CN113299814A - Led陶瓷封装基板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种LED陶瓷封装基板,包括:陶瓷基板,具有内焊盘;第一金属镀层,覆盖于所述陶瓷基板的LED芯片安装侧,且与所述内焊盘连接,所述第一金属镀层用于连接所述LED芯片并为所述LED芯片供电;以及第二金属镀层,覆盖于所述第一金属镀层上,所述第二金属镀层用于反射所述LED芯片发出的光。可实现能提供高稳定性的强光反射,提供了LED与基板之间的电学接触;可提供稳定的电互连的陶瓷基板,提高了与LED芯片良好的电连接的同时提高光提取效率。本公开还提供了一种用于制备LED陶瓷封装基板的LED陶瓷封装基板制备方法。
Description
技术领域
本公开涉及半导体封装技术领域,尤其涉及一种LED陶瓷封装基板及其制备方法。
背景技术
发光二极管(LED)的封装技术极大的制约着其光提取效率。比如,常在商业LED陶瓷封装基板中使用的表面镀Au层只有极低的反射率,导致使用镀镀Au基板对LED进行封装时,大部分的光都被基板表面镀层所吸收,这将极大的影响封装器件的光提取。使用镀Ag层的LED陶瓷封装基板则由于Ag在空气中易氧化而具有较差的寿命,且Ag金属在紫外波段具有比Au更低的反射率。而Al是常见金属中在紫外波段反射率最高的一种,在整个紫外-可见光波段反射率始终超过80%,且在空气中会迅速形成致密氧化膜,可以防止其进一步氧化劣化,是作为镀层金属的理想材料。但Al金属直接用于基板镀层却无法与LED建立理想的电互连。通过设计陶瓷基板的高反射金属镀层,得到了既能提供高稳定性的强光反射,又能提供稳定的电互连的陶瓷基板。
发明内容
(一)要解决的技术问题
基于上述问题,本公开提供了一种LED陶瓷封装基板及其制备方法,以缓解现有技术中反射效率低等技术问题。
(二)技术方案
本公开提供了一种LED陶瓷封装基板,包括:
陶瓷基板,具有内焊盘;
第一金属镀层,覆盖于所述陶瓷基板的LED芯片安装侧,且与所述内焊盘连接,所述第一金属镀层用于连接所述LED芯片并为所述LED芯片供电;以及
第二金属镀层,覆盖于所述第一金属镀层上,所述第二金属镀层用于反射所述LED芯片发出的光。
在本公开实施例中,所述陶瓷基板包括:
陶瓷外壳;以及
金属电路,镶嵌设置于所述陶瓷外壳;
所述金属电路在所述LED芯片安装侧,形成所述内焊盘;
所述金属电路在所述LED芯片安装侧的对侧,形成能够与外部电路链接的外焊盘。
在本公开实施例中,所述第一金属镀层包括:
正极镀层,用于连接所述LED芯片的正电极;以及
负极镀层,用于连接所述LED芯片的负电极。
在本公开实施例中,所述LED芯片通过锡焊或共晶的方式键合与所述第一金属镀层。
在本公开实施例中,所述正电极通过锡焊或共晶的方式键合于所述正极镀层,所述负电极通过金线键合于所述负极镀层。
在本公开实施例中,所述第二金属镀层设置有窗口,所述窗口用于暴露出与所述LED芯片连接的所述第一金属镀层。
在本公开实施例中,所述的LED陶瓷封装基板,还包括:
围坝,固定设置于所述陶瓷基板上,且包围所述LED芯片。
在本公开实施例中,所述陶瓷基板类型为共烧陶瓷基板、直接键合铜陶瓷基板或直接镀铜陶瓷基板中一种。
在本公开实施例中,所述第二金属镀层为厚度为0.1μm到1μm的金属Al。
本公开还提供了一种用于制备上述任一LED陶瓷封装基板的陶瓷封装基板制备方法,包括:
操作S1:将准备好的附有Cu焊盘和电路的陶瓷基板分别置于丙酮、乙醇、去离子水中水浴加热清洗各15分钟;
操作S2:在陶瓷基板的内焊盘上进行涂胶、光刻、显影,通过电子束蒸发沉积得到第一金属镀层,在丙酮、乙醇中水浴加热清洗去胶;
操作S3:在第一金属镀层上进行涂胶、光刻、显影,通过电子束蒸发沉积得到图形化的第二金属镀层,在丙酮、乙醇中水浴加热清洗去胶;以及
操作S4:划裂完成操作S3的陶瓷基板,得到单颗陶瓷封装基板。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出,本公开LED陶瓷封装基板及其制备方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分:
(1)可实现能提供高稳定性的强光反射,提供了LED与基板之间的电学接触;以及
(2)可提供稳定的电互连的陶瓷基板,提高了与LED芯片良好的电连接的同时提高光提取效率。
附图说明
图1为本公开实施例LED陶瓷封装基板的俯视示意图。
图2为本公开实施例LED陶瓷封装基板的一实施例的截面示意图。
图3为本公开实施例LED陶瓷封装基板的另一实施例的截面示意图。
图4为本公开实施例陶瓷封装基板制备方法的方法流程图。
【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
1 陶瓷基板
11 陶瓷外壳
12 金属电路
2 第一金属镀层
3 第二金属镀层
31、32 窗口
4 围坝
5 LED芯片
6 金线
具体实施方式
本公开提供了一种LED陶瓷封装基板,所述LED陶瓷封装基板,通过设计陶瓷基板的高反射金属镀层,得到了既能提供高稳定性的强光反射,又能提供稳定的电互连的陶瓷基板,陶瓷基板的上表面焊盘上镀有双层金属层,上层金属层中心部分留有一个略大于芯片尺寸的窗口,使下层金属层可以从窗口中暴露出来,进行封装时,LED芯片5通过窗口键合在第一金属镀层上,可克服现有的基板的主要缺点和不足之处。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本公开进一步详细说明。
在本公开实施例中,提供一种LED陶瓷封装基板,如图1至3所示,所述LED陶瓷封装基板,包括:
陶瓷基板1,具有内焊盘;
第一金属镀层2,覆盖于所述陶瓷基板1的LED芯片5安装侧,且与所述内焊盘连接,所述第一金属镀层2用于连接所述LED芯片5;以及
第二金属镀层3,覆盖于所述第一金属镀层2上,所述第二金属镀层3用于反射所述LED芯片5发出的光。
在本公开实施例中,所述陶瓷基板1包括:
陶瓷外壳11;以及
金属电路12,镶嵌设置于所述陶瓷外壳11;
所述金属电路12在所述LED芯片5安装侧,形成所述内焊盘;
所述金属电路12在所述LED芯片5安装侧的对侧,形成能够与外部链接的外焊盘。
在本公开实施例中,所述第一金属镀层2包括:
正极镀层,用于连接所述LED芯片5的正电极;以及
负极镀层,用于连接所述LED芯片5的负电极。
在本公开实施例中,所述LED芯片5通过锡焊或共晶的方式键合与所述第一金属镀层2。
在本公开实施例中,所述正电极通过锡焊或共晶的方式键合于所述正极镀层,所述负电极通过金线6键合于所述负极镀层。
在本公开实施例中,所述第二金属镀层3设置有窗口,所述窗口用于暴露出与所述LED芯片5连接的所述第一金属镀层2。
在本公开实施例中,所述的LED陶瓷封装基板,还包括:
围坝4,固定设置于所述陶瓷基板1上,且包围所述LED芯片5。
在本公开实施例中,所述陶瓷基板1类型为共烧陶瓷基板、直接键合铜陶瓷基板或直接镀铜陶瓷基板中一种。
在本公开实施例中,所述第二金属镀层3为厚度为0.1μm到1μm的金属Al。
具体地,LED陶瓷封装基板,其包括:陶瓷基板1,该基板类型为共烧陶瓷基板、直接键合铜(DBC)陶瓷基板或直接镀铜(DPC)陶瓷基板,尺寸为任意尺寸。该陶瓷基板1采用Al2O3或AlN材料。该陶瓷基板1内部上下表面有金属电路12,电路在表面形成内焊盘及外焊盘,内部电路连接内焊盘及外焊盘,内焊盘、外焊盘及内部通路使用金属Cu材料。
在本公开实施例中,覆盖所述焊盘12的第一金属镀层2,该第一金属镀层2为Ni/Au、Ni/Ag或Ni金属材料,厚度为0.05到0.5μm。
在本公开实施例中,局部覆盖所述第一金属镀层2的第二金属镀层3,该第二金属镀层3为Al金属材料,厚度为0.1到1μm,其中心部分留有一个窗口31,该窗口31中暴露出所述第一金属镀层2。
在本公开实施例中,LED芯片5为紫外或可见光LED芯片,该LED芯片5的尺寸不大于所述上层金属层3中心部分窗口31的尺寸。所述LED芯片5封装形式为倒装、正装或垂直结构,其通过锡焊、共晶或金线6的方式键合在所述第一金属镀层3中心部分窗口31中暴露出的所述第一金属镀层2之上。
本公开还提供了一种用于制备上述任一LED陶瓷封装基板的LED陶瓷封装基板制备方法,如图4所示,包括:
操作S1:将准备好的附有Cu焊盘和电路的陶瓷基板分别置于丙酮、乙醇、去离子水中水浴加热清洗各15分钟;
操作S2:在陶瓷基板的内焊盘上进行涂胶、光刻、显影,通过电子束蒸发沉积得到第一金属镀层,在丙酮、乙醇中水浴加热清洗去胶;
操作S3:在第一金属镀层上进行涂胶、光刻、显影,通过电子束蒸发沉积得到图形化的第二金属镀层,在丙酮、乙醇中水浴加热清洗去胶;以及
操作S4:划裂完成操作S3的陶瓷基板,得到单颗陶瓷封装基板。
实施例一:
如图2所示,本发明第一实施方式提供的LED陶瓷封装基板及LED封装结构,其包括陶瓷封装基板的陶瓷外壳11,金属电路12,所述金属电路包括Cu电路、内焊盘及外焊盘,覆盖所述内焊盘的第一金属镀层2,局部覆盖所述第一金属镀层2的第二金属镀层3,围坝4及倒装LED芯片5。
所述陶瓷外壳11采用Al2O3或AlN材料,所述Cu电路12在所述陶瓷外壳11的上下表面形成内焊盘及外焊盘。所述第一金属镀层2为Ni/Au、Ni/Ag或Ni金属材料,厚度为0.05到0.5μm。所述第二金属镀层3为Al金属材料,厚度为0.1到1μm,其中心部分留有一个窗口31,该窗口31中暴露出所述第一金属镀层2。所述围坝4使用焊接或粘接固定在所述陶瓷基板11上,围坝4位金属围坝,材料为Au、Al或合金材料。所述LED芯片5为倒装芯片,该LED芯片5为紫外或可见光LED芯片,该LED芯片5尺寸不大于所述上层金属层3中心部分窗口31的尺寸。
所述LED芯片5通过锡焊或共晶的方式键合在所述上层金属层3中心部分窗口31中暴露出的所述第一金属镀层2之上,所述LED芯片5的正负电极分别键合在所述第一金属镀层2的正极镀层和负极镀层。
实施例二:
如图3所示,本发明第二实施方式提供的LED陶瓷封装基板及LED封装结构,其包括陶瓷封装基板的陶瓷外壳11,Cu电路及焊盘12,覆盖所述焊盘12的下层金属层2,局部覆盖所述下层金属层2的上层金属层3,金属围坝4、垂直结构LED芯片5及金线6。
在本公开实施例中,所述陶瓷基板11采用Al2O3或AlN材料,金属电路12,所述金属电路包括Cu电路、内焊盘及外焊盘。所述第一金属镀层2为Ni/Au、Ni/Ag或Ni金属材料,厚度为0.05到0.5μm。所述第二金属镀层3为Al金属材料,厚度为0.1到1μm,其正电极中心部分留有一个窗口31,其负电极中心部分留有一个窗口32,所述窗口31、32中均暴露出所述第一金属镀层2。所述围坝4使用焊接或粘接固定在所述陶瓷外壳11上,围坝4为金属围坝,材料为Au、Al或合金材料。所述LED芯片5为垂直结构芯片,该LED芯片5为紫外或可见光LED芯片,该LED芯片5的正电极尺寸不大于所述上层金属层3中心部分窗口31的尺寸。
在本公开实施例中,所述LED芯片5的正电极通过锡焊或共晶的方式键合在所述第二金属镀层3正电极中心部分窗口31中暴露出的所述第一金属镀层2之上,所述LED芯片5的负电极通过金线6键合在所述第二金属镀层3负电极中心部分窗口32中暴露出的所述第一金属镀层2之上。
在本公开实施例中,所述LED芯片封装形式为倒装、正装或垂直结构,其通过锡焊、共晶或金线的方式键合在所述第二金属镀层3中心部分窗口中暴露出的所述第一金属镀层2之上。
至此,已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是,在附图或说明书正文中,未绘示或描述的实现方式,均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式,并未进行详细说明。此外,上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式,本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
依据以上描述,本领域技术人员应当对本公开LED陶瓷封装基板有了清楚的认识。
综上所述,本公开提供了一种LED陶瓷封装基板,所述LED陶瓷封装基板,通过设计陶瓷基板的高反射金属镀层,得到了既能提供高稳定性的强光反射,又能提供稳定的电互连的陶瓷基板,陶瓷基板的上表面焊盘上镀有双层金属层,上层金属层中心部分留有一个略大于芯片尺寸的窗口,使下层金属层可以从窗口中暴露出来,进行封装时,LED芯片通过窗口键合在第一金属镀层上,可提供稳定的电互连的陶瓷基板,提高了与LED芯片良好的电连接的同时提高光提取效率。
还需要说明的是,实施例中提到的方向用语,例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等,仅是参考附图的方向,并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图,相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时,将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例,而仅示意本公开实施例的内容。另外,在权利要求中,不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
除非有所知名为相反之意,本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值,能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言,所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字,应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下,其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10%的变化、在一些实施例中±5%的变化、在一些实施例中±1%的变化、在一些实施例中±0.5%的变化。
再者,单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词,以修饰相应的元件,其本身并不意味着该元件有任何的序数,也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序,该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
此外,除非特别描述或必须依序发生的步骤,上述步骤的顺序并无限制于以上所列,且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑,彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用,即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
本领域那些技术人员可以理解,可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件,以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外,可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述,本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。并且,在列举了若干装置的单元权利要求中,这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。
类似地,应当理解,为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个,在上面对本公开的示例性实施例的描述中,本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而,并不应将该公开的方法解释成反映如下意图:即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说,如下面的权利要求书所反映的那样,公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此,遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式,其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例,对本公开的目的、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,以上所述仅为本公开的具体实施例而已,并不用于限制本公开,凡在本公开的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种LED陶瓷封装基板,包括:
陶瓷基板,具有内焊盘;
第一金属镀层,覆盖于所述陶瓷基板的LED芯片安装侧,且与所述内焊盘连接,所述第一金属镀层用于连接所述LED芯片并为所述LED芯片供电;以及
第二金属镀层,覆盖于所述第一金属镀层上,所述第二金属镀层用于反射所述LED芯片发出的光。
2.根据权利要求1所述的LED陶瓷封装基板,其中,所述陶瓷基板包括:
陶瓷外壳;以及
金属电路,镶嵌设置于所述陶瓷外壳;
所述金属电路在所述LED芯片安装侧,形成所述内焊盘;
所述金属电路在所述LED芯片安装侧的对侧,形成能够与外部电路链接的外焊盘。
3.根据权利要求1所述的LED陶瓷封装基板,其中,所述第一金属镀层包括:
正极镀层,用于连接所述LED芯片的正电极;以及
负极镀层,用于连接所述LED芯片的负电极。
4.根据权利要求3所述的LED陶瓷封装基板,其中,所述LED芯片通过锡焊或共晶的方式键合与所述第一金属镀层。
5.根据权利要求3所述的LED陶瓷封装基板,其中,所述正电极通过锡焊或共晶的方式键合于所述正极镀层,所述负电极通过金线键合于所述负极镀层。
6.根据权利要求1所述的LED陶瓷封装基板,其中,所述第二金属镀层设置有窗口,所述窗口用于暴露出与所述LED芯片连接的所述第一金属镀层。
7.根据权利要求1所述的LED陶瓷封装基板,还包括:
围坝,固定设置于所述陶瓷基板上,且包围所述LED芯片。
8.根据权利要求1所述的LED陶瓷封装基板,其中,所述陶瓷基板类型为共烧陶瓷基板、直接键合铜陶瓷基板或直接镀铜陶瓷基板中一种。
9.根据权利要求1所述的LED陶瓷封装基板,其中,所述第二金属镀层为厚度为0.1μm到1μm的金属Al。
10.一种用于制备权利要求1至9任一LED陶瓷封装基板的LED陶瓷封装基板制备方法,包括:
操作S1:将准备好的附有Cu焊盘和电路的陶瓷基板分别置于丙酮、乙醇、去离子水中水浴加热清洗各15分钟;
操作S2:在陶瓷基板的内焊盘上进行涂胶、光刻、显影,通过电子束蒸发沉积得到第一金属镀层,在丙酮、乙醇中水浴加热清洗去胶;
操作S3:在第一金属镀层上进行涂胶、光刻、显影,通过电子束蒸发沉积得到图形化的第二金属镀层,在丙酮、乙醇中水浴加热清洗去胶;以及
操作S4:划裂完成操作S3的陶瓷基板,得到单颗陶瓷封装基板。
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