[发明专利]一种LED器件的硅基板与铜微热管集成制造方法

说明书

技术领域

本发明属于LED器件封装与散热领域，涉及一种LED器件的硅基板与铜微热管集成制造方法，应用于LED器件的散热。

背景技术

LED被称为第四代照明光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。近年来，世界上一些经济发达国家围绕LED的研制展开了激烈的技术竞赛，其中LED散热是一个亟待解决的问题。研究数据表明，假如LED芯片结温为25℃时的发光为100%；那么结温上升至60℃时，其发光量就只有90%；结温为100oC时就下降到80%；140oC就只有70%。此外LED的发热还会使得其光谱移动；色温升高；热应力增高；荧光粉环氧树脂老化加速等问题，因此LED器件的散热是其应用中的瓶颈问题。

LED器件的散热与其基板的热导能力有直接关联，利用基板材料或结构的高热导率，将热量从LED芯片导出，实现与外界的热交换。目前常用的LED封装基板主要包括印刷线路板（PCB）、金属核印刷电路板（MCPCB）、直接键合铜基板（DBC）和半导体硅片等。其中，PCB基板生产技术已非常成熟，成本较低。但是作为PCB主材的FR4热导率(0.2-0.3W/mK)很低，难以满足大功率LED散热要求【A Poppe1, et al., 26th IEEE SEMI-THERM Symposium,2010, 283】。MCPCB是一种由金属铝板、有机绝缘层和铜箔组成的三明治结构，其优点是成本低，可实现大尺寸、大规模生产【S Lee, et al., Korean Institute of Electrical Engineers, 2008:2276-2280】。但也存在热导率较低，热失配以及使用温度较低等问题。DBC是一种高导热性覆铜陶瓷板，由陶瓷基板（Al₂O₃或AlN）和导电层（厚度大于0.1mm Cu层）在高温下（1065℃）共晶烧结而成，根据布线要求，以刻蚀方式形成线路。DBC具有导热性好、绝缘性强、可靠性高等优点【T Wang, et al, 2009 ICEPT-HDP:581-584】。但是铜层较厚，因此湿法腐蚀的最小线宽一般大于150μm。半导体硅具有热导率高、与LED芯片材料热失配小，具有加工技术成熟等优点，非常适合作为大功率LED的散热基板，是近年来新型大功率LED器件基板设计与研制中常用的材料，但是由于传统的LED采用蓝宝石或者氮化镓材料为基板，因此该项技术仍处于实验室研究阶段。

发明内容

本发明提供了一种应用于LED散热的基板制造方法，在LED硅基板的背面采用电铸的方法制作出铜的微结构，与另一块铜基板采用直接键合方法封接后形成铜微热管。

本发明的技术方案如下：

第一步，在硅基板的背面溅射铜种子层，铜种子层厚度在50-300nm范围内；

第二步，在铜种子层上涂覆光刻胶，光刻胶的可以是正胶，也可以是负胶，光刻胶的厚度在100-900μm范围内，光刻后获得电铸形模，电铸铜直到需要的厚度，电铸厚度小于或者等于胶厚，去光刻胶，在硅基板上获得铜微结构；

第三步，切割纯铜板，获得与硅片同样大小的另一片纯铜片，该纯铜片的厚度通常为0.5-2mm，并采用机械加工方法获得工质灌注孔，孔径为0.5-2.5mm；将此纯铜片与带有铜微通道的硅基板键合，灌注工质，获得集成铜微热管的硅基板。

本发明的效果和益处是：由于采用电铸的方法直接在硅基底上生长铜，因此该方法在铜微热管与硅基板之间没有界面，不需要导热胶和粘结剂，没有热阻较大的界面热阻，器件的整体热阻小；也不存在由于胶干涸导致的热传导能力突降，因此传热稳定，提高了器件的可靠性和寿命。

附图说明

图1为本发明制作的集成铜微热管的硅基片结构示意图。

图2为利用本发明制作集成铜微热管的硅基片的工艺流程图。

图中: 1 纯铜片；2 铜微结构；3 铜种子层；4 硅基板；5 联通沟道；6 SU-8胶；7 SU-8胶电铸形模。

具体实施方式

下面结合技术方案和附图，详细叙述本发明的具体实施例。

实施例1