一種用于ac-led芯片結構倒裝焊金屬層的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于AC-LED芯片結構倒裝焊金屬層結構額制作方法，特別是涉及一種基于共晶焊方法的AC-LED芯片結構倒裝焊金屬層尺寸、結構的設計。
【背景技術】
[0002]目前市場上的LED芯片封裝技術，大部分還是正裝LED芯片技術，即將芯片的有源區(qū)面朝上，背對基板和貼后鍵合。但是正裝LED芯片存在著很多的缺點，例如:
[0003]1.由于電極和焊點對光的吸收作用，降低了芯片出光效率低；
[0004]2.P型接觸結構制約了 LED芯片結構的工作功率；
[0005]3.LED芯片熱阻較大，直接導致芯片散熱性能，制約LED的性能與壽命等。
[0006]基于上述種種缺點，倒裝焊芯片技術需要得以研究和推廣。倒裝結構(Flip-chip)的LED有許多的優(yōu)點:
[0007]I)在倒裝結構中，光是從藍寶石襯底取出，而非從具有光吸收特性的Ni/Au電流擴散層取出。由于不從電流擴散層出光，這樣不透光的電流擴散層可以加厚，以增加倒裝芯片的電流密度。
[0008]2)活性層中發(fā)出的向下的光可以被P電極反射，導致了光取出的增加。
[0009]3)這種結構還可以將PN結的熱量直接通過金屬凸點導給熱導系數高的硅襯底，這避免了在傳統(tǒng)的正裝結構中的由于藍寶石襯底的低散熱系數所導致的散熱問題。
[0010]4)可以通過增加P電極的厚度來增加電流的擴散，取代薄的Ni/Au接觸，減少擴散阻抗。
[0011]AC-LED是一種將交流電甚至是市電直接連入LED，并使其發(fā)光的新型LED，它的出現(xiàn)讓LED能夠更加方便的被人們所使用。當然它也存在一些問題，例如頻閃問題，功率較大，出光效率，芯片散熱等問題。其中為了能夠解決AC-LED芯片散熱以及出光效率的難題，在封裝時，人們開始采用倒裝焊芯片技術，倒裝焊芯片技術則將芯片有源區(qū)面對基板，通過芯片上呈陣列排列的焊料凸點實現(xiàn)芯片與襯底的互硅片直接以倒扣方式安裝到PCB從硅片向四周引出I/O互聯(lián)，形成最短電路，降低電阻，提升電性能，此外，出光效率，散熱等問題也能夠得到很好的改善與提高。
[0012]將芯片與基板進行互聯(lián)時，實現(xiàn)的方法主要有導電膠粘接和共晶焊接。共晶焊接又稱為低熔點合金焊接，它是指在相對較低的溫度下共晶焊料發(fā)生共晶物熔合的現(xiàn)象，共晶合金直接從固態(tài)變成液態(tài)，而不經過塑性階段。共晶焊料是由兩種或兩種以上金屬組成的合金，其熔點遠遠低于合金中任一種金屬的熔點。

【發(fā)明內容】

[0013]本發(fā)明的目的在于提供一種用于AC-LED芯片結構倒裝焊金屬層結構的制作方法，能夠保障AC-LED芯片結構金屬層與基板緊緊鍵合在一起，避免芯片與基板鍵合不牢靠，接觸不充分，倒裝焊時出現(xiàn)虛焊等等的問題，而且，能夠保證基板與芯片是在一個相對低的溫度環(huán)境下進行倒裝焊，低溫焊接保證了芯片與基板的電路以及結構能夠不受損害，充分保障了倒裝焊芯片的穩(wěn)定工作，以及倒裝焊的成功率，AC-LED的成品率。另外，還能夠提高AC-LED芯片的出光效率、散熱性能等等，很好的提高了 AC-LED的電性能和光性能。
[0014]為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是:
[0015]一種用于AC-LED芯片結構倒裝焊金屬層結構，其特征在于，所述金屬層包括與AC-LED芯片結構中整流電路的正、負電極相對應連接的上下導電區(qū)域及上下導電區(qū)域之間非導電的散熱區(qū)；所述上下導電區(qū)域的寬度不小于50微米；該上下導電區(qū)域上蒸鍍有Cr、In、Ag、Au、Sn中至少兩種金屬，每層膜厚10?5000nm,形成多層金屬結構。
[0016]進一步，所述的上下導電區(qū)域呈條狀或帶狀。
[0017]本發(fā)明的用于AC-LED芯片結構倒裝焊金屬層結構的制作方法，包括如下步驟:
[0018]I)倒裝焊金屬層設計所述金屬層包括對應與AC-LED芯片結構中整流電路的正、負電極相對應、連接的上下導電區(qū)域及上下導電區(qū)域之間非導電的散熱區(qū)；所述上下導電區(qū)域的寬度不小于50微米；
[0019]2)在AC-LED芯片結構上覆一層介質層，封住LED芯片表面；
[0020]3)在上述S12層上通過光刻工藝獲得步驟I)所設計的金屬層圖案，對導電區(qū)域進行曝光，使得導電區(qū)域不存在光刻膠，其他區(qū)域保留光刻膠；
[0021]4)對AC-LED芯片倒裝焊金屬層進行蒸發(fā)鍍膜，依次在光刻圖案上；蒸鍍Cr、In、Ag、Au、Sn中至少兩種金屬，形成每層膜厚10?5000nm的多層金屬結構；
[0022]5)運用有機溶液對導電區(qū)域進行沖洗，將存在光刻膠的導電區(qū)域沖洗掉，保留下所需要的導電區(qū)域，這樣就形成了 AC-LED倒裝焊金屬層。
[0023]進一步,所述的介質層采用Si02。
[0024]又，所述的上下導電區(qū)域呈條狀或帶狀。
[0025]所述的有機溶液包括丙酮溶液。
[0026]本發(fā)明所設計的金屬層結構中，散熱區(qū)域面積較大，能夠有效解決AC-LED芯片的散熱問題。
[0027]本發(fā)明選擇Cr、In、Ag、Au、Sn作為共晶焊金屬，Cr保證合金能夠LED芯片的粘附力足夠大，Au的穩(wěn)定性避免了金屬條不被氧化，保證LED芯片倒裝焊時金屬條不被氧化，Sn、Au合金成分保證了合金的較熔點，為倒裝焊提供一個較低的溫度，避免了較高溫度對AC-LED芯片損害，保障了 AC-LED芯片的穩(wěn)定性，以及光、電各方面的優(yōu)良性能。
[0028](In) Sn: (Ag) Au的比例在1:1至100:1之間,合金成分保證了合的較低熔點，為倒裝焊提供一個較低的倒裝焊溫度(100?400°C，壓力為g/cm2?lOOKg/cm2，惰性氣體保護)。避免了較高溫度對AC-LED芯片的害，保障了 AC-LED芯片的穩(wěn)定性，以及光、電各方面的優(yōu)良性能。
[0029]此外，金屬層的厚度也影響著倒裝焊的質量與效果，相對厚的金屬層夠保證了芯片與基板在倒裝焊鍵合時候能夠充分接觸、融合，這樣才能證芯片與基板之間的粘附力較大，才能使得倒裝焊芯片不易于從基板脫落，也有利于AC-LED芯片的電極與基板之間的導電性能良好，使得AC-LED的電、光性能比較良好。
[0030]本發(fā)明所選擇的共晶焊的金屬組合能夠保障AC-LED芯片結構金屬層與基板緊緊鍵合在一起，避免芯片與基板鍵合不牢靠，接觸不充分，金屬條的平整度避免了倒裝焊時出現(xiàn)虛焊等等的問題，而且此種共晶焊能夠保證基板與芯片是在一個相對低的溫度環(huán)境下進行倒裝焊，低溫焊接保證了芯片與基板的電路以及結構能夠不受損害，充分保障了倒裝焊芯片的穩(wěn)定工作，以及倒裝焊的成功率，AC-LED的成品率。本發(fā)明能夠提高AC-LED芯片的出光效率、散熱性能等等，很好的提高了 AC-LED的電性能和光性能。
【附圖說明】
[0031 ] 圖1為AC-LED芯片的電路圖。
[0032]圖2為AC-LED芯片結構倒裝焊金屬層的設計圖案。
[0033]圖3為AC-LED芯片結構倒裝焊金屬層的金屬成分。
【具體實施方式】
[0034]下面結合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明:
[0035]圖1為AC-LED電路圖，多顆LED串聯(lián)起來組成一個高壓LED10，將高壓LED串聯(lián)起來組成一個高壓LED陣列20，通過橋式整流電路30對于高壓LED陣列20的整流，高壓LED陣列即可在交流電甚至是市電的環(huán)境下進行工作，這就是AC-LED，