CN112382644A - 一种micro LED芯片的光疗仪治疗头的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种micro LED芯片的光疗仪治疗头的制备方法，包括以下步骤：a)在蓝宝石衬底上依次沉积牺牲层和外延层，得到层结构；b)将步骤a)得到的层结构进行图形化，并根据图形化要求剥离外延层，得到剥离好外延层的结构；c)将步骤b)得到的剥离好外延层的结构进行芯片制作并将其与线路板连接，再将蓝宝石衬底分离，得到固定在电路板上的芯片；d)将步骤c)得到的固定在电路板上的芯片封装，得到micro LED芯片的光疗仪治疗头。与现有技术相比，本发明提供的制备方法解决了目前micro LED芯片巨量转移困难的问题，效率高；同时省去了光疗仪复杂的匀光结构，提高光疗仪光照剂量的均匀度，减薄了光疗仪的厚度。

Description

一种micro LED芯片的光疗仪治疗头的制备方法
技术领域
本发明涉及LED及光医疗器械技术领域，更具体地说，是涉及一种micro LED芯片的光疗仪治疗头的制备方法。
背景技术
光疗作为一种治疗疾病的手段可追溯到1903年，丹麦科学家芬森因发明紫外线光疗法治疗皮肤病获得诺贝尔生理学或医学奖。由于当时的光疗受到光源的限制，很难满足治疗的要求，因而没有得到广泛推广。
LED光源作为新一代的照明产品，具有低能耗、省电、使用寿命长、体积小、反应快等特点，被逐渐利用在光疗仪产品上。但是，LED芯片随着技术迭代，尺寸越来越小，亮度越来越高，使得LED光源所发出的光线并非均匀的分散照射于皮肤上，长期使用，会导致光照剂量分布不均匀，影响光疗仪的治疗效果。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种micro LED芯片的光疗仪治疗头的制备方法，本发明提供的制备方法解决了目前micro LED芯片巨量转移困难的问题，同时省去了光疗仪复杂的匀光结构，提高光疗仪光照剂量的均匀度，减薄了光疗仪的厚度。
本发明提供了一种micro LED芯片的光疗仪治疗头的制备方法，包括以下步骤：
a)在蓝宝石衬底上依次沉积牺牲层和外延层，得到层结构；
b)将步骤a)得到的层结构进行图形化，并根据图形化要求剥离外延层，得到剥离好外延层的结构；
c)将步骤b)得到的剥离好外延层的结构进行芯片制作并将其与线路板连接，再将蓝宝石衬底分离，得到固定在电路板上的芯片；
d)将步骤c)得到的固定在电路板上的芯片封装，得到micro LED芯片的光疗仪治疗头。
优选的，步骤a)中所述沉积的过程采用MOCVD设备、MBE设备或 PECVD设备。
优选的，步骤a)中所述牺牲层为GaN牺牲层；
所述外延层包括nGaN层、InGaN量子阱层和pGaN层中的一种或多种。
优选的，步骤b)中所述图形化的过程采用菲林版；所述菲林版漏出的部分是需要和衬底分离的外延层部分，所述菲林版遮住的部分是不需要和衬底分离的外延层部分。
优选的，步骤b)中所述剥离外延层的方式为激光扫描辐照；所述激光扫描辐照所用的设备为紫外激光器。
优选的，所述紫外激光器进行激光扫描辐照的波长为248nm～450nm，能量密度为200mJ/cm2～5000mJ/cm2。
优选的，所述激光扫描辐照的过程具体为：
在紫外激光器作用下，紫外光透过蓝宝石衬底，辐照需要剥离的外延层，使蓝宝石衬底和需要剥离的外延层部分发生分离，不需要剥离的外延层部分留下，得到剥离好外延层的结构。
优选的，步骤c)中所述芯片制作并将其与线路板连接的过程具体为：
将剥离好外延层的结构蒸镀上电极，得到芯片；然后使用锡膏或银胶，将芯片的电极与线路板连接。
优选的，步骤c)中所述将蓝宝石衬底分离的方式为激光扫描辐照；所述激光扫描辐照所用的设备为紫外激光器。
本发明提供了一种micro LED芯片的光疗仪治疗头的制备方法，包括以下步骤：a)在蓝宝石衬底上依次沉积牺牲层和外延层，得到层结构；b)将步骤a)得到的层结构进行图形化，并根据图形化要求剥离外延层，得到剥离好外延层的结构；c)将步骤b)得到的剥离好外延层的结构进行芯片制作并将其与线路板连接，再将蓝宝石衬底分离，得到固定在电路板上的芯片；d) 将步骤c)得到的固定在电路板上的芯片封装，得到micro LED芯片的光疗仪治疗头。与现有技术相比，本发明提供的制备方法解决了目前micro LED芯片巨量转移困难的问题，效率高；同时省去了光疗仪复杂的匀光结构，提高光疗仪光照剂量的均匀度，减薄了光疗仪的厚度。实验结果表明，本发明提供的制备方法得到的产品能够提高光疗仪光照剂量的均匀度在8％左右，并且不需要匀光结构，减薄了光疗仪的厚度(即匀光结构的厚度)。
此外，本发明提供的制备方法工艺简单、易操作，条件温和易控，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的沉积有外延层的蓝宝石衬底的层结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的剥离好外延层的结构的示意图；
图3为本发明实施例1提供的芯片的电极与对应的柔性基板的pad相连接的结构示意图；
图4为本发明实施例1提供的将蓝宝石衬底与外延层分离后的结构的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明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。
本发明提供了一种micro LED芯片的光疗仪治疗头的制备方法，包括以下步骤：
a)在蓝宝石衬底上依次沉积牺牲层和外延层，得到层结构；
b)将步骤a)得到的层结构进行图形化，并根据图形化要求剥离外延层，得到剥离好外延层的结构；
c)将步骤b)得到的剥离好外延层的结构进行芯片制作并将其与线路板连接，再将蓝宝石衬底分离，得到固定在电路板上的芯片；
d)将步骤c)得到的固定在电路板上的芯片封装，得到micro LED芯片的光疗仪治疗头。
本发明首先在蓝宝石衬底上依次沉积牺牲层和外延层，得到层结构。在本发明中，所述沉积的过程优选采用MOCVD设备、MBE设备或PECVD设备，更优选为MOCVD设备。本发明对所述沉积的过程没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的LED的常规外延技术即可。
在本发明中，所述牺牲层优选为GaN牺牲层；所述外延层优选包括nGaN 层、InGaN量子阱层和pGaN层中的一种或多种，更优选为由nGaN层，InGaN 量子阱层，pGaN层组成的外延层。
在本发明中，所述依次沉积牺牲层和外延层后，优选还包括：
将得到的产物冷却至室温，得到层结构。
得到所述层结构后，本发明将得到的层结构进行图形化，并根据图形化要求剥离外延层，得到剥离好外延层的结构。在本发明中，所述图形化的过程优选采用菲林版；所述菲林版漏出的部分是需要和衬底分离的外延层部分，所述菲林版遮住的部分是不需要和衬底分离的外延层部分。在此基础上，本发明所述的图形化可根据设计需求进行，即图形化要求。
在本发明中，所述剥离外延层的方式优选为激光扫描辐照；所述激光扫描辐照所用的设备优选为紫外激光器。在本发明中，所述紫外激光器进行激光扫描辐照的波长优选为248nm～450nm，更优选为270nm～275nm；所述紫外激光器进行激光扫描辐照的能量密度优选为200mJ/cm2～5000mJ/cm2，更优选为4000mJ/cm2。
在本发明中，所述激光扫描辐照的过程优选具体为：
在紫外激光器作用下，紫外光透过蓝宝石衬底，辐照需要剥离的外延层，使蓝宝石衬底和需要剥离的外延层部分发生分离，不需要剥离的外延层部分留下，得到剥离好外延层的结构。在此基础上，实现根据图形化要求剥离外延层。
得到所述剥离好外延层的结构后，本发明将得到的剥离好外延层的结构进行芯片制作并将其与线路板连接，再将蓝宝石衬底分离，得到固定在电路板上的芯片。在本发明中，所述芯片制作并将其与线路板连接的过程优选具体为：
将剥离好外延层的结构蒸镀上电极，得到芯片；然后使用锡膏或银胶，将芯片的电极与线路板连接；
更优选为：
将剥离好外延层的结构蒸镀上电极，得到芯片；然后使用锡膏，将芯片的电极与线路板连接。本发明对所述蒸镀的方式没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的在外延层上蒸镀电极得到芯片的技术方案即可。
在本发明中，所述将蓝宝石衬底分离的方式优选为激光扫描辐照；所述激光扫描辐照所用的设备优选为紫外激光器。在本发明中，所述将蓝宝石衬底分离的方式与上述技术方案中所述剥离外延层的方式相同，在此不再赘述。
得到所述固定在电路板上的芯片后，本发明将得到的固定在电路板上的芯片封装，得到micro LED芯片的光疗仪治疗头。在本发明中，所述封装的目的是对芯片进行保护。此外，本发明根据产品最终要求，还可以进行本领域技术人员熟知的成品前处理，得到micro LED芯片的光疗仪治疗头。
本发明提供的制备方法工艺简单、易操作，条件温和易控，具有广阔的应用前景。
本发明提供了一种micro LED芯片的光疗仪治疗头的制备方法，包括以下步骤：a)在蓝宝石衬底上依次沉积牺牲层和外延层，得到层结构；b)将步骤a)得到的层结构进行图形化，并根据图形化要求剥离外延层，得到剥离好外延层的结构；c)将步骤b)得到的剥离好外延层的结构进行芯片制作并将其与线路板连接，再将蓝宝石衬底分离，得到固定在电路板上的芯片；d) 将步骤c)得到的固定在电路板上的芯片封装，得到micro LED芯片的光疗仪治疗头。与现有技术相比，本发明提供的制备方法解决了目前micro LED芯片巨量转移困难的问题，效率高；同时省去了光疗仪复杂的匀光结构，提高光疗仪光照剂量的均匀度，减薄了光疗仪的厚度。实验结果表明，本发明提供的制备方法得到的产品能够提高光疗仪光照剂量的均匀度在8％左右，并且不需要匀光结构，减薄了光疗仪的厚度(即匀光结构的厚度)。
此外，本发明提供的制备方法工艺简单、易操作，条件温和易控，具有广阔的应用前景。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
(1)使用MOCVD设备，在蓝宝石衬底上依次沉积GaN牺牲层，nGaN层， InGaN量子阱层，pGaN层形成外延层，冷却到室温后，从设备中取出，得到图1所示层结构；
(2)将沉积有外延层的蓝宝石衬底，按照电路设计需求采用菲林版进行图形化，一部分(菲林版漏出的部分)是需要和衬底分离的，另一部分(菲林版遮住的部分)是不需要和衬底分离的；然后采用激光扫描辐照技术，在 275nm波长的紫外激光器(能量密度为4000mJ/cm2)作用下，紫外光透过蓝宝石衬底，辐照需要剥离的GaN外延层，使蓝宝石和需要剥离的外延层部分发生分离，暂时不需要剥离的部分留下，得到图2所示剥离好外延层的结构；
(3)将剥离好的外延层，蒸镀上电极，进行芯片制作；然后使用锡膏，将芯片的电极与对应的柔性基板的pad相连接，得到图3所示结构；
(4)再次采用上述激光扫描辐射技术，将蓝宝石衬底与外延层分离，得到图4所示结构；最后进行之后的芯片封装等工序，得到micro LED芯片的光疗仪治疗头。
经检测，本发明实施例1提供的产品均匀度高于95％，厚度为1μm。
对比例
(1)使用MOCVD设备，在蓝宝石衬底上依次沉积GaN牺牲层，nGaN层， InGaN量子阱层，pGaN层形成外延层，冷却到室温后，从设备中取出，得到图1所示层结构；
(2)经过蒸镀电极，图形光刻，剥离，研磨，切割工艺得到常规LED芯片；
(3)经过固晶、焊线工艺，将LED芯片与基板相连接。
经检测，对比例提供的产品均匀度为不高于90％，厚度为高于150μm。
综上所述，本发明提供的制备方法解决了目前micro LED芯片巨量转移困难的问题：常规的micro LED贴片技术需要把芯片一颗一颗摆在线路板的对应位置，因此效率低，而本发明提供的制备方法相当于把芯片形成了模块，整个模块摆在线路板上，因此效率高；同时省去了光疗仪复杂的匀光结构，提高光疗仪光照剂量的均匀度在8％左右，并且不需要匀光结构，减薄了光疗仪的厚度(即匀光结构的厚度)。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种micro LED芯片的光疗仪治疗头的制备方法，包括以下步骤：
a)在蓝宝石衬底上依次沉积牺牲层和外延层，得到层结构；
b)将步骤a)得到的层结构进行图形化，并根据图形化要求剥离外延层，得到剥离好外延层的结构；
c)将步骤b)得到的剥离好外延层的结构进行芯片制作并将其与线路板连接，再将蓝宝石衬底分离，得到固定在电路板上的芯片；
d)将步骤c)得到的固定在电路板上的芯片封装，得到micro LED芯片的光疗仪治疗头。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述沉积的过程采用MOCVD设备、MBE设备或PECVD设备。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述牺牲层为GaN牺牲层；
所述外延层包括nGaN层、InGaN量子阱层和pGaN层中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述图形化的过程采用菲林版；所述菲林版漏出的部分是需要和衬底分离的外延层部分，所述菲林版遮住的部分是不需要和衬底分离的外延层部分。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述剥离外延层的方式为激光扫描辐照；所述激光扫描辐照所用的设备为紫外激光器。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述紫外激光器进行激光扫描辐照的波长为248nm～450nm，能量密度为200mJ/cm2～5000mJ/cm2。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述激光扫描辐照的过程具体为：
在紫外激光器作用下，紫外光透过蓝宝石衬底，辐照需要剥离的外延层，使蓝宝石衬底和需要剥离的外延层部分发生分离，不需要剥离的外延层部分留下，得到剥离好外延层的结构。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤c)中所述芯片制作并将其与线路板连接的过程具体为：
将剥离好外延层的结构蒸镀上电极，得到芯片；然后使用锡膏或银胶，将芯片的电极与线路板连接。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤c)中所述将蓝宝石衬底分离的方式为激光扫描辐照；所述激光扫描辐照所用的设备为紫外激光器。
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