser drilling)工艺加工。经过激光打孔，在SiC-Cu复合基板上形成图形化的多个通孔。
步骤102，对SiC-Cu复合基板的第一表面镀导电介质；
具体的，导电介质可以为包括铜在内的导电金属。导电金属可以采用电镀或其他方式布设于SiC-Cu复合基板的一侧表面。
步骤103，对SiC-Cu复合基板的第二表面镀导电介质；其中所述通孔由所述导电介质完全填充；
具体的，在经过第一表面的电镀处理后，进行去除保护层，双面修复填孔电镀沉积处理，对第二表面进行电镀。使SiC-Cu复合基板上的通孔由导电介质完全填充。因此SiC-Cu复合基板上下表面的导电介质通过通孔中的导电介质实现电连接。
步骤104，对SiC-Cu复合基板的第一表面的导电介质进行图形化刻蚀；
具体的，图形化刻蚀的步骤可以包括：
A、对SiC-Cu复合基板的第一表面进行贴膜；
B、根据预先设计好需要的图形，对SiC-Cu复合基板的第一表面进行对位和曝光；因为所贴的膜为感光膜，能够遇光固化，因此在曝光后，被曝光的部分在导电介质表面形成一层保护；
C、对SiC-Cu复合基板进行显影，去除掉未被固化的膜；
D、对贴有固化保护膜的SiC-Cu复合基板的第一表面进行刻蚀，将图形转移到基板的第一表面上；
E、最后进行褪膜处理，去掉固化保护膜。
步骤105，对SiC-Cu复合基板的第二表面的导电介质进行图形化刻蚀；
该步骤与上述步骤103的执行过程相同，只是针对SiC-Cu复合基板的第二表面进行。第一表面和第二表面分别为SiC-Cu复合基板的上、下表面。图形化刻蚀可以先对上表面进行，再对下表面进行，或者顺序也可以反过来。
在步骤104和105之前，还可以分别对即将被图形化刻蚀的表面进行预处理。在对第二表面图形化刻蚀之前，还可以对已经图形化刻蚀完成的第一表面进行保护处理，避免在第二表面图形化刻蚀的过程中造成第一表面图形化导电介质的损伤。
进一步的，基板底层图形化刻蚀的导电介质构成多个用于与外部芯片或电路进行电连接的接触电极。
步骤106，气相淀积SiO2，形成基板保护层；
具体的，气相淀积的SiO2淀积于SiC-Cu复合基板上、下表面；
基板保护层的淀积厚度可以根据需要自行设定，在本方案中优选为10％～20％顶层/底层的导电介质的厚度。
通常，在气相淀积SiO2之前，还会对基板进行表面清洗预处理。
步骤107，对所述SiC-Cu复合基板的上表面的基板保护层进行图形化刻蚀，在图形化区域内露出金属焊盘电极；
具体的，对SiC-Cu复合基板的上表面的SiO2基板保护层进行图形化刻蚀，露出顶层导电介质中作为金属焊盘电极的部分。金属焊盘电极用于与LED进行电性连接。
步骤108，在所述金属焊盘电极上生长晶格适配层；所述晶格适配层的晶格结构与所述LED的晶格结构相同。
具体的，晶格适配层的材质可以包括：SiC、Cr、Ni、Au、Ti、Sn、ZnO、As、Ga、Ge、In中的任意一种或多种。
上述步骤101-步骤108的制备方法提供了制备LED单层基板的方法，如果要制备多层基板，可以在上述步骤106之前执行以下步骤：
1)气相淀积SiC，形成图形化刻蚀区域的填充层及SiC-Cu复合基板的表面绝缘层；
2)对所述SiC-Cu复合基板的表面绝缘层进行图形化刻蚀，刻蚀至图形化区域内露出导电介质；
3)对SiC-Cu复合基板的整板镀导电介质；
4)对所述SiC-Cu复合基板的第一表面的导电介质进行图形化刻蚀；
5)对所述SiC-Cu复合基板的第二表面的导电介质进行图形化刻蚀。
上述步骤1)-5)可以根据需要的基板层数而多次重复执行。
本发明提供的基于无机物的LED积层电路板的制造方法，采用无机物SiC作为基板，在基板上制备导电层和绝缘层，并在最外导电层上制备晶格适配层，为后续直接在LED积层电路板上生长LED晶片提供了可能。
上述实施例中，对于基于无机物的LED积层电路板的制造方法进行了说明，下面结合图2至图10所示的LED积层电路板的制造步骤示意图，以一个具体的实例对本发明实施例提供的基于无机物的LED积层电路板的制造方法进行进一步的详细说明。
本实施例中，如图2所示，复合LED积层电路板的中心层为无机SiC-Cu1，厚度235μm，其中包括185μm铜基层和50μm的SiC层。热膨胀系数(CTE)＝6～8ppm/℃。
结合图3所示，对SiC-Cu复合基板进行进行激光钻通孔加工，钻孔11上下贯通所述SiC-Cu复合基板。
之后，再如图4所示，对SiC-Cu复合基板的第一表面镀导电介质2；对SiC-Cu复合基板的第二表面镀导电介质2；其中所述通孔11由所述导电介质
2完全填充；
具体的，导电介质2选用Cu，其中SiC-Cu复合基板上下表面的铜介质的厚度为30-35μm。
再如图5所示，对SiC-Cu复合基板的上、下表面的Cu介质2进行图形化刻蚀。之后采用气相淀积方法淀积SiC，形成图形化刻蚀区域的填充层12及SiC-Cu复合基板的表面绝缘层13。其中，填充层12的厚度与前一层铜介质2的厚度相同，为30-35μm，表面绝缘层13厚度为50um。
再如图6所示，对SiC-Cu复合基板的表面绝缘层13进行图形化刻蚀，刻蚀至图形化区域内露出导电介质。
之后再对SiC-Cu复合基板的整板镀导电介质Cu2，形成30-35μm厚度的导电层，并且完全填充上一步骤中表面绝缘层13图形化刻蚀形成的凹槽；之后对SiC-Cu复合基板的上、下表面最外层的Cu介质2进行图形化刻蚀。图形化刻蚀后的示意图如图7所示。
对基板进行表面清洗，并气相淀积5-10μm的SiO2，形成基板保护层3；具体如图8所示。
之后，如图9所示，对SiC-Cu复合基板的上表面的基板保护层3进行图形化刻蚀，在图形化区域内露出金属焊盘电极22。
最后，如图10所示，在金属焊盘电极22上生长晶格适配层5，所述晶格适配层5的晶格结构与所述LED的晶格结构相同。
通过上述步骤制备得到的基于无机物的LED积层电路板具有如下特征参数：
介电常数ε：9.66∽10.03
铜皮走线密度L/S：20∽50μm
焊盘密度：4000/(200X200)μm
孔径/焊盘径：30/50μm
绝缘电阻：106Ω.m
CTE：4.5ppm/℃
积层电路板厚度0.7～0.8mm
本实施例提供的示意图为基于无机物的4层LED积层电路板的制造过程，本发明实施例提供的基于无机物的复合LED积层电路板的制造方法，可以适用于单层至多层(不限于4层)的LED积层电路板。
本发明提供的基于无机物的复合LED积层电路板的制造方法，采用无机物SiC作为基板，在基板上制备导电层和绝缘层，并在最外导电层上制备晶格适配层，为后续直接在LED积层电路板上生长LED晶片提供了可能。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于无机物的复合LED积层电路板的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
对SiC-Cu复合基板进行激光钻通孔加工；
对SiC-Cu复合基板的第一表面镀导电介质；
对SiC-Cu复合基板的第二表面镀导电介质；其中所述通孔由所述导电介质完全填充；
对所述SiC-Cu复合基板的第一表面的导电介质进行图形化刻蚀；
对所述SiC-Cu复合基板的第二表面的导电介质进行图形化刻蚀；
气相淀积SiO2，形成基板保护层；
对所述SiC-Cu复合基板的上表面的基板保护层进行图形化刻蚀，在图形化区域内露出金属焊盘电极；
在所述金属焊盘电极上生长晶格适配层；所述晶格适配层的晶格结构与所述LED的晶格结构相同。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在气相淀积SiO2，形成基板保护层之前，所述方法还包括以下步骤：
气相淀积SiC，形成图形化刻蚀区域的填充层及SiC-Cu复合基板的表面绝缘层；
对所述SiC-Cu复合基板的表面绝缘层进行图形化刻蚀，刻蚀至图形化区域内露出导电介质；
对SiC-Cu复合基板的整板镀导电介质；
对所述SiC-Cu复合基板的第一表面的导电介质进行图形化刻蚀；
对所述SiC-Cu复合基板的第二表面的导电介质进行图形化刻蚀。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在气相淀积SiO2，形成基板保护层之前，所述权利要求2所述的步骤重复一次或多次。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在气相淀积SiO2之前，还包括表面清洗的步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶格适配层具体包括：SiC、Cr、Ni、Au、Ti、Sn、ZnO、As、Ga、Ge、In中的任意一种或多种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述积层电路板的顶层的基板保护层的厚度为10％～20％顶层的导电介质的厚度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述积层电路板的底层的基板保护层的厚度为10％～20％底层的导电介质的厚度。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一表面为所述LED积层电路板的顶面，所述第二表面为所述LED积层电路板的底面。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一表面为所述LED积层电路板的底面，所述第二表面为所述LED积层电路板的顶面。
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