TW201917833A - 元件次黏著載具及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明為一種元件次黏著載具，包括：基板、第一導電散熱層、第二導電散熱層、第一散熱層以及元件黏著層，其中，基板具有相對應之第一表面和第二表面，第一導電散熱層形成於該第一表面上，第二導電散熱層形成於該第一表面上且與該第一導電散熱層隔離，第一散熱層形成於該第二表面上，元件黏著層形成於該第二導電散熱層上，其中，透過電鍍與製程技術方式，元件黏著層一側或兩側之邊緣超出第二導電散熱層之邊緣且局部覆蓋該第二導電散熱層側邊。

Description

元件次黏著載具及其製造方法

本發明係關於一種元件黏著所使用載具(Submount/Carrier)之製成技術，詳而言之，係一種有關元件次黏著載具及其製造方法。

金屬層與元件之間的黏合，通常會於兩者間形成載具(Submount/Carrier)，黏合效果是因為有共金(AuSn)存在，其中，目前業界都採用濺鍍(sputter)方式來形成黏著層，此類方式會導致金和錫混合比例不均，進而造成擴散(migration)不均問題，另外一旦經過銲晶(die bond)或高溫處理，會因為共金(AuSn)擴散不均而導致元件黏著與接觸變差問題，進而影響元件之穩定性與性能。

由於載具是採用濺鍍方式產生，在此情況，因為濺鍍停止點會在載具邊緣，因而導致停止點處會有較高凸起，此稱為邊緣效應，可能導致後續元件黏著時有空隙(void)產生，空隙內空氣會有阻熱效果且亦有接觸面積變小情況，都將影響整體散熱性。邊緣效應使得載具不平坦，若是使用在光電元件上，於水平出光時，邊緣效應高出來處也會 影響出光效果，但無論如何，邊緣效應確實存在平整度問題，不然目前僅能透過研磨手段來克服此問題，但也導致製程上增加一道程序。

另外，載具除了提供元件黏著外，還須具導電及散熱功能，一般來說，元件追求體積微小化，但載具縮小下，會導致散熱面積也變小，此將影響散熱，另外，基板上用於導電之銅層通常可增加散熱效果，但在熱擴散角度概念下，若要提升散熱效果，要不就是散熱面積大金屬(銅)層薄，不然就是散熱面積小金屬層厚，但目前濺鍍製程下若將金屬層鍍厚一點，則需考量應力問題，時間成本亦是嚴重問題。

由上可知，現有技術因散熱銅層要鍍厚而有應力問題，恐導致良率偏低，加上為了增加品質而使用濺鍍技術，此類設備昂貴，對於成本會相對高，因而先前技術要使用到18W以上之高輸出應用，就會顯得困難且缺乏競爭力。

因此，考量載具黏著性及其散熱效果，需找出一種黏著載具製造技術，特別是，在不變動現有結構下，仍可維持高散熱性及產品穩定性，又無須過度增加成本，實為目前本技術領域人員急迫解決之技術問題。

本發明之目的係希望元件黏著時避免黏著層與元件之間有空隙產生，進而影響散熱效果，故本發明提出電鍍與製程技術方式來形成元件黏著層，藉此克服現有濺鍍方式下可能造成之邊緣效應。

本發明係提出一種元件次黏著載具，包括：基板、第一導電散熱層、第二導電散熱層、第一散熱層以及元件黏著層，其中，基板具有相對應之第一表面和第二表面，第一導電散熱層形成於該第一表面上，第二導電散熱層形成於該第一表面上且與該第一導電散熱層隔離，第一散熱層形成於該第二表面上，元件黏著層形成於該第二導電散熱層上，其中，該元件黏著層一側或兩側之邊緣超出該第二導電散熱層之邊緣且局部覆蓋該第二導電散熱層側邊。

於一實施例中，該第一導電散熱層、該第二導電散熱層及該第一散熱層分別包括鈦層、銅層、鎳層及金層，其中，該銅層厚度大於40微米。

於另一實施例中，該元件黏著層包括鎳層、薄金層、金錫層及金層，或者該元件黏著層包括鉑層、薄金層、金錫層及金層。該基板為氮化鋁基板、矽基板、陶瓷基板或金屬基板。

於又一實施例中，元件次黏著載具更包括鑽石薄膜層，係形成於該第一表面上，且位於該基板與該第一導電散熱層和該第二導電散熱層之間。於此實施例中，該第一、該第二導電散熱層可分別包括鈦層及金層。

本發明復提出一種元件次黏著載具之製造方法，包括：提供一基板；於該基板之第一表面和第二表面定義出預導電導熱之區域，以形成第一導電導熱層和第二導電導熱層於該第一表面上以及形成第一散熱層於該第二表面上；以及於該第二導電導熱層上定義出元件黏著之區域，以透過 電鍍方式形成元件黏著層於該第二導電導熱層上。

於上述元件次黏著載具之製造方法中，該第一導電散熱層、該第二導電散熱層及該第一散熱層係透過蒸鍍方式、濺鍍方式或電鍍方式而形成。

於上述元件次黏著載具之製造方法中，該元件黏著層一側或兩側之邊緣超出該第二導電散熱層之邊緣且局部覆蓋該第二導電散熱層側邊。

相較於現有技術，本發明所提出之元件次黏著載具及其製造方法，透過電鍍與製程技術方式，可使元件黏著層其一側或兩側邊緣超出第二導電散熱層之邊緣並局部覆蓋該第二導電散熱層側邊，在此情況下，元件黏著層表面可以更平坦，元件黏著時將不會有空隙產生，對於光電元件亦不會有遮光問題，另外，基於電鍍方式，作為散熱之銅層可增加其厚度，此有利於元件黏著層面積縮小，因而本發明之元件次黏著載具其黏著可靠度高，且在不改變結構組成或微調結構下，仍不影響其導電和導熱效果。

1‧‧‧元件次黏著載具

10‧‧‧基板

10a‧‧‧第一表面

10b‧‧‧第二表面

11‧‧‧第一導電散熱層

111、121、131‧‧‧鈦層

112、122、132‧‧‧銅層

113、123、133‧‧‧鎳層

114、124、134‧‧‧金層

12‧‧‧第二導電散熱層

12a‧‧‧頂表面

13‧‧‧第一散熱層

14‧‧‧元件黏著層

141‧‧‧鎳層

142‧‧‧薄金層

143‧‧‧金錫層

144‧‧‧金層

15‧‧‧鑽石薄膜層

2‧‧‧元件

S71~S73‧‧‧步驟

第1圖係本發明之元件次黏著載具之外觀圖；第2圖係本發明第一實施例沿著第1圖中A-A線之元件次黏著載具的剖面圖；第3圖係本發明第2圖之元件次黏著載具之細部結構圖；第4圖係本發明第二實施例之元件次黏著載具的剖面圖； 第5圖係本發明第4圖之元件次黏著載具之細部結構圖；第6圖係本發明第4圖之元件次黏著載具另一實施例之細部結構圖；以及第7圖係本發明之元件次黏著載具之製造方法的步驟圖。

以下藉由特定的具體實施形態說明本發明之技術內容，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之優點與功效。然本發明亦可藉由其他不同的具體實施形態加以施行或應用。

請參照第1圖，其為本發明之元件次黏著載具之外觀圖。如圖所示，本發明之元件次黏著載具1包括基板10、第一導電散熱層11、第二導電散熱層12、第一散熱層13以及元件黏著層14。

基板10具有相對應之第一表面10a和第二表面10b，基板10為一電絕緣層，可以是氮化鋁基板、矽基板、其他陶瓷基板(例如BN、CN、Al₂O₃、Si₃N₄、BeO、SiC或GaN)或金屬基板，其厚度可為0.1±0.05mm、0.2±0.05mm、0.3±0.05mm以及大於0.3mm。

第一導電散熱層11形成於該第一表面10a上，第二導電散熱層12也是形成於該第一表面10a上，第二導電散熱層12係與第一導電散熱層11隔離，即第一導電散熱層11與第二導電散熱層12之間無法直接電性連接。另外，於基 板10之第二表面10b上形成有第一散熱層13。

元件黏著層14形成於第二導電散熱層12上，亦即形成於該第二導電散熱層12遠離基板10的頂表面12a，其中，元件黏著層14一側或兩側之邊緣超出第二導電散熱層12之邊緣且局部覆蓋第二導電散熱層12側邊，這裡所述之側邊係指第二導電散熱層12側面，即圖中水平面上垂直A-A線的方向中，第二導電散熱層12顯露出來的表面。

如圖所示，為了避免元件黏著層14形成時因邊緣效應導致元件黏著產生空隙或是遮光問題，故本發明是讓元件黏著層14形成停止點不在第二導電散熱層12之頂表面12a上，也就是不在與第二導電散熱層12相同切齊邊緣的頂表面12a處，而是進一步超出第二導電散熱層12之側邊，並使元件黏著層14向外和往下延伸，亦即，元件黏著層14會超出第二導電散熱層12之邊緣，使得元件黏著層14延伸超出第二導電散熱層12之側邊並局部覆蓋第二導電散熱層12其側面一部分。於一較佳實施例中，該元件黏著層14延伸下來的部分約佔第二導電散熱層12厚度至少0.5%或以上。

元件黏著層14往外延伸且局部覆蓋第二導電散熱層12側面的形成方式，即透過電鍍與製程技術調整方式來達成，因為第二導電散熱層12側邊有晶種存在，另外，因為第二導電散熱層12會往外延伸，所以在切割時候的水柱衝力會使得往外延伸的金屬往下覆蓋，故可供有著覆蓋側面之元件黏著層14形成，上述過程可使元件黏著層14有延 伸突出效果，且電鍍程序之停止點將是位在第二導電散熱層12側邊。

上述方式使得元件黏著層14表面更平坦，此不僅讓黏著可靠度提升，且良好散熱將使元件次黏著載具1可使用於高輸出能量(high power)的元件應用上，再者，透過電鍍方式不會有空隙產生，且元件黏著層14內金錫(AuSn)使用電鍍技術，其AuSn的混合分佈會比濺鍍技術來的均勻，因而導熱可靠性和使用壽命(lifetime)也將提升。

請參照第2圖，其為本發明第一實施例沿著第1圖中A-A線之元件次黏著載具的剖面圖。如圖所示，元件次黏著載具1包括基板10，在基板10上下兩表面上分別形成第一導電散熱層11、第二導電散熱層12以及第一散熱層13，元件黏著層14形成於第二導電散熱層12上，元件2最後黏著於第二導電散熱層12上，元件2可為光元件、電元件，甚至可以是電子元件或半導體元件。

第一導電散熱層11和第二導電散熱層12需具導電功能，同時需要導熱功能，另外，第一散熱層13則需導熱功能，至於導電功能則適需求而定，元件黏著層14則同第一導電散熱層11和第二導電散熱層12，需具導電和導熱功能。

另外，本發明可使元件黏著層14表面平坦，因而其上所黏著之元件2並不限制，可為光元件、電元件、電子元件或半導體元件等，即本發明不限制元件黏著層14使用範圍，亦可應用在有類似需求者。

請參照第3圖，其為本發明第2圖之元件次黏著載具之細部結構圖。如圖所示，本實施例之元件次黏著載具1之基板10、第一導電散熱層11、第二導電散熱層12、第一散熱層13以及元件黏著層14與第2圖所述相同，於本實施例中，將針對各層細部結構進一步說明。

第一導電散熱層11可包括鈦層111、銅層112、鎳層113及金層114，其從基板10處依序形成。第二導電散熱層12可包括鈦層121、銅層122、鎳層123及金層124，其從基板10處依序形成。另外，第一散熱層13可包括鈦層131、銅層132、鎳層133及金層134，其從基板10處依序形成。由上可知，第一導電散熱層11、第二導電散熱層12和第一散熱層13組成相似，因而可透過濺鍍、蒸鍍或電鍍方式同時形成，而第一導電散熱層11隔離第二導電散熱層12則可透過遮罩阻擋來達成。於其他實施例中，鈦層111、121、131亦可利用鎳、鉻、鎢、氮化鈦或鎢化鈦等其他金屬或合金來取代。

於一較佳實施例中，鈦層111、121、131(或是利用鎳、鉻、鎢、氮化鈦或鎢化鈦等其他金屬或合金取代所形成者)可透過電子槍蒸鍍(E-gun)或濺鍍(Sputter)製程產生，而銅層112、122、132、鎳層113、123、133以及金層114、124、134則可透過電鍍形成。其中，因為採用電鍍方式，銅層112、122、132厚度可被提升，亦即銅層112、122、132厚度大於40微米(μm)，最大厚度可約100微米。如前所述，當銅層越厚時，可縮減元件黏著載具之尺寸，因而透過電 鍍方式，使得銅層厚度可大幅提升，進而有利於散熱效果。

於一較佳實施例中，鈦層111、121、131(或是利用鎳、鉻、鎢、氮化鈦或鎢化鈦等其他金屬或合金取代所形成者)其厚度可為10-1000埃(A)，銅層112、122、132其厚度可為75±15μm，鎳層113、123、133其厚度可為3~5μm，而金層114、124、134其厚度可為1.3~2μm。

元件黏著層14可包括鎳層141、薄金層142、金錫層143及金層144，上述從第二導電散熱層12處依序形成。其中，鎳層141為阻障層，可防止上下金屬互相擴散，造成金錫層(AuSn)組成跑掉，影響散熱與元件黏著性能。

於一較佳實施例中，鎳層141其厚度可為3~5μm，薄金層142其厚度可為0.1~0.2μm，金錫層143其厚度可為3.6~5.4μm，而金層144其厚度可為0.1~0.2μm。

於另一實施例中，鎳層141可以鉑層取代，但鉑層厚度僅需約0.25μm，故若改為鉑層，則可縮減元件黏著層14之厚度。

請參照第4圖，其為本發明第二實施例之元件次黏著載具的剖面圖。如圖所示，本實施例之元件次黏著載具1之基板10、第一導電散熱層11、第二導電散熱層12、第一散熱層13以及元件黏著層14與第2圖所述相同，故不再贅述，於本實施例中，元件次黏著載具1更包括鑽石薄膜層15。

鑽石薄膜層15形成於基板10之第一表面10a上，且位於基板10與第一導電散熱層11和第二導電散熱層12之 間。簡單來說，基板10之第一表面10a多了一層鑽石薄膜層15，其厚度可大於0.3μm，由於鑽石薄膜層15其散熱係數可大於1600，遠大於銅層的散熱係數400，故第一表面10a上鑽石薄膜層15之加入，可提供元件次黏著載具1更好的散熱效果。

請參照第5圖，其為本發明第4圖之元件次黏著載具之細部結構圖。本實施例說明第一導電散熱層11、第二導電散熱層12、第一散熱層13以及元件黏著層14的細部組成。

第一導電散熱層11、第二導電散熱層12以及第一散熱層13可分別從基板10處依序形成鈦層111、121、131、銅層112、122、132、鎳層113、123、133以及金層114、124、134。另外，元件黏著層14可包括鎳層141、薄金層142、金錫層143及金層144。同理，鈦層111、121、131亦可由鎳、鉻、鎢、氮化鈦或鎢化鈦等其他金屬或合金來取代。

同樣地，鈦層111、121、131(或是利用鎳、鉻、鎢、氮化鈦或鎢化鈦等其他金屬或合金取代所形成者)可透過電子槍蒸鍍(E-gun)或濺鍍(Sputter)製程產生，而銅層112、122、132、鎳層113、123、133以及金層114、124、134則可透過電鍍形成，且因為採用電鍍方式，銅層112、122、132厚度可被提升，即大於40微米(μm)，最大厚度可約100微米。

於一較佳實施例中，鈦層111、121、131(或是利用鎳、 鉻、鎢、氮化鈦或鎢化鈦等其他金屬或合金取代所形成者)其厚度可為10-1000埃(A)，銅層112、122、132其厚度可為75±15μm，鎳層113、123、133其厚度可為3~5μm，而金層114、124、134其厚度可為1.3~2μm。另外，鎳層141其厚度可為3~5μm，薄金層142其厚度可為0.1~0.2μm，金錫層143其厚度可為3.6~5.4μm，而金層144其厚度可為0.1~0.2μm。同樣地，鎳層141可以鉑層取代。

請參照第6圖，其為本發明第4圖之元件次黏著載具另一實施例之細部結構圖。於本實施例中，第一散熱層13以及元件黏著層14的細部組成與第5圖相同，但第一導電散熱層11和第二導電散熱層12基於鑽石薄膜層15的存在，可以無銅層方式呈現。

於本實施例中，第一導電散熱層11和第二導電散熱層12分別包括鈦層111、121及金層114、124，同樣地，鈦層111、121亦可由鎳、鉻、鎢、氮化鈦或鎢化鈦等其他金屬或合金來取代。如前所述，因為鑽石薄膜層15提供較佳散熱效果，因而，先前於第一導電散熱層11和第二導電散熱層12內的銅層無須設置，如此可減少整體厚度。

請參照第7圖，其說明本發明之元件次黏著載具之製造方法的步驟圖。於步驟S71中，係提供一基板。基板可為氮化鋁基板、矽基板、陶瓷基板(例如BN、CN、Al₂O₃、Si₃N₄、BeO、SiC或GaN)或金屬基板。

於步驟S72中，係於該基板之第一表面和第二表面定義出預導電導熱之區域，以形成第一導電導熱層和第二導 電導熱層於該第一表面上以及形成第一散熱層於該第二表面上。於本步驟中，由於第一導電導熱層、第二導電導熱層及第一散熱層之形成可透過蒸鍍、濺鍍或電鍍方式來完成，且因第一導電導熱層、第二導電導熱層及第一散熱層組成相似，故可同一時間進行。

於步驟S73中，係於該第二導電導熱層上定義出元件黏著之區域，以透過電鍍方式形成元件黏著層於該第二導電導熱層上。特別的是，考量現有作法可能產生的邊緣效應，本發明提出電鍍與製程技術修改方式，使得元件黏著層一側或兩側之邊緣可超出第二導電散熱層之邊緣，並且局部覆蓋該第二導電散熱層側邊，如此可使第二導電散熱層平整，避免電子元件黏著時有空隙產生。

綜上所述，本發明之元件次黏著載具，透過電鍍與製程技術修改方式以使元件黏著層其一側或兩側邊緣超出第二導電散熱層之邊緣並局部覆蓋該第二導電散熱層側邊，故可使元件黏著層表面更平坦，再者，基於電鍍方式，元件黏著層中的金錫合金可更均勻且其他導電層之銅層可增加其厚度，此有利於元件黏著層面積縮小，若是再配合鑽石薄膜層，則有更加散熱效果，因而相較於現有技術下之元件次黏著載具，更具較佳導電和導熱效果。

上述實施形態僅例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施形態進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專 利範圍所列。

Claims (10)

1. 一種元件次黏著載具，包括：基板，係具有相對應之第一表面和第二表面；第一導電散熱層，係形成於該第一表面上；第二導電散熱層，係形成於該第一表面上，且與該第一導電散熱層隔離；第一散熱層，係形成於該第二表面上；以及元件黏著層，係形成於該第二導電散熱層上，其中，該元件黏著層一側或兩側之邊緣超出該第二導電散熱層之邊緣且局部覆蓋該第二導電散熱層側邊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之元件次黏著載具，其中，該第一導電散熱層、該第二導電散熱層及該第一散熱層分別包括鈦層、銅層、鎳層及金層。
3. 如申請專利範圍第2項所述之元件次黏著載具，其中，該銅層厚度大於40微米。
4. 如申請專利範圍第1項所述之元件次黏著載具，其中，該元件黏著層包括鎳層、薄金層、金錫層及金層，或者該元件黏著層包括鉑層、薄金層、金錫層及金層。
5. 如申請專利範圍第1項所述之元件次黏著載具，其中，該基板為氮化鋁基板、矽基板、陶瓷基板或金屬基板。
6. 如申請專利範圍第1項所述之元件次黏著載具，更 包括鑽石薄膜層，係形成於該第一表面上，且位於該基板與該第一導電散熱層和該第二導電散熱層之間。
7. 如申請專利範圍第6項所述之元件次黏著載具，其中，該第一、該第二導電散熱層分別包括鈦層及金層。
8. 一種元件次黏著載具之製造方法，包括：提供一基板；於該基板之第一表面和第二表面定義出預導電導熱之區域，以形成第一導電導熱層和第二導電導熱層於該第一表面上以及形成第一散熱層於該第二表面上；以及於該第二導電導熱層上定義出元件黏著之區域，以透過電鍍方式形成元件黏著層於該第二導電導熱層上。
9. 如申請專利範圍第8項所述之元件次黏著載具之製造方法，其中，該第一導電散熱層、該第二導電散熱層及該第一散熱層係透過蒸鍍方式、濺鍍方式或電鍍方式而形成。
10. 如申請專利範圍第8項所述之元件次黏著載具之製造方法，其中，該元件黏著層一側或兩側之邊緣超出該第二導電散熱層之邊緣且局部覆蓋該第二導電散熱層側邊。