CN113871524A - 一种led器件封装材料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种led器件封装材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113871524A CN113871524A CN202111006080.8A CN202111006080A CN113871524A CN 113871524 A CN113871524 A CN 113871524A CN 202111006080 A CN202111006080 A CN 202111006080A CN 113871524 A CN113871524 A CN 113871524A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon dioxide
- led device
- photoresist
- array
- packaging material
- 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
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 259
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 121
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 114
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims abstract description 76
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 60
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims abstract description 56
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims abstract description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910018503 SF6 Inorganic materials 0.000 claims description 18
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 18
- SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N sulfur hexafluoride Chemical compound FS(F)(F)(F)(F)F SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229960000909 sulfur hexafluoride Drugs 0.000 claims description 18
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 9
- 239000008393 encapsulating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 9
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 15
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000002493 microarray Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N aluminum gallium Chemical compound [Al].[Ga] RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
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
- H01L33/58—Optical field-shaping elements
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/16—Coating processes; Apparatus therefor
- G03F7/161—Coating processes; Apparatus therefor using a previously coated surface, e.g. by stamping or by transfer lamination
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
-
- 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
- H01L2933/0058—Processes relating to semiconductor body packages relating to optical field-shaping elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及一种LED器件封装材料及其制备方法和应用，LED器件封装材料的制备方法包括如下步骤，S1.在蓝宝石的表面沉积二氧化硅膜；S2.在S1中二氧化硅膜的表面涂光刻胶，使光刻胶的表面形成阵列图案；S3.将S2中光刻胶上的阵列图案通过刻蚀转移到二氧化硅膜上，在二氧化硅膜上形成阵列结构；S4.去除S3中的光刻胶；S5.去除S4中阵列结构之外的二氧化硅膜，得到以蓝宝石为基底且蓝宝石的表面覆盖有二氧化硅阵列结构的LED器件封装材料；二氧化硅膜的厚度为10～30um；刻蚀时间为60～120s。相对于直接在蓝宝石的表面刻蚀形成阵列结构，本发明是通过刻蚀二氧化硅膜形成阵列结构，能够降低工艺难度。
Description
技术领域
本发明涉及紫外LED领域，更具体地，涉及一种LED器件封装材料及其制备方法和应用。
背景技术
深紫外LED器件是指发光波段在200nm～300nm之间的发光二极管，因其在激发白光、生化探测、杀菌消毒、净化环境、聚合物固化以及短距离安全通讯等诸多应用领域有着巨大的潜在应用价值而备受关注。此外，基于氮化铝镓(AlGaN)材料的紫外LED也是目前氮化物技术发展和第三代半导体材料技术发展的主要趋势，拥有广阔的应用前景。与传统紫外汞灯相比，AlGaN基紫外LED有着长寿命、低电压、波长可调、环保、方向性好、迅速切换、耐震耐潮、轻便灵活等众多优点。随着技术的发展，将成为未来新型应用的主流。
现有的深紫外LED器件利用阵列结构透镜作为封装材料，阵列结构透镜虽然能够提高光的透过率，但是光提取率仍然较低。现有技术CN104503007A公开了LED器件封装材料的制备方法，其在蓝宝石上雕刻形成LED器件封装材料，然而，由于蓝宝石的成分为三氧化二铝，刻蚀三氧化二铝需要采用离子刻蚀机，大幅增加工艺难度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有LED器件封装材料的光提取率低、工艺难度高的缺陷和不足，提供一种LED器件封装材料的制备方法，能够提高光提取率，还能够降低工艺难度。
本发明还提供一种深紫外LED器件。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种LED器件封装材料的制备方法，包括如下步骤，
S1.在蓝宝石的表面沉积二氧化硅膜；
S2.在S1中二氧化硅膜的表面涂光刻胶，使光刻胶的表面形成阵列图案；
S3.将S2中光刻胶上的阵列图案通过刻蚀转移到二氧化硅膜上，在二氧化硅膜上形成阵列结构；
S4.去除S3中的光刻胶；
S5.去除S4中阵列结构之外的二氧化硅膜，得到以蓝宝石为基底且蓝宝石的表面覆盖有二氧化硅阵列结构的LED器件封装材料；
其中，S1中，二氧化硅膜的厚度为10～30um；
S3中，刻蚀时间为60～120s。
本发明在蓝宝石的表面先沉积二氧化硅膜，形成了以蓝宝石为基底且蓝宝石的表面覆盖有特定阵列图案的二氧化硅阵列结构的LED器件封装材料，相对于直接在蓝宝石的表面刻蚀形成阵列结构，本发明方法工艺难度非常低。本发明的微透镜阵列，相对于石英玻璃，蓝宝石的透光率更高，因此，采用蓝宝石作为基材，能够提高透光率。
本发明首先在蓝宝石的表面沉积二氧化硅膜，其次在二氧化硅膜的表面涂光刻胶，然后将设计好的阵列图案转移到光刻胶上，再将光刻胶上的阵列图案转移到二氧化硅膜上，最后去除光刻胶以及多余的二氧化硅膜，即可得到在蓝宝石的表面覆盖有阵列图案二氧化硅膜的微阵列结构。由于本发明的LED器件封装材料具有二氧化硅阵列结构，在光发射到LED器件封装材料上之后，由于二氧化硅阵列结构的作用，光的折射率会发生渐变，而且发射到二氧化硅阵列结构上的光会发生耦合增强，从而能够扩大光子逃逸锥的范围，减少LED器件封装材料和空气界面处的全反射损失，因此可以提高光的透过率，即提高光辐照功率。
本发明S1中的二氧化硅膜的厚度会影响LED器件封装材料的透光率，厚度越大，光辐照功率越低。
本发明S3中的刻蚀时间控制二氧化硅阵列结构的厚度，刻蚀时间越长，二氧化硅阵列结构的厚度越小，光辐照功率越高，但是光照度和光强度会降低。因此，为了使得光辐照功率、光照度和光强度均能达到要求，需要设置刻蚀时间在一定范围内。
优选地，S1中，二氧化硅膜的厚度为15～25um；S3中，刻蚀时间为80～100s。
优选地，S2中，在S1中二氧化硅膜的表面涂光刻胶，在光刻胶上覆盖有阵列图案的光刻板，对光刻板投影曝光，将光刻板上的阵列图案转移到光刻胶上。其中，光刻板的阵列图案决定了二氧化硅阵列结构的形状和图案。
优选地，光刻板上具有阵列孔，阵列孔弯曲面的曲率半径为15～20μm。
优选地，阵列孔弯曲面的曲率半径为18μm。
优选地，S3中，通过感应耦合等离子体刻蚀将S2中光刻胶上的阵列图案转移到二氧化硅膜上，感应耦合等离子体刻蚀中射频功率为700～900W，刻蚀气体为四氟化碳、六氟化硫和氧气，四氟化碳、六氟化硫和氧气的流量比为150～250：50～150：50～100。传统的LED器件封装材料采用反应离子刻蚀，反应离子刻蚀方法工艺时间长、刻蚀精度低、表面污染严重。本发明利用感应耦合等离子刻蚀能够降低刻蚀时间、提高加工精度，还能够能够降低刻蚀过程中聚合物的产生，从而提高成品率。
其中，S1中，可以通过等离子体化学气相沉积二氧化硅膜；沉积温度可以为250～350℃。
S2中，光刻胶的厚度可以为60～70μm；
可以在光刻板上预先设定阵列图案，然后在步进光刻机中，设定曝光波长和曝光时间，将光刻板上的阵列图案转移到光刻胶上，在光刻胶上形成纳米孔；
曝光波长可以为300～400nm，曝光时间可以为250～300ms。
S3中，感应耦合等离子体刻蚀过程中，射频电极的功率可以为700～900W，偏压电极的功率可以为400～600W，刻蚀气体可以为四氟化碳、六氟化硫和氧气，四氟化碳、六氟化硫和氧气的流量比可以为150～250：50～150：50～100；腔体压力可以为10～30mTorr，冷却气体可以氦气，氦气的冷却压力为5～15Torr。
S4中，可以利用浓硫酸和浓盐酸去除光刻胶，将光刻胶去除完全。
S5中，可以利用过氧等离子体去除阵列结构之外的二氧化硅膜。
还可以包括S6，抛光蓝宝石不覆盖有二氧化硅阵列结构的一面。
还可以包括S7，用激光切割微阵列结构，形成若干小立方体。
本发明还保护上述所述LED器件封装材料的制备方法制备的LED器件封装材料。
本发明还保护上述所述LED器件封装材料在制备深紫外LED器件中的应用。
本发明还保护一种深紫外LED器件，包括上述所述LED器件封装材料和LED芯片。
优选地，LED芯片的发射波长为200～300nm，所述LED器件封装材料中二氧化硅阵列结构的厚度与发射波长的比率为0.4。本发明利用LED器件封装材料层折射率渐变和阵列图案光耦合特性。对于微米结构，透光率是微米结构的几何形状和尺寸以及入射光的波长函数。微米阵列光耦合增强是渐变二维纳米结构和表面图案为连续球形形态组合的结果，可以有效扩大光子逃逸锥的范围，减少透镜-空气界面处的全反射损失。微米单元高度/深度与波长的比率为0.4，能够获得更高的光辐照功率、光照度和光强度。
与现有技术相比，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
本发明在蓝宝石的表面先沉积二氧化硅膜，形成了以蓝宝石为基底且蓝宝石的表面覆盖有特定阵列图案的二氧化硅阵列结构的LED器件封装材料，相对于直接在蓝宝石的表面刻蚀形成阵列结构，本发明是通过刻蚀二氧化硅膜形成阵列结构，能够降低工艺难度。
本发明通过在蓝宝石的上表面制作均匀、大面积且易于控制的微纳米透镜阵列，降低了深紫外LED封装光学窗口-空气界面之间的全放射损失，同时增加发射光的耦合能力，增强深紫外LED的光提取能力，有利于提高紫外LED器件的出光效率。本发明LED器件封装材料的深紫外LED器件的光辐照功率为17.8～18.6W，光照度为0.00126～0.00189W/球面度，光强度为15.2～20.7W/球面度。
附图说明
图1为实施例1中光刻板的结构示意图。
图2为实施例1中LED器件封装材料的侧视图。
图3为实施例1中LED器件封装材料的俯视图。
图4为实施例1的LED器件封装材料在265nm发射光下的非相干辐照度图。
图5为实施例1的LED器件封装材料在265nm发射光下的辐射强度图。
图6为对比例2的深紫外LED在265nm发射光下的非相干辐照度图。
图7为对比例2的深紫外LED在265nm发射光下的辐射强度图。
图中，1-LED器件封装材料，10-蓝宝石，20-二氧化硅阵列结构，21-透镜单元，2-光刻板，3-阵列孔。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
实施例1
一种LED器件封装材料的制备方法，包括如下步骤，
S1.在蓝宝石的表面沉积二氧化硅膜；
S2.在S1中二氧化硅膜的表面涂光刻胶，使光刻胶的表面形成曲率半径为18μm，厚度为8μm的阵列图案；
S3.将S2中光刻胶上的阵列图案通过刻蚀转移到二氧化硅膜上，在二氧化硅膜上形成阵列结构；
S4.去除S3中的光刻胶；
S5.去除S4中阵列结构之外的二氧化硅膜，得到以蓝宝石为基底且蓝宝石的表面覆盖有二氧化硅阵列结构的LED器件封装材料；
其中，S1中，二氧化硅膜的厚度为20um；
S3中，刻蚀时间为90s。
S2中，在S1中二氧化硅膜的表面涂光刻胶，在光刻胶上覆盖有阵列图案的光刻板，对光刻板投影曝光，将光刻板上的阵列图案转移到光刻胶上。
如图1所示，光刻板2上具有阵列孔3，阵列孔3弯曲面的曲率半径为18μm。
S3中，通过感应耦合等离子体刻蚀将S2中光刻胶上的阵列图案转移到二氧化硅膜上，感应耦合等离子体刻蚀中射频功率为800W，刻蚀气体为四氟化碳、六氟化硫和氧气，四氟化碳、六氟化硫和氧气的流量比为200：100：70。
本实施例中，蓝宝石的长为200um，宽为200um，厚为20um。阵列孔的排布为10个*10个，相邻阵列孔中心间距为20um。
如图2和图3所示，通过上述方法制备得到的LED器件封装材料1中，二氧化硅阵列结构20由若干透镜单元21连接而成，透镜单元21与蓝宝石10连接一面的曲率半径为0，透镜单元21另一面的曲率半径为18μm。二氧化硅透镜阵列20为矩形阵列结构，二氧化硅透镜阵列20的长为200μm，二氧化硅透镜阵列20的宽为200μm。透镜单元21的长(L)为20μm，透镜单元21的宽(W)为20μm，透镜单元21的厚度(H)为8μm。
实施例2
一种LED器件封装材料的制备方法，包括如下步骤，
S1.在蓝宝石的表面沉积二氧化硅膜；
S2.在S1中二氧化硅膜的表面涂光刻胶，使光刻胶的表面形成曲率半径为20μm，厚度为8μm的阵列图案；
S3.将S2中光刻胶上的阵列图案通过刻蚀转移到二氧化硅膜上，在二氧化硅膜上形成阵列结构；
S4.去除S3中的光刻胶；
S5.去除S4中阵列结构之外的二氧化硅膜，得到以蓝宝石为基底且蓝宝石的表面覆盖有二氧化硅阵列结构的LED器件封装材料；
其中，S1中，二氧化硅膜的厚度为15um；
S3中，刻蚀时间为80s。
S2中，在S1中二氧化硅膜的表面涂光刻胶，在光刻胶上覆盖有阵列图案的光刻板，对光刻板投影曝光，将光刻板上的阵列图案转移到光刻胶上。
光刻板上具有阵列孔，阵列孔弯曲面的曲率半径为20μm。
S3中，通过感应耦合等离子体刻蚀将S2中光刻胶上的阵列图案转移到二氧化硅膜上，感应耦合等离子体刻蚀中射频功率为800W，刻蚀气体为四氟化碳、六氟化硫和氧气，四氟化碳、六氟化硫和氧气的流量比为200：100：70。
本实施例中，蓝宝石的长为200um，宽为200um，厚为20um。光刻板上阵列孔的排布为10个*10个，相邻阵列孔中心间距为20um。
通过上述方法制备得到的LED器件封装材料中，二氧化硅阵列结构由若干透镜单元连接而成，透镜单元与蓝宝石连接一面的曲率半径为0，透镜单元另一面的曲率半径为20μm。二氧化硅透镜阵列为矩形阵列结构，二氧化硅透镜阵列的长为200μm，二氧化硅透镜阵列的宽为200μm。透镜单元的长(L)为20μm，透镜单元的宽(W)为20μm，透镜单元的厚度(H)为8μm。
实施例3
一种LED器件封装材料的制备方法，包括如下步骤，
S1.在蓝宝石的表面沉积二氧化硅膜；
S2.在S1中二氧化硅膜的表面涂光刻胶，使光刻胶的表面形成曲率半径为16μm，厚度为12μm的阵列图案；
S3.将S2中光刻胶上的阵列图案通过刻蚀转移到二氧化硅膜上，在二氧化硅膜上形成阵列结构；
S4.去除S3中的光刻胶；
S5.去除S4中阵列结构之外的二氧化硅膜，得到以蓝宝石为基底且蓝宝石的表面覆盖有二氧化硅阵列结构的LED器件封装材料；
其中，S1中，二氧化硅膜的厚度为25um；
S3中，刻蚀时间为100s。
S2中，在S1中二氧化硅膜的表面涂光刻胶，在光刻胶上覆盖有阵列图案的光刻板，对光刻板投影曝光，将光刻板上的阵列图案转移到光刻胶上。
光刻板上具有阵列孔，阵列孔弯曲面的曲率半径为16μm。
S3中，通过感应耦合等离子体刻蚀将S2中光刻胶上的阵列图案转移到二氧化硅膜上，感应耦合等离子体刻蚀中射频功率为800W，刻蚀气体为四氟化碳、六氟化硫和氧气，四氟化碳、六氟化硫和氧气的流量比为200：100：70。
本实施例中，蓝宝石的长为200um，宽为200um，厚为20um。光刻板阵列孔的排布为10个*10个，相邻阵列孔中心间距为20um。
通过上述方法制备得到的LED器件封装材料中，二氧化硅阵列结构由若干透镜单元连接而成，透镜单元与蓝宝石连接一面的曲率半径为0，透镜单元另一面的曲率半径为16μm。二氧化硅透镜阵列为矩形阵列结构，二氧化硅透镜阵列的长为200μm，二氧化硅透镜阵列的宽为200μm。透镜单元的长(L)为20μm，透镜单元的宽(W)为20μm，透镜单元的厚度(H)为12μm。
实施例4
一种LED器件封装材料的制备方法，包括如下步骤，
S1.在蓝宝石的表面沉积二氧化硅膜；
S2.在S1中二氧化硅膜的表面涂光刻胶，使光刻胶的表面形成曲率半径为15μm，厚度为10μm的阵列图案；
S3.将S2中光刻胶上的阵列图案通过刻蚀转移到二氧化硅膜上，在二氧化硅膜上形成阵列结构；
S4.去除S3中的光刻胶；
S5.去除S4中阵列结构之外的二氧化硅膜，得到以蓝宝石为基底且蓝宝石的表面覆盖有二氧化硅阵列结构的LED器件封装材料；
其中，S1中，二氧化硅膜的厚度为30um；
S3中，刻蚀时间为120s。
S2中，在S1中二氧化硅膜的表面涂光刻胶，在光刻胶上覆盖有阵列图案的光刻板，对光刻板投影曝光，将光刻板上的阵列图案转移到光刻胶上。
光刻板上阵列孔，阵列孔弯曲面的曲率半径为15μm。
S3中，通过感应耦合等离子体刻蚀将S2中光刻胶上的阵列图案转移到二氧化硅膜上，感应耦合等离子体刻蚀中射频功率为700W，刻蚀气体为四氟化碳、六氟化硫和氧气，四氟化碳、六氟化硫和氧气的流量比为150：50：50。
本实施例中，蓝宝石的长为200um，宽为200um，厚为20um。光刻板上阵列孔的排布为10个*10个，相邻阵列孔中心间距为20um。
通过上述方法制备得到的LED器件封装材料中，二氧化硅阵列结构由若干透镜单元连接而成，透镜单元与蓝宝石连接一面的曲率半径为0，透镜单元另一面的曲率半径为15μm。二氧化硅透镜阵列为矩形阵列结构，二氧化硅透镜阵列的长为200μm，二氧化硅透镜阵列的宽为200μm。透镜单元(L)的长为20μm，透镜单元的宽(W)为20μm，透镜单元的厚度(H)为10μm。
实施例5
一种LED器件封装材料的制备方法，包括如下步骤，
S1.在蓝宝石的表面沉积二氧化硅膜；
S2.在S1中二氧化硅膜的表面涂光刻胶，使光刻胶的表面形成曲率半径为18μm，厚度为8μm的阵列图案；
S3.将S2中光刻胶上的阵列图案通过刻蚀转移到二氧化硅膜上，在二氧化硅膜上形成阵列结构；
S4.去除S3中的光刻胶；
S5.去除S4中阵列结构之外的二氧化硅膜，得到以蓝宝石为基底且蓝宝石的表面覆盖有二氧化硅阵列结构的LED器件封装材料；
其中，S1中，二氧化硅膜的厚度为10um；
S3中，刻蚀时间为60s。
S2中，在S1中二氧化硅膜的表面涂光刻胶，在光刻胶上覆盖有阵列图案的光刻板，对光刻板投影曝光，将光刻板上的阵列图案转移到光刻胶上。
光刻板上具有阵列孔，阵列孔弯曲面的曲率半径为18μm。
S3中，通过感应耦合等离子体刻蚀将S2中光刻胶上的阵列图案转移到二氧化硅膜上，感应耦合等离子体刻蚀中射频功率为900W，刻蚀气体为四氟化碳、六氟化硫和氧气，四氟化碳、六氟化硫和氧气的流量比为250：150：100。
本实施例中，蓝宝石的长为200um，宽为200um，厚为20um。光刻板上阵列孔的排布为10个*10个，相邻阵列孔中心间距为20um。
通过上述方法制备得到的LED器件封装材料中，二氧化硅阵列结构由若干透镜单元连接而成，透镜单元与蓝宝石连接一面的曲率半径为0，透镜单元另一面的曲率半径为18μm。二氧化硅透镜阵列为矩形阵列结构，二氧化硅透镜阵列的长为200μm，二氧化硅透镜阵列的宽为200μm。透镜单元的长(L)为20μm，透镜单元的宽(W)为20μm，透镜单元的厚度(H)为8μm。
实施例6
一种深紫外LED器件，包括实施例1的LED器件封装材料和LED芯片。
LED芯片的发射波长为260nm，LED器件封装材料中二氧化硅阵列结构的厚度与发射波长的比率为0.4。
该深紫外LED器件的制备方法为：
将深紫外LED芯片焊接在陶瓷基板的凹槽上，将实施例1的LED器件封装材料放置在陶瓷基板上，将LED器件封装材料中具有二氧化硅阵列结构的一面背向LED芯片，将LED器件封装材料和陶瓷基板粘结，即得。
实施例7
一种深紫外LED器件，包括实施例1的LED器件封装材料和LED芯片。
LED芯片的发射波长为200nm。
实施例8
一种深紫外LED器件，包括实施例1的LED器件封装材料和LED芯片。
LED芯片的发射波长为300nm。
对比例1
一种LED器件封装材料的制备方法，包括如下步骤，
S1.在蓝宝石的表面沉积二氧化硅膜；
S2.在S1中二氧化硅膜的表面涂光刻胶，使光刻胶的表面形成阵列图案；
S3.将S2中光刻胶上的阵列图案通过刻蚀转移到二氧化硅膜上，在二氧化硅膜上形成阵列结构；
S4.去除S3中的光刻胶；
S5.去除S4中阵列结构之外的二氧化硅膜，得到以蓝宝石为基底且蓝宝石的表面覆盖有二氧化硅阵列结构的LED器件封装材料；
其中，S1中，二氧化硅膜的厚度为40um；
S3中，刻蚀时间为30s。
S2中，在S1中二氧化硅膜的表面涂光刻胶，在光刻胶上覆盖有阵列图案的光刻板，对光刻板投影曝光，将光刻板上的阵列图案转移到光刻胶上。
光刻板上具有阵列孔，阵列孔弯曲面的曲率半径为18μm。
S3中，通过感应耦合等离子体刻蚀将S2中光刻胶上的阵列图案转移到二氧化硅膜上，感应耦合等离子体刻蚀中射频功率为800W，刻蚀气体为四氟化碳、六氟化硫和氧气，四氟化碳、六氟化硫和氧气的流量比为200：100：70。
本实施例中，蓝宝石的长为200um，宽为200um，厚为40um。光刻板阵列孔的排布为10个*10个，相邻阵列孔中心间距为20um。
对比例2
一种深紫外LED器件，包括平板石英玻璃和LED芯片。
该深紫外LED器件的制备方法为：
将深紫外LED芯片焊接在陶瓷基板的凹槽上，将平板石英玻璃放置在陶瓷基板上，将平板石英玻璃和陶瓷基板粘结，即得。
性能测试
将实施例1～5和对比例1的LED器件封装材料分别制备成深紫外LED器件，通过光探测器、照度计、光照强度测量仪测试深紫外LED器件的光辐照功率、光照度和光强度。测试结果如附图1～4所示，将附图中的结果添加到表中，测试结果如表1所示。
表1：实施例1～5和对比例1～2的性能参数
从图6、图7和表1中可以看出，对比例2的LED器件采用平板石英玻璃，光辐射功率、光照度和光强度均不如实施例1～5。这是因为平板石英玻璃的表面不具备二氧化硅阵列结构，经深紫外光透过时，增加了平板石英玻璃和空气之间全反射损失，因此，光透过率低，即光辐照功率低。
从表1中可以看出，对比例1的方法制备的LED器件封装材料的光辐照功率、光照度和光强度也均不如本发明实施例1～5。这是因为S1中二氧化硅膜的厚度为40um，S3中刻蚀时间为30s，二氧化硅膜的厚度过大，而且刻蚀时间较短，因此形成的阵列结构的厚度较厚，影响光的透过率，因此光辐射功率低于实施例。
从图4、图5和表1可以看出，本发明实施例1的LED器件封装材料的光透过率最高，LED器件封装材料二氧化硅阵列结构的透镜单元厚度为8um，曲率半径为18um的综合性能最好，光辐照功率最高。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种LED器件封装材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，
S1.在蓝宝石的表面沉积二氧化硅膜；
S2.在S1中二氧化硅膜的表面涂光刻胶，使光刻胶的表面形成阵列图案；
S3.将S2中光刻胶上的阵列图案通过刻蚀转移到二氧化硅膜上，在二氧化硅膜上形成阵列结构；
S4.去除S3中的光刻胶；
S5.去除S4中阵列结构之外的二氧化硅膜，得到以蓝宝石为基底且蓝宝石的表面覆盖有二氧化硅阵列结构的LED器件封装材料；
其中，S1中，二氧化硅膜的厚度为10～30um；
S3中，刻蚀时间为60～120s。
2.如权利要求1所述LED器件封装材料的制备方法，其特征在于，S1中，二氧化硅膜的厚度为15～25um；S3中，刻蚀时间为80～100s。
3.如权利要求1所述LED器件封装材料的制备方法，其特征在于，S2中，在S1中二氧化硅膜的表面涂光刻胶，在光刻胶上覆盖有阵列图案的光刻板，对光刻板投影曝光，将光刻板上的阵列图案转移到光刻胶上。
4.如权利要求3所述LED器件封装材料的制备方法，其特征在于，光刻板上具有阵列孔，阵列孔弯曲面的曲率半径为15～20μm。
5.如权利要求4所述LED器件封装材料的制备方法，其特征在于，阵列孔弯曲面的曲率半径为18μm。
6.如权利要求1所述LED器件封装材料的制备方法，其特征在于，S3中，通过感应耦合等离子体刻蚀将S2中光刻胶上的阵列图案转移到二氧化硅膜上，感应耦合等离子体刻蚀中射频功率为700～900W，刻蚀气体为四氟化碳、六氟化硫和氧气，四氟化碳、六氟化硫和氧气的流量比为150～250：50～150：50～100。
7.权利要求1～6任一项所述LED器件封装材料的制备方法制备的LED器件封装材料。
8.权利要求7所述LED器件封装材料在制备深紫外LED器件中的应用。
9.一种深紫外LED器件，其特征在于，包括权利要求7所述LED器件封装材料和LED芯片。
10.如权利要求9所述深紫外LED器件，其特征在于，LED芯片的发射波长为200～300nm，所述LED器件封装材料中二氧化硅阵列结构的厚度与发射波长的比率为0.4。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111006080.8A CN113871524A (zh) | 2021-08-30 | 2021-08-30 | 一种led器件封装材料及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111006080.8A CN113871524A (zh) | 2021-08-30 | 2021-08-30 | 一种led器件封装材料及其制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113871524A true CN113871524A (zh) | 2021-12-31 |
Family
ID=78988933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111006080.8A Pending CN113871524A (zh) | 2021-08-30 | 2021-08-30 | 一种led器件封装材料及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113871524A (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140025045A (ko) * | 2012-08-21 | 2014-03-04 | 한국산업기술대학교산학협력단 | 광 추출 향상 기술이 반영된 질화물 반도체 에피 구조의 기판 및 템플레이트 제조 방법 |
| CN103887166A (zh) * | 2014-03-18 | 2014-06-25 | 西安神光安瑞光电科技有限公司 | 一种氧化物替代式图形衬底的制备方法 |
| CN104332541A (zh) * | 2014-08-20 | 2015-02-04 | 华灿光电股份有限公司 | 图形化衬底及其制备方法、外延片制作方法及外延片 |
| CN109166952A (zh) * | 2018-09-04 | 2019-01-08 | 孙逊运 | 一种图形化蓝宝石衬底及其制备方法 |
| CN110797442A (zh) * | 2018-08-02 | 2020-02-14 | 东莞市中图半导体科技有限公司 | 一种图形化衬底、led外延片及图形化衬底制备方法 |
| CN111341894A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-06-26 | 保定中创燕园半导体科技有限公司 | 一种图形化蓝宝石复合衬底及其制备方法 |
| CN111599674A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-08-28 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 复合衬底的刻蚀方法 |
| CN211654850U (zh) * | 2019-12-13 | 2020-10-09 | 苏州晶湛半导体有限公司 | 半导体结构和led外延片 |
| CN112820806A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-05-18 | 福建晶安光电有限公司 | 一种图形衬底及其制作方法以及led结构及其制作方法 |
| CN112968093A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-06-15 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 图形化复合衬底的形成方法 |
-
2021
- 2021-08-30 CN CN202111006080.8A patent/CN113871524A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140025045A (ko) * | 2012-08-21 | 2014-03-04 | 한국산업기술대학교산학협력단 | 광 추출 향상 기술이 반영된 질화물 반도체 에피 구조의 기판 및 템플레이트 제조 방법 |
| CN103887166A (zh) * | 2014-03-18 | 2014-06-25 | 西安神光安瑞光电科技有限公司 | 一种氧化物替代式图形衬底的制备方法 |
| CN104332541A (zh) * | 2014-08-20 | 2015-02-04 | 华灿光电股份有限公司 | 图形化衬底及其制备方法、外延片制作方法及外延片 |
| CN110797442A (zh) * | 2018-08-02 | 2020-02-14 | 东莞市中图半导体科技有限公司 | 一种图形化衬底、led外延片及图形化衬底制备方法 |
| CN109166952A (zh) * | 2018-09-04 | 2019-01-08 | 孙逊运 | 一种图形化蓝宝石衬底及其制备方法 |
| CN211654850U (zh) * | 2019-12-13 | 2020-10-09 | 苏州晶湛半导体有限公司 | 半导体结构和led外延片 |
| CN111341894A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-06-26 | 保定中创燕园半导体科技有限公司 | 一种图形化蓝宝石复合衬底及其制备方法 |
| CN111599674A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-08-28 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 复合衬底的刻蚀方法 |
| CN112820806A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-05-18 | 福建晶安光电有限公司 | 一种图形衬底及其制作方法以及led结构及其制作方法 |
| CN112968093A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-06-15 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 图形化复合衬底的形成方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 马文静;杨瑞霞;陈春梅;任利鹏;罗春丽;: "基于胶体球掩模板法制备图形化蓝宝石衬底", 半导体技术, no. 05, 3 May 2018 (2018-05-03) * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1798780B1 (en) | Method of fabricating a light emitting device | |
| US7372198B2 (en) | Semiconductor light emitting devices including patternable films comprising transparent silicone and phosphor | |
| US8564004B2 (en) | Complex primary optics with intermediate elements | |
| US20130271959A1 (en) | Illumination apparatus | |
| JP2008518474A (ja) | 複合光学素子を有する高輝度ｌｅｄパッケージ | |
| JP2008518466A (ja) | 多数の光学要素を有する高輝度ｌｅｄパッケージ | |
| JP2008518465A (ja) | 高輝度ｌｅｄパッケージ | |
| US11824148B2 (en) | Semiconductor light emitting devices and method of manufacturing the same | |
| KR101233062B1 (ko) | 나노 급 패턴이 형성된 고효율 질화물계 발광다이오드용 기판의 제조방법 | |
| WO2017080107A1 (zh) | 一种有序的图案化远程荧光晶体材料及其制备方法和用途 | |
| CN208738290U (zh) | 一种图形化衬底、led外延片 | |
| CN111341894A (zh) | 一种图形化蓝宝石复合衬底及其制备方法 | |
| KR100955319B1 (ko) | 발광다이오드 제조방법 및 이에 의해 제조되는발광다이오드 | |
| CN113725345A (zh) | 一种双面微透镜阵列制备方法及紫外led封装装置 | |
| Chu et al. | A silicon-based LED packaging substrate with an island structure for phosphor encapsulation shaping | |
| CN111146315B (zh) | 一种全无机封装的倒装uv-led器件及制作方法 | |
| CN110299466B (zh) | 一种基板及剥离方法 | |
| TW202107535A (zh) | 一種發光器件基板及製造方法 | |
| CN110596905A (zh) | 一种用于光束均匀化的随机微透镜阵列结构及其制作方法 | |
| CN113871524A (zh) | 一种led器件封装材料及其制备方法和应用 | |
| CN104538514A (zh) | 倒装led芯片结构及其制作方法 | |
| KR100875988B1 (ko) | 발광 다이오드의 ｐ형 반도체층의 패터닝 방법 | |
| CN102412363A (zh) | 一种led灯具的晶圆级封装结构及其制备方法 | |
| KR20150092597A (ko) | 발광 소자 패키지 및 이를 포함하는 조명 장치 | |
| CN102169946A (zh) | 一种led照明装置及其制造方法 |
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 |