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一种深紫外LED晶圆级封装方法

阅读:8发布:2022-05-23

专利汇可以提供一种深紫外LED晶圆级封装方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 专利 公开了一种深紫外LED 晶圆 级封装方法。封装方法包括:首先通过丝网印刷在晶圆级 石英 玻璃片上形成阵列的环状纳米 银 膏层,并经过低温 烧结 后获得环状银层结构;然后通过 半导体 微加工工艺制备平面陶瓷 基板 ,并在陶瓷基板上制作阵列的金属围坝以实现三维陶瓷基板;随后将多颗深紫外LED芯片贴装于陶瓷基板围坝腔体内的金属线路层上;接着在石英玻璃片的银层上通过印刷金属 焊料 形成焊料层,再将陶瓷基板围坝上表面与石英玻璃片的焊料层对准加压,并通过加热实现可靠 焊接 ;最后切割分片获得深紫外LED产品。通过本发明专利,实现了深紫外LED全无机 气密封装 ,提高了深紫外LED器件长期可靠性,更重要的是提出了一种低成本、规模化的封装方法,降低了深紫外LED封装制造成本。,下面是一种深紫外LED晶圆级封装方法专利的具体信息内容。

1.一种深紫外LED晶圆级封装方法,其特征在于,该方法包括下列步骤:
(a)选取平面石英玻璃作为晶圆级玻璃片,通过丝网印刷在石英玻璃片上印刷出阵列的环状纳米膏层,再将玻璃片放置于高温炉中进行烧结,由此在玻璃片上形成阵列的环状银层结构,以用于金属焊料焊接
(b)通过半导体微加工工艺制备平面陶瓷基板,陶瓷基板拥有金属线路层和导电通孔,并在陶瓷基板上制作阵列的金属围坝以实现三维陶瓷基板;
(c)将多颗深紫外LED芯片分别贴装于陶瓷基板围坝腔体内的金属线路层上,完成固晶、打线或共晶过程;
(d)在玻璃片的银层上通过印刷金属焊料形成厚度均匀的焊料层,再将陶瓷基板围坝上表面与玻璃片的焊料层对准加压,并通过整体回流或局部加热完成焊料焊接,实现深紫外LED气密封装
(e)将通过步骤(d)焊接完成的晶圆级玻璃片与陶瓷基板进行切割分片,获得全无机气密封装的深紫外LED产品。
2.根据权利要求1所述的一种深紫外LED晶圆级封装方法,其特征在于,所述石英玻璃片上烧结纳米银膏的烧结温度为300-600℃,烧结时间为30-90min,烧结后银层的厚度为
20-100μm,银层的环状结构为正方形或圆形,且与陶瓷基板围坝上表面结构对应。
3.根据权利要求1所述的一种深紫外LED晶圆级封装方法,其特征在于,所述陶瓷基板上的金属围坝是通过直接电或焊接围坝工艺制作而成,金属围坝高度为0.5-1.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种深紫外LED晶圆级封装方法,其特征在于,所述石英玻璃片的银层上印刷的金属焊料为金、锡银铜或铜锡合金焊料,焊料层厚度为30-200μm。
5.根据权利要求1所述的一种深紫外LED晶圆级封装方法,其特征在于,所述焊料焊接是在真空、氮气或惰性气体环境下完成。
6.根据权利要求1所述的一种深紫外LED晶圆级封装方法,其特征在于,所述陶瓷基板在贴装深紫外LED芯片前已进行预切割,晶圆级封装后仅对玻璃片进行切割,且切割位置与所述陶瓷基板预切割位置一致。

说明书全文

一种深紫外LED晶圆级封装方法

技术领域

[0001] 本发明属于半导体制造技术相关领域,更具体地,涉及一种深紫外LED封装方法。

背景技术

[0002] 相对于汞灯、荧光灯等传统紫外光源,紫外发光二极管(UV-LED)具有节能环保、寿命长、体积小、波长可控等优势。紫外LED根据发光波长不同,可以分为浅紫外LED(>300nm)和深紫外LED(≤300nm)。其中,深紫外LED在杀菌消毒、净化、医疗美容、生化检测等领域具有广泛的应用前景。
[0003] 对于深紫外LED封装而言,由于深紫外LED发光波长短、能量高,传统有机封装材料(胶、环树脂等)会出现老化、黄化等问题,降低深紫外LED性能和长期可靠性。为此,业界开始采用玻璃、陶瓷等无机材料来封装深紫外LED,以提高器件可靠性。但是,现有的深紫外LED仍是处于器件级封装水平,需要单独进行芯片贴装和玻璃盖板键合,整个工艺集成度低,产品一致性差,难于满足深紫外LED封装需求。为此,研究者也开发了深紫外LED晶圆级封装方法,但已有的方法工艺相对复杂,且成本较高,不合适大规模封装。相应地,有必要改进现有深紫外LED晶圆级封装技术,以提高深紫外LED可靠性,并更好地满足深紫外LED集成化封装需求。
[0004] 发明专利内容
[0005] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明专利提供了一种深紫外LED晶圆级封装方法,通过在石英玻璃上制作阵列的层结构作为金属化图形,利用焊料焊接实现石英玻璃与陶瓷基板间的晶圆级键合,一方面可以避免有机材料的紫外老化等问题,提高深紫外LED长期可靠性,另一方面实现深紫外LED晶圆级封装,提高封装集成度,降低封装成本。
[0006] 相应地,按照本发明专利的一个方面,提供了一种深紫外LED晶圆级封装方法,其特征在于,该方法包括下列步骤:
[0007] (i)选取平面石英玻璃作为晶圆级玻璃片,通过丝网印刷在石英玻璃片上印刷出阵列的环状纳米银膏层,再将玻璃片放置于高温炉中进行烧结,由此在玻璃片上形成阵列的环状银层结构,以用于金属焊料焊接;
[0008] (ii)通过半导体微加工工艺制备平面陶瓷基板,陶瓷基板拥有金属线路层和导电通孔,并在陶瓷基板上制作阵列的金属围坝以实现三维陶瓷基板;
[0009] (iii)将多颗深紫外LED芯片分别贴装于陶瓷基板围坝腔体内的金属线路层上,完成固晶、打线或共晶过程;
[0010] (iv)在玻璃片的银层上通过丝网印刷金属焊料形成厚度均匀的焊料层,再将陶瓷基板围坝上表面与玻璃片的焊料层对准加压,并通过整体回流或局部加热完成焊料焊接,实现深紫外LED气密封装
[0011] (v)将通过步骤(iv)焊接完成的晶圆级玻璃片与陶瓷基板进行切割分片,获得全无机气密封装的深紫外LED产品。
[0012] 进一步的,在步骤(i)中,所述石英玻璃片上烧结纳米银膏的烧结温度为300-600℃,烧结时间为30-90min,烧结后银层的厚度为20-100μm,银层的环状结构为正方形或圆形,且与陶瓷基板围坝上表面结构对应。
[0013] 进一步的,在步骤(ii)中,所述陶瓷基板上的金属围坝是通过直接电或焊接围坝工艺制作而成,金属围坝高度为0.5-1.5mm。
[0014] 进一步的,在步骤(iv)中,所述石英玻璃片的银层上印刷的金属焊料为金、锡银铜或铜锡合金焊料,焊料层厚度为30-200μm。
[0015] 进一步的,在步骤(iv)中,所述焊料焊接是在真空、氮气或惰性气体环境下完成。
[0016] 进一步的,所述陶瓷基板在贴装深紫外LED芯片前已进行预切割,晶圆级封装后仅对玻璃片进行切割,且切割位置与所述陶瓷基板预切割位置一致。
[0017] 总体而言,通过本发明专利所构思的以上技术方案与现有技术相比,通过金属焊料可靠焊接,避免有机材料老化和失效问题,提高深紫外LED长期可靠性;另一方面,通过在晶圆级玻璃片上制作阵列的银层结构,实现玻璃片与陶瓷基板间的晶圆级键合,提高深紫外LED封装集成度,且降低封装工艺成本,适合大规模封装制造。附图说明
[0018] 图1是本发明专利提供的一种深紫外LED晶圆级封装方法的示意图。
[0019] 图2本发明专利提供的另一种深紫外LED晶圆级封装方法的示意图。

具体实施方式

[0020] 为了使本发明专利的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明专利进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明专利,并不用于限定本发明专利。此外,下面所描述的本发明专利各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0021] 实施例1
[0022] 请参阅图1,该实施例1提供了一种深紫外LED晶圆级封装方法,其作为示范可包括以下步骤:
[0023] 步骤1,选取平面石英玻璃作为晶圆级玻璃片11,通过丝网印刷在石英玻璃片11上印刷出阵列的正方形环状纳米银膏层,再将玻璃片11放置于高温炉中,在300℃下烧结30min,由此在玻璃片1上形成阵列的环状银层12;
[0024] 步骤2,通过半导体微加工工艺制备平面陶瓷基板14,陶瓷基板14制作有金属线路层15和导电通孔16,再在陶瓷基板14上通过多次电镀铜制作金属围坝17,金属围坝17高度为0.6mm,随后对陶瓷基板14进行预切割形成预划线;
[0025] 步骤3,将多颗深紫外LED芯片18贴装于陶瓷基板14的金属围坝17腔体内的金属线路层15上,通过共晶层19实现电互连;
[0026] 步骤4,在玻璃片11的银层12上通过丝网印刷锡银铜焊料形成厚度均匀的焊料层13,厚度为50μm,再将陶瓷基板14的金属围坝17上表面与玻璃片11的焊料层13对准加压,并在真空环境下通过整体回流完成焊料焊接;
[0027] 步骤5,将焊接后的玻璃片11进行切割分片,且切割位置与陶瓷基板14预切割位置一致,最终完成晶圆级封装结构的切割分片,获得全无机气密封装的深紫外LED产品20。
[0028] 实施例2
[0029] 请参阅图1,该实施例2提供了一种深紫外LED晶圆级封装方法,其作为示范可包括以下步骤:
[0030] 步骤1,选取平面石英玻璃作为晶圆级玻璃片21,通过丝网印刷在石英玻璃片21上印刷出阵列的圆形环状纳米银膏层,再将玻璃片21放置于高温炉中,在400℃下烧结20min,由此在玻璃片21上形成阵列的环状银层22;
[0031] 步骤2,通过半导体微加工工艺制备平面陶瓷基板24,陶瓷基板24制作有金属线路层25和导电通孔26,再在陶瓷基板24上通过焊接层28实现金属围坝27的可靠焊接,金属围坝27高度为0.8mm,随后对陶瓷基板24进行预切割形成预划线;
[0032] 步骤3,将多颗深紫外LED芯片29贴装于陶瓷基板24的金属围坝27腔体内的金属线路层25上,通过共晶层30实现电互连;
[0033] 步骤4,在玻璃片21的银层22上通过丝网印刷金锡焊料形成厚度均匀的焊料层23,厚度为30μm,再将陶瓷基板24的金属围坝27上表面与玻璃片21的焊料层23对准加压,并在氮气环境下通过感应局部加热完成焊料焊接;
[0034] 步骤5,将焊接后的玻璃片21进行切割分片,且切割位置与陶瓷基板24预切割位置一致,最终完成晶圆级封装结构的切割分片,获得全无机气密封装的深紫外LED产品31。
[0035] 本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已,并不用以限制本发明专利,凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明专利的保护范围之内。
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