CN110718622B - 一种发光二极管器件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种发光二极管器件及其制造方法本发明的发光二极管器件在镍镀层上形成镍硅镀层，该镍硅镀层的润湿性较差，可以阻止间隔材料的爬升，保证电连接的可靠性。另外，布线金属层具有内嵌的阶梯形状的侧面，使得所述间隔材料内嵌到所述镍镀层与散热基板之间，保证间隔材料填充间隔槽的体积的基础上，可以实现防止剥离和进一步防止爬升的目的。
Description
技术领域
本发明涉及光电器件封装测试领域，具体涉及一种发光二极管器件及其制造方法。
背景技术
现有的发光二极管器件多为COB结构，即板上芯片结构，其中，为了电连接的需要往往需要在基板上形成布线层，并且为了使得布线层之间的电可靠性，往往需要在所述电镀层之间填充绝缘材质，以增加电绝缘性能。如图13所示，基板1上具有布线层2，所述布线层2为多个分立的孤岛状结构，其中布线层2的表面上镀有镀层3，所述镀层3一般为镍、金、银等材质，LED芯片6的背面通过焊料层7焊接于所述镀层3上，所述LED芯片6的出光面电极通过焊线8焊接于所述镀层3以实现电连接，且所述焊接处具有焊接点9。由于镀层3具有润湿性，在间隔处填充的树脂绝缘材4会爬至镀层3的上表面，如图13的爬升部分5，该爬升部分可能导致焊线8的虚焊，并且焊料层7与镀层3的接合力也受到影响。
发明内容
基于解决上述问题，本发明提供了一种发光二极管器件的制造方法，其包括以下步骤：
(1)提供散热基板，并在所述散热基板上压合第一干膜，并实施第一光照；
(2)在所述第一干膜上压合第二干膜，并实施第二光照；
(3)将经过光照干膜去除，以形成在干膜中的多个开口，其中，所述开口的边缘具有阶梯形状且其孔径上大下小；
(4)在所述开口内填充金属材料以共形的形成金属层；
(5)去除未光照的干膜，使得所述金属层具有多个间隔槽；
(6)在所述金属层的上表面和侧面形成镍镀层；
(7)在所述镍镀层的上表面上形成镍硅镀层；
(8)在所述间隔槽内填充间隔材料；
(9)将多个LED芯片通过焊料层焊接于所述镍硅镀层上，并与所述金属层电连接。
其中，在步骤(2)和步骤(3)之间还包括在第二干膜上压合第三干膜，并实施第三光照。
其中，所述镍硅镀层未形成于所述金属层的侧面上。
其中，所述镍镀层采用电镀或化学镀的方法形成，而所述镍硅镀层采用共溅射的方法形成。
其中，所述步骤(9)具体包括：将所述LED芯片的下电极经由焊料层焊接于所述镍硅镀层上，所述LED芯片的上电极经由焊线焊接于所述镍硅镀层上。
本发明还提供了一种发光二极管器件，其通过上述发光二极管器件的制造方法制备得到，具体包括：
散热基板；
金属层，其侧面为内嵌的阶梯形状，且经由多个间隔槽呈岛状孤立分布；
镍镀层，覆盖所述金属层的上表面和侧面，其中所述镍镀层的上表面设置有镍硅镀层；
间隔材料，填充于所述间隔槽内，其高度低于所述镍硅镀层；
多个LED芯片，经由焊料层焊接于所述镍硅镀层，并与所述金属层电连接。
其中，所在所述焊料层与所述镍硅镀层之间形成有焊料层与镍硅镀层的合金层。
其中，其中，所述焊料层为锡焊料，所述镍硅镀层中硅的含量为5-10wt％；所述锡焊料与所述镍硅镀层形成锡和镍的合金层的同时，在界面处形成硅的析出层。
其中，所述镍硅镀层的润湿性比所述侧面的镍镀层的润湿性差。
其中，所述间隔材料的顶面低于所述镍硅镀层，且所述间隔材料的顶面是具有一曲率的弧面。
本发明的优点如下：
本发明的发光二极管器件在镍镀层上形成镍硅镀层，该镍硅镀层的润湿性较差，可以阻止间隔材料(即绝缘树脂材料)的爬升，保证电连接的可靠性。另外，布线金属层具有内嵌的阶梯形状的侧面，使得所述间隔材料内嵌到所述镍镀层与散热基板之间，保证间隔材料填充间隔槽的体积的基础上，可以实现防止剥离和进一步防止爬升的目的。
附图说明
图1为本发明的发光二极管器件的剖面图；
图2为本发明的发光二极管器件的局部放大图；
图3-12为本发明的发光二极管器件的制造方法的示意图；
图13为现有技术的发光二极管器件的剖面图。
具体实施方式
本发明的发光二极管器件其可以防止布线金属层间的绝缘树脂材料爬升至镀层的上表面，进而保证焊接的可靠性，避免虚焊、焊接不可靠的问题，同时提高了布线金属层的电绝缘形成，保证发光二极管器件的良品率以及可靠性。
参见图1和图2，本发明的发光二极管器件，其为多个LED芯片22进行的串联封装结构，其集成于单个散热基板10上，所述散热基板10可以是例如陶瓷基板等，所述散热基板10具有一定的刚性，可以防止发光二极管器件的热导致的翘曲问题。
在所述散热基板10上设有金属层15，优选的，所述金属层15的材质为铜、铝、银等，最优选为铜，所述金属层15为布线层，其侧面为内嵌的阶梯形状16，且经由多个间隔槽17呈岛状孤立分布。该些间隔槽17具有内嵌的图形，这是由于金属层15所具有的阶梯形状所决定的，该种内嵌结构，可以使得间隔材料50具有较大的占有体积，并且可以防止剥离和进一步实现防止间隔材料20爬升的目的。
在金属层15上电镀或者化学镀形成镍镀层18，该镍镀层18覆盖所述金属层15的上表面和侧面，所述镍镀层18的厚度为100-300微米。接着在所述镍镀层18上利用镍靶和硅靶共溅射镍硅镀层19，所述镍硅镀层19的厚度为50-150微米。并且该镍硅镀层19，其润湿性较差，优选的，其润湿性明显差于所述镍镀层18，如此设置，可以使得间隔材料20不易在上表面进行延伸，因此可以实现后续焊接的可靠性。
在所述间隔槽17内填充有间隔材料20，所述间隔材料20一般为高K聚合物材料，例如环氧树脂、PI、PBO等，其高度低于所述镍硅镀层19；并且，由于润湿性的作用下，所述间隔材料20的顶面为一凹面，可以参见图2，该凹面具有一曲率的弧面。
多个LED芯片21，经由焊料层22焊接于所述镍硅镀层19，并与所述金属层15电连接。所述LED芯片21为垂直型LED芯片，且所述焊料层22为锡银含量。
此外，值得一提的是，所述焊料层22与所述镍硅镀层19之间形成有焊料层22与镍硅镀层19的合金层26。其中，所述焊料层22为锡焊料，所述镍硅镀层19中硅的含量为5-10wt％；所述锡焊料与所述镍硅镀层19形成锡和镍的合金层的同时，在界面处形成硅的析出层，该析出层为非连续层，甚至是呈岛状分布。在焊接时，该硅的存在对于焊接的可靠性是具有促进作用的。
本发明还提供了上述发光二极管器件的制造方法，其具体包括以下步骤：
首先，参见图3，提供散热基板10，并在所述散热基板10上压合第一干膜11，并进行第一次光照，光照区域如图3的虚线部分；所述干膜为光刻胶，且利用辊轮进行辊压。
参见图4，在第一干膜11上压合第二干膜12，并进行第二光照，光照区域如图4的虚线部分，其中第二光照部分与第一光照部分在垂直方向上重叠，且所述第一光照部分小于所述第二光照部分。
参见图5，在第二干膜12上压合第三干膜13，并进行第三光照，光照区域如图5的虚线部分，其中第三光照部分与第二光照部分在垂直方向上重叠，且所述第二光照部分小于所述第三光照部分。
参见图6，去除经光照的第一至第三干膜11-13，以形成在干膜中的多个开口14，其中，所述开口14的边缘具有阶梯形状且其孔径上大下小。虽然本申请形成了三层干膜，但是形成双层干膜或者大于等于四层干膜并进行光照刻蚀，形成所述开口14。
接着参见图7，在所述开口14内填充金属材料以共形的形成金属层15；其可以采用包括电镀、化学镀、气相沉积或溅射等方法，在此不做过多限定。所述金属层15可以是任何适合的高导电金属材料，优选为铜。在形成金属层15之后，还可能包括例如CMP步骤，以使得所述金属层15的表面平整。
参见图8，利用HF酸等酸洗液体蚀刻去除未经光照的第一至第三干膜11-13，使得所述金属层15具有多个间隔槽17；所述间隔槽17的侧面形状与图案化的干膜的侧面形状一致，其具有内嵌的阶梯形状16。
然后，在所述金属层15的上表面和侧面形成镍镀层18，参见图9。该镍镀层18优选为电镀或化学镀。并所述镍镀层17足够薄，例如100-300微米，使得所述镍镀层18的侧面也具有阶梯形状，该种设定，是为了使得在后续共溅射时，防止侧面形成镍硅材料。
参见图10，所述镍硅镀层19采用共溅射的方法形成，其在溅射腔体内，采用硅靶和镍靶进行共溅射，以形成镍硅镀层19，所述镍硅镀层19中的硅的含量为5-10wt％，其厚度为50-150微米。并由于所述内嵌的阶梯形状16的存在，在所述金属层15的侧面的镍镀层基本未形成镍硅材料，其保证较优的润湿性。
参见图11，在所述间隔槽17内填充间隔材料20；所述间隔材料20通过点涂、点滴、丝网印刷等工艺填充。并且由于所述镍硅镀层19的润湿性优于所述镍镀层18的润湿性，所述间隔材料20可以较多的填充所述间隔槽17且不爬升至镍硅镀层19的表面，优选的，所述间隔材料20与所述镍硅镀层19的顶面齐平，且在所述间隔材料20的顶面具有一凹面。
最后，参见图12，将多个LED芯片21通过焊料层22焊接于所述镍硅镀层19，并与所述金属层15电连接。具体的，将所述LED芯片21的下电极经由焊料层22焊接于所述镍硅镀层19上，所述LED芯片21的上电极经由焊线23焊接于所述镍硅镀层19上。所述焊线23的两端分别具有焊点24和焊点25，其中所述焊点24是焊接于所述镍硅镀层19上的。所述锡焊料与所述镍硅镀层19形成锡和镍的合金层的同时，在界面处形成硅的析出层，该析出层为非连续层，甚至是呈岛状分布。在焊接时，该硅的存在对于焊接的可靠性是具有促进作用的。
本发明中使用的表述“示例性实施例”、“示例”等不是指同一实施例，而是被提供来着重描述不同的特定特征。然而，上述示例和示例性实施例不排除他们与其他示例的特征相组合来实现。例如，即使在另一示例中未提供特定示例的描述的情况下，除非另有陈述或与其他示例中的描述相反，否则该描述可被理解为与另一示例相关的解释。
本发明中使用的术语仅用于示出示例，而无意限制本发明。除非上下文中另外清楚地指明，否则单数表述包括复数表述。
虽然以上示出并描述了示例实施例，但对本领域技术人员将明显的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下，可做出变型和改变。
Claims (10)
1.一种发光二极管器件的制造方法，其包括以下步骤：
(1)提供散热基板，并在所述散热基板上压合第一干膜，并实施第一光照；
(2)在所述第一干膜上压合第二干膜，并实施第二光照；
(3)将经过光照干膜去除，以形成在干膜中的多个开口，其中，所述开口的边缘具有阶梯形状且其孔径上大下小；
(4)在所述开口内填充金属材料以共形的形成金属层；
(5)去除未光照的干膜，使得所述金属层具有多个间隔槽；
(6)在所述金属层的上表面和侧面形成镍镀层；
(7)在所述镍镀层的上表面上形成镍硅镀层；
(8)在所述间隔槽内填充间隔材料，其中，所述间隔材料为高K聚合物材料；
(9)将多个LED芯片通过焊料层焊接于所述镍硅镀层上，并与所述金属层电连接。
2.根据权利要求1所述的发光二极管器件的制造方法，其特征在于：在步骤(2)和步骤(3)之间还包括在第二干膜上压合第三干膜，并实施第三光照。
3.根据权利要求1所述的发光二极管器件的制造方法，其特征在于：所述镍硅镀层未形成于所述金属层的侧面上。
4.根据权利要求1所述的发光二极管器件的制造方法，其特征在于：所述镍镀层采用电镀或化学镀的方法形成，而所述镍硅镀层采用共溅射的方法形成。
5.根据权利要求1所述的发光二极管器件的制造方法，其特征在于：所述步骤(9)具体包括：将所述LED芯片的下电极经由焊料层焊接于所述镍硅镀层上，所述LED芯片的上电极经由焊线焊接于所述镍硅镀层上。
6.一种发光二极管器件，其通过权利要求1-5中任一项所述发光二极管器件的制造方法制备得到，具体包括：
散热基板；
金属层，其侧面为内嵌的阶梯形状，且经由多个间隔槽呈岛状孤立分布；
镍镀层，覆盖所述金属层的上表面和侧面，其中所述镍镀层的上表面设置有镍硅镀层；
间隔材料，填充于所述间隔槽内，其高度低于所述镍硅镀层，且所述间隔材料为高K聚合物材料；
多个LED芯片，经由焊料层焊接于所述镍硅镀层，并与所述金属层电连接。
7.根据权利要求6所述的发光二极管器件，其特征在于：所在所述焊料层与所述镍硅镀层之间形成有焊料层与镍硅镀层的合金层。
8.根据权利要求7所述的发光二极管器件，其特征在于：其中，所述焊料层为锡焊料，所述镍硅镀层中硅的含量为5-10wt％；所述锡焊料与所述镍硅镀层形成锡和镍的合金层的同时，在界面处形成硅的析出层。
9.根据权利要求6所述的发光二极管器件，其特征在于：所述镍硅镀层的润湿性比所述镍镀层的润湿性差。
10.根据权利要求6所述的发光二极管器件，其特征在于：所述间隔材料的顶面低于所述镍硅镀层，且
所述间隔材料的顶面是具有一曲率的弧面。
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