CN110311030A - 一种实现全铜互连的led封装方法及led灯 - Google Patents
一种实现全铜互连的led封装方法及led灯 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110311030A CN110311030A CN201910654020.3A CN201910654020A CN110311030A CN 110311030 A CN110311030 A CN 110311030A CN 201910654020 A CN201910654020 A CN 201910654020A CN 110311030 A CN110311030 A CN 110311030A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper
- connection
- led
- substrate
- led chip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 title claims abstract description 17
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 64
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 61
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 61
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000005476 soldering Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 10
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 5
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 4
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 12
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 4
- 229910021205 NaH2PO2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 3
- 229910000366 copper(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 7
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910015363 Au—Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005030 aluminium foil Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
- H01L2933/0066—Processes relating to semiconductor body packages relating to arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种实现全铜互连的LED封装方法及LED灯，方法包括：制作纳米铜焊膏；使用刮刀涂布的技术涂抹所述糊状物，以产生均匀的铜糊状薄膜；通过浸渍工艺将铜糊状薄膜转移到LED芯片的铜柱上；将LED芯片的铜柱对准待封装的基板上；其中，所述基板设置有铜层；在甲酸气氛中，在无压力下以预定温度进行退火来实现LED芯片与基板的全铜结合。本发明采用纳米铜烧结互连工艺实现LED芯片与基板的全铜互连，一方面保证了连接的机械强度和粘接强度，另一方面使用铜材料相对于贵金属材料可大大节省成本，同时本发明的整个工艺可以在较低的温度下进行，降低了工艺成本。
Description
技术领域
本发明涉及LED技术领域，尤其涉及一种实现全铜互连的LED封装方法及LED灯。
背景技术
发光二极管(LED)是一种将电能直接转化为光能的半导体器件。LED因其工作电压低、光电转化效率高、响应速度快、使用寿命长等优点，已被广泛应用于指示灯、信号灯、显示屏、景观照明等领域。
由于LED在使用时，会产生大量的热量，因此散热是大功率LED封装的关键步骤。芯片键合材料作为LED芯片和基板之间的粘接材料，属于热能传递的第一个环节，其机械强度、粘接强度、耐热以及导热性能的好坏直接决定了LED器件的失效率、衰减率及可靠性。因此，开发具有高可靠性的芯片键合材料对于促进LED产业快速发展、推广和普及LED商用照明具有重要意义。
目前的键合材料主要采用固态Au-Au扩散键合或者Au-Sn共晶键合，且Au层的厚度至少需要1微米，而Au作为贵金属，会大幅度增加制造成本。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种实现全铜互连的LED封装方法，能减少制造的成本。
本发明实施例提供了一种实现全铜互连的LED封装方法，包括：
制作纳米铜焊膏；
使用刮刀涂布的技术涂抹所述纳米铜焊膏，以产生均匀的铜糊状薄膜；
通过浸渍工艺将铜糊状薄膜转移到LED芯片的铜柱上；
将LED芯片的铜柱对准待封装的基板上；其中，所述基板设置有铜层；
在甲酸气氛中，在无压力下以预定温度进行退火来实现LED芯片与基板的全铜结合。
优选地，所述制作纳米铜焊膏的步骤具体为：
将还原剂NaH2PO2溶解在二乙二醇溶液中，并采用超声搅拌1小时，得到还原剂溶液；
将所述还原剂溶液用滴定管滴加到由前驱体CuSO4和PVP组成的溶液中，在140度下搅拌反应进行1小时后，分管装入离心管中，经反复离心以及去离子水清洗3次后得到铜纳米颗粒；
将所述铜纳米颗粒经称量后放入离心管中，放入一定体积的水作为分散剂，得到含一定质量分数的纳米颗粒的液体；
将所述液体经超声处理10分钟后，加速蒸发去除部分溶液，得到纳米铜焊膏。
优选地，所述预定温度为160度。
优选地，所述基板上镀设有铜薄膜层。
优选地，由于铜纳米颗粒的表面积的数值远大于其体积的数值，因此在连接处促进了铜原子的扩散以形成金属接触。本发明实施例还提供了一种LED灯，其采用上述的实现全铜互连的LED封装方法封装形成。
本实施例中，采用纳米铜烧结互连工艺实现LED芯片与基板的全铜互连，一方面保证了连接的机械强度和粘接强度，另一方面使用铜材料相对于贵金属材料可大大节省成本，同时本发明的整个工艺可以在较低的温度下进行，降低了工艺成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，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的附图。
图1是本发明实施例提供的实现全铜互连的LED封装方法的流程示意图。
图2是形成均匀的铜糊状薄膜的示意图。
图3和图4是将铜糊状薄膜转移到LED芯片的铜柱的示意图。
图5是实现LED芯片与基板的全铜结合的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供了一种实现全铜互连的LED封装方法，包括：
S101，制作纳米铜焊膏。
在本实施例中，步骤S101具体包括：
首先，将还原剂NaH2PO2溶解在二乙二醇溶液中，并采用超声搅拌1小时，得到还原剂溶液。
然后，将所述还原剂溶液用滴定管滴加到由前驱体CuSO4和PVP组成的溶液中，在140度下搅拌反应进行1小时后，分管装入离心管中，经反复离心以及去离子水清洗3次后得到铜纳米颗粒。
接着，将所述铜纳米颗粒经称量后放入离心管中，放入一定体积的水作为分散剂，得到含一定质量分数的铜纳米颗粒的液体。
最后，将所述液体经超声处理10分钟以分散所述铜纳米颗粒后，加速蒸发去除部分溶液，得到纳米铜焊膏。
S102，使用刮刀涂布的技术涂抹所述糊状物，以产生均匀的铜糊状薄膜10。
请参阅图2，在本实施例中，例如可使用涂布刮刀来执行刮刀涂布的工艺。其中，涂布刮刀是一种长条形、刀口带一定的弧度，其可以在纸张、布匹、皮革、铝箔、塑料薄膜等材料涂上一层特定功能的胶、涂料或油墨等。
S103，通过浸渍工艺将铜糊状薄膜转移到LED芯片的铜柱上。
其中，浸渍法是将固体粉末或一定形状及尺寸的已成型的固体(载体或含主体的催化剂)浸泡在含有活性组分(主、助催化组分)的可溶性化合物溶液中，接触一定的时间后分离残液。这样，活性组分就以离子或化合物的形式附着在固体上。
请参阅图3及图4，在本实施例中，通过浸渍工艺即可以将铜糊状薄膜10转移到LED芯片20的铜柱11上。
S104，将LED芯片的铜柱对准待封装的基板上；其中，所述基板设置有铜层。
在本实施例中，所述基板30上设置有铜层，以实现全铜互连。
S105，在甲酸气氛中，在无压力下以预定温度进行退火来实现LED芯片与基板的全铜结合。
其中，优选地，所述预定温度为160度。
在本实施例中，由于铜纳米颗粒的表面积的数值远大于其体积的数值，因此在连接处促进了铜原子的扩散以形成金属接触。
本发明实施例还提供了一种LED灯，其采用上述的实现全铜互连的LED封装方法封装形成。
本实施例中，采用纳米铜烧结互连工艺实现LED芯片与基板的全铜互连，一方面保证了连接的机械强度和粘接强度，另一方面使用铜材料相对于贵金属材料可大大节省成本，同时本发明的整个工艺可以在较低的温度(160度)下进行，进一步降低了工艺成本。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种实现全铜互连的LED封装方法，其特征在于，包括：
制作纳米铜焊膏；
使用刮刀涂布的技术涂抹所述纳米铜焊膏，以产生均匀的铜糊状薄膜；
通过浸渍工艺将铜糊状薄膜转移到LED芯片的铜柱上；
将LED芯片的铜柱对准待封装的基板上；其中，所述基板设置有铜层；
在甲酸气氛中，在无压力下以预定温度进行退火来实现LED芯片与基板的全铜结合。
2.根据权利要求1所述的实现全铜互连的LED封装方法，其特征在于，所述制作纳米铜焊膏的步骤具体为：
将还原剂NaH2PO2溶解在二乙二醇溶液中，并采用超声搅拌1小时，得到还原剂溶液；
将所述还原剂溶液用滴定管滴加到由前驱体CuSO4和PVP组成的溶液中，在140度下搅拌反应进行1小时后，分管装入离心管中，经反复离心以及去离子水清洗3次后得到铜纳米颗粒；
将所述铜纳米颗粒经称量后放入离心管中，放入一定体积的水作为分散剂，得到含一定质量分数的纳米颗粒的液体；
将所述液体经超声处理10分钟后，加速蒸发去除部分溶液，得到纳米铜焊膏。
3.根据权利要求1所述的实现全铜互连的LED封装方法，其特征在于，所述预定温度为160度。
4.根据权利要求1所述的实现全铜互连的LED封装方法，其特征在于，所述基板上镀设有铜薄膜层。
5.根据权利要求3所述的实现全铜互连的LED封装方法，其特征在于，由于铜纳米颗粒的表面积的数值远大于其体积的数值，因此在连接处促进了铜原子的扩散以形成金属接触。
6.一种LED灯，其特征在于，采用如权利要求1至5任意一项的实现全铜互连的LED封装方法封装形成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910654020.3A CN110311030A (zh) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | 一种实现全铜互连的led封装方法及led灯 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910654020.3A CN110311030A (zh) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | 一种实现全铜互连的led封装方法及led灯 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110311030A true CN110311030A (zh) | 2019-10-08 |
Family
ID=68080715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910654020.3A Pending CN110311030A (zh) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | 一种实现全铜互连的led封装方法及led灯 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110311030A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115662946A (zh) * | 2022-11-03 | 2023-01-31 | 广东工业大学 | 一种超细节距全铜互连方法及超细节距全铜互连结构 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1652316A (zh) * | 2004-02-06 | 2005-08-10 | 三星电子株式会社 | 制造多层封装件的方法 |
| CN106205772A (zh) * | 2016-07-01 | 2016-12-07 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 铜基导电浆料及其制备与其在芯片封装铜铜键合中的应用 |
| CN109317859A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-02-12 | 复旦大学 | 纳米铜焊膏、其制备方法及铜-铜键合的方法 |
-
2019
- 2019-07-19 CN CN201910654020.3A patent/CN110311030A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1652316A (zh) * | 2004-02-06 | 2005-08-10 | 三星电子株式会社 | 制造多层封装件的方法 |
| CN106205772A (zh) * | 2016-07-01 | 2016-12-07 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 铜基导电浆料及其制备与其在芯片封装铜铜键合中的应用 |
| CN109317859A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-02-12 | 复旦大学 | 纳米铜焊膏、其制备方法及铜-铜键合的方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115662946A (zh) * | 2022-11-03 | 2023-01-31 | 广东工业大学 | 一种超细节距全铜互连方法及超细节距全铜互连结构 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI509630B (zh) | A method of manufacturing a conductive material, a conductive material obtained by the method, an electronic device containing the conductive material, and a light-emitting device | |
| CN101356633B (zh) | 半导体裸片的封装方法以及通过该方法形成的裸片封装 | |
| CN104039914A (zh) | 各向异性导电粘接剂及其制造方法、发光装置及其制造方法 | |
| JP5860289B2 (ja) | Ｌｅｄ装置の製造方法 | |
| US10847691B2 (en) | LED flip chip structures with extended contact pads formed by sintering silver | |
| CN104272446A (zh) | 电子部件封装体及其制造方法 | |
| JP2011040715A (ja) | Ｌｅｄ実装基板およびその製造方法 | |
| CN104465541A (zh) | 芯片封装结构及其制作方法 | |
| CN106457404A (zh) | 用于制造金属粉末的方法 | |
| CN104520398A (zh) | 各向异性导电粘合剂及连接结构体 | |
| CN110060973B (zh) | 一种纳米金属膜模块制备方法及其基板制备方法 | |
| CN102683555A (zh) | 发光二极管封装结构及封装方法 | |
| CN102598324A (zh) | 发光元件搭载用基板及其制造方法 | |
| CN108770220B (zh) | 一种电路制备方法 | |
| CN110473853A (zh) | 一种dfn器件的封装结构、无引线框架载体及dfn器件的封装方法 | |
| CN110311030A (zh) | 一种实现全铜互连的led封装方法及led灯 | |
| CN109967747A (zh) | 一种多层金属膜及其制备方法 | |
| CN113299814A (zh) | Led陶瓷封装基板及其制备方法 | |
| CN116153896A (zh) | 一种钢片可剥离式框架载板及其制备方法 | |
| CN102850091B (zh) | 一种陶瓷表面选择性金属化方法和一种陶瓷 | |
| CN111916435A (zh) | 一种倒装led封装器件及其制备方法和应用 | |
| JP5827461B2 (ja) | 導電性接合材とそれを用いた接合体、及びその接合体の製造方法 | |
| KR20190085349A (ko) | 엘이디 다이 본딩용 접착제 조성물 | |
| JP2009302160A (ja) | 半導体装置製造方法および半導体装置 | |
| CN207909874U (zh) | 一种倒装自整流360°发光led |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191008 |