TWI471069B

TWI471069B - Ｌｅｄ用的金屬基板

Info

Publication number: TWI471069B
Application number: TW102118105A
Authority: TW
Inventors: Fumio Oshita; Masahiro Yamaguchi
Original assignee: Takamatsu Plating Co Ltd; Masahiro Yamaguchi
Priority date: 2013-05-22
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2015-01-21
Also published as: TW201446088A

Description

LED用的金屬基板

本發明係關於一種和矽晶圓同樣地用在將自身搭載的LED元件個別地切割分離，又被稱作金屬晶圓的LED用的金屬基板。

在以往，本發明之申請人與其他發明人係以提供高亮度、高散熱度的LED用基板為目的，致力對蒸鍍手法進行研究與開發，從而完成一種以Mo金屬為核心材並且在其兩側面蒸鍍Cu金屬的金屬基板(參照專利文獻1，日本專利公開2012-109288號公報)。本說明書以下係將此金屬基板簡稱為「DMD」。

當今DMD被廣泛地提供且被各層級的廠商所運用，在後端製造的廠商完成將LED元件黏接固着的組裝製程後，接著會進行LED晶片的最終封裝，然而後端製造的廠商若是屬於海外的廠商，其內部的作業員多半對此黏接固着的製程相當生疏。

造成此現象的理由在於，DMD其基底元件的Mo金屬核心材因為具有可撓性，在黏接固着的製程中會產生彎曲，所以容易造成黏接固着的不完全，影響黏接貼合的品質。在此雖然經過反覆的實驗，嘗試在DMD上附加額外的鍍層來改善此現象，由於是在Mo金屬(或者DMD)此具可撓性的不安定材料上搭載鍍層(參照表1)，因而仍無法根本地解決前述的問題。

本發明有鑑於上述情況，著眼在和作為金屬基板核心材之Mo金屬材質具備相近特性(耐高溫、低熱膨脹率且在真空中也極為穩定的材料)的其他種類金屬，並對此加以改良，從而提供一種具備高亮度、高散熱度之優點，且即使是不熟練的作業員也能順利地將LED元件確實裝設的金屬基板。

為解決上述的課題，本發明之一種LED用金屬基板，其特徵在於，LED用金屬基板的核心基板係由CuW合金所製成，核心基板係藉由Ni或Ni-P合金製成的基底鍍層形成可改善CuW合金硬度的調整鍍層，調整鍍層係為下列三者的其中之一，LED用金屬基板係透過調整鍍層與LED元件的外延層黏接固着。

(1)AuSn合金的調整鍍層3。

(2)Au與Sn層疊形成的複合調整鍍層4。

(3)In與Au層疊形成的複合調整鍍層5。

LED用金屬基板係透過上述構成，其中心部分的核心基板(核心材)係為Cu金屬與W金屬的合金(CuW：Cu比例5~20%(其餘為W))，此CuW合金材料係透過在W金屬的燒結體上熔浸Cu金屬板所製成。又，雖然本發明未直接使用黏接劑，但藉由調整鍍層或複合調整鍍層3、4、5仍可與LED元件的外延層7黏接固着。

另外，核心基板1在具有CuW脆弱特性的反面，由於還具有相當的硬度(參照表1)，因此在外延接合製程中不易產生彎曲，能使調整鍍層或複合調整鍍層3、4、5穩定地保持其外形。更進一步，調整鍍層或複合調整鍍層3、4、5係擁有適當的軟度，能將CuW的硬度一定程度地緩和至適合LED元件黏接固着的硬度，除了適於搭載LED元件之外還具有高亮度、高散熱度的金屬特性。

承上述說明，本發明之LED用金屬基板係透過以上構成，核心基板係選用耐高溫、低熱膨脹率且在真空中極為安定的CuW材料，並在核心基板的至少一個側面形成調整CuW硬度的調整鍍層，用以補正具有高硬度且難以融通之CuW的材料硬度，使LED元件能正確無誤地與外延層接合，降低LED元件搭載的難易度，同時具有高亮度、高散熱度的優越功效。

1‧‧‧核心基板

2、2’‧‧‧基底鍍層

3、3’‧‧‧(AuSn合金的)調整鍍層

4、4’‧‧‧(Au與Sn層疊的)複合調整鍍層

5、5’‧‧‧(In與Au層疊的)複合調整鍍層

6、6’‧‧‧黏接劑

7‧‧‧外延層

8‧‧‧封裝基板

9、9’‧‧‧Au鍍層

10、10’‧‧‧(複合調整鍍層中的)Au鍍層

P‧‧‧LED用的金屬基板

圖1為表示本發明之LED用金屬基板一實施例其使用狀態下的剖面說明圖。

圖2為表示本發明之LED用金屬基板其他實施例的剖面說明圖。

圖3為表示本發明之LED用金屬基板又一實施例的剖面說明圖。

圖4為表示本發明之LED用金屬基板又一實施例的剖面說明圖。

圖5為表示本發明之LED用金屬基板又一實施例的剖面說明圖。

圖6為表示本發明之LED用金屬基板又一實施例的剖面說明圖。

圖7為表示本發明之LED用金屬基板又一實施例的剖面說明圖。

圖8為表示本發明之LED用金屬基板又一實施例的剖面說明圖。

圖9為表示本發明之LED用金屬基板又一實施例的剖面說明圖。

本發明中，調整鍍層與複合調整鍍層3、4、5係如下列所示，其用於軟化核心基板1的硬度，同時調整核心基板1的變形程度。

(1)AuSn合金的調整鍍層3。

(2)Au與Sn層疊形成的複合調整鍍層4。在(2)的情況下，接合時Au與Sn彼此熔融形成AuSn。

(3)In與Au層疊形成的複合調整鍍層5。在(3)的情況下，由於In的熔點(156.4℃)較低，因此具有降低接合溫度的優點。

又，由於(2)、(3)的複合調整鍍層4、5是屬於不同金屬的蒸鍍層疊，因此有時也會將高亮度的Au鍍層10設置在最外層(如圖4、圖5、圖8、圖9所示)。

本發明之LED用的金屬基板P在組裝LED元件時，外延層7與調整鍍層(或複合調整鍍層)3、4、5係藉由黏接劑6彼此接合，其中調整鍍層3、複合調整鍍層4係以AuSn合金作為黏接劑6，In與Au層疊形成的複合調整鍍層5係以Au作為黏接劑6。

實施例1

圖1係為本發明一實施例的示意圖，LED用的金屬基板P係以銅與鎢合金所形成的CuW核心材作為核心基板1，在核心基板1的上下兩個側面分別藉由Ni金屬(或Ni-P合金)的基底鍍層2、2’形成有抑制硬度的軟質調整鍍層3、3’，使LED用的金屬基板P形成上下兩個側面為AuSn合金鍍層的三明治構造。

請再參照圖1，圖1亦為本發明使用狀態的示意圖，使用時LED元件係藉由位於上方之AuSn的黏接劑6組裝，從藍寶石剝離的外延層7則與調整鍍層3接合。又，位於下方的封裝基板8則是藉由黏接劑6’與AuSn合金的調整鍍層3’接合。其中，AuSn合金的比例係為80：20。

實施例2

圖2係為僅在上方具有AuSn合金的「單面AuSn」型實施例示意圖，CuW的核心基板1其上下兩個側面分別藉由基底鍍層2、2’形成Au鍍層9、9’，位於上方的Au鍍層9還形成有AuSn合金的調整鍍層3，接著LED元件係於調整鍍層3上透過外延層被接合，位於下方的Au鍍層9’則與封裝基板接合(圖中省略標示)。

實施例3

圖3係為「雙面AuSn」型的實施例示意圖，與上述圖2所示之實施例不同的是，位於下方的Au鍍層9’同樣也被施以AuSn合金的蒸鍍，形成與上下方的Au鍍層9、9’相重疊之AuSn合金的調整鍍層3、3’，讓CuW的硬度能再進一步地被緩和。

實施例4

圖4係為「單面AuSn層疊」型的實施例示意圖，核心基板1的上下兩側面形成有Au鍍層9、9’，位於上方的Au鍍層9還形成有複合調整鍍層4，複合調整鍍層4係由Au金屬、Sn金屬做上下蒸鍍所層疊形成，在基板的最外側係為複合調整鍍層4中的Au鍍層10，位於下方的Au鍍層9’則露出在基板的下方。

實施例5

圖5係為與圖4相似的實施例，其係在位於上下的Au鍍層9、9’分別還形成了複合調整鍍層4、4’，以形成上下對稱的三明治結構，其中複合調整鍍層4、4’係由Au金屬、Sn金屬做上下蒸鍍所層疊形成。

實施例6

圖6係為「單面In」型的實施例示意圖，核心基板1的上下兩側面形成有Au鍍層9、9’，此時僅位於上方的Au鍍層9還經由層疊形成複合調整鍍層5，位於下方的Au鍍層9’則不做任何處理，其中複合調整鍍層5係由In金屬、Au金屬做上下蒸鍍所層疊形成。

實施例7

圖7係為與圖6相似的「雙面In」型的實施例示意圖，其係分別在上下方形成了複合調整鍍層5、5’，以形成上下對稱的三明治結構，其中複合調整鍍層5、5’係由In金屬、Au金屬做上下蒸鍍所層疊形成。

實施例8

圖8係為「單面In」型的實施例示意圖，核心基板1的上下兩側面形成有Au鍍層9、9’，此時僅在位於上方的Au鍍層9形成複合調整鍍層5，基板的最外側則為複合調整鍍層5中的Au鍍層10，其中複合調整鍍層5係由In金屬、Au金屬做上下蒸鍍所層疊形成。

實施例9

圖9係為與圖8相似的「雙面In」型的實施例示意圖，其位於下方的Au鍍層9’同樣也形成有複合調整鍍層5’，而三明治結構的兩個外側面分別為複合調整鍍層5、5’中具高亮度、高柔軟度的Au鍍層10、10’，其中複合調整鍍層5、5’係由In金屬、Au金屬做上下蒸鍍所層疊形成。