一種基于無(wú)機(jī)物的led磊晶積層電路板及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及一種基于無(wú)機(jī)物的LED磊晶積層電路板及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)的LED顯示產(chǎn)品發(fā)展到今天，配套的或是交叉行業(yè)的資源已經(jīng)極大地豐富和完善，但因?yàn)槭苤朴趥鹘y(tǒng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)采用FR4電路板用來做LED電路基板，因此在顯示屏的分辨率提高到一定程度時(shí)(譬如像素間距小于1MM時(shí))，傳統(tǒng)電路板是完全沒法滿足小尺寸、高精度的要求的。
[0003]目前使用在路燈或高爐電極等領(lǐng)域的LED無(wú)機(jī)電路板(PCB)，其制造和運(yùn)用都涉及很多困難，包括高額的制造成本，產(chǎn)品的穩(wěn)定性等問題。所以一直沒得到大范圍推廣。業(yè)界也在諸如相關(guān)材料細(xì)節(jié)和積層工藝細(xì)節(jié)不斷地探索著。傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)PCB的制造都是通過高溫?zé)Y(jié)形式來完成的，這必然導(dǎo)致高耗能帶來的成本問題，而且導(dǎo)電材料都是使用諸如金，銀這樣的貴金屬，也造成成本過高。而更為核心的技術(shù)困難是在高精細(xì)PCB制造和使用過程中的材料應(yīng)力的影響，已成為影響產(chǎn)品可靠性和穩(wěn)定性的最大因素。
[0004]因此如何采用常規(guī)工藝和常規(guī)材料降低生產(chǎn)成本，同時(shí)降低電路板應(yīng)力帶來的隱患，是亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種能夠克服上述缺陷的基于無(wú)機(jī)物的LED磊晶積層電路板及其制備方法。
[0006]在第一方面，本發(fā)明提供了一種基于無(wú)機(jī)物的LED磊晶積層電路板，包括:中心基板、至少兩層金屬導(dǎo)電層、LED晶格適配層和電路板側(cè)壁保護(hù)層；
[0007]所述中心基板為無(wú)機(jī)物構(gòu)成；
[0008]所述中心基板上具有電連接孔，所述電連接孔內(nèi)填充有第一導(dǎo)電金屬；
[0009]所述金屬導(dǎo)電層上具有隔離槽；
[0010]所述至少兩層金屬導(dǎo)電層沉積在所述中心基板的上、下表面上，通過所述電連接孔相連接；
[0011]LED晶格適配層沉積于用于生長(zhǎng)LED晶片的一側(cè)金屬導(dǎo)電層的表面；
[0012]所述電路板側(cè)壁保護(hù)層為電鍍于所述LED磊晶積層電路板的各個(gè)側(cè)面的金屬Ni層，用以消除后續(xù)工藝和使用過程中，所述LED磊晶積層電路板內(nèi)各層間之熱脹系數(shù)不同帶來的內(nèi)應(yīng)力；
[0013]其中，所述金屬導(dǎo)電層和第一導(dǎo)電金屬為濺射或電鍍沉積在所述中心基板上的金屬層結(jié)構(gòu)；所述隔離槽為所述金屬導(dǎo)電層在光刻、刻蝕后的圖形化結(jié)構(gòu)。
[0014]優(yōu)選的，所述金屬導(dǎo)電層的隔離槽內(nèi)沉積有絕緣介質(zhì)。
[0015]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述頂層金屬導(dǎo)電層的隔離槽內(nèi)沉積的絕緣介質(zhì)的厚度為10%?20%頂層金屬導(dǎo)電層厚度。
[0016]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述頂層金屬導(dǎo)電層被所述隔離槽隔開形成多個(gè)承載LED晶片的LED共晶焊盤。
[0017]優(yōu)選的，所述積層電路板的底層具有絕緣保護(hù)層，所述絕緣保護(hù)層的厚度為10%?20%底層金屬導(dǎo)電層厚度。
[0018]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述絕緣保護(hù)層上具有焊盤孔，所述焊盤孔內(nèi)填充有第二導(dǎo)電金屬；當(dāng)去除絕緣保護(hù)層后，所述第二導(dǎo)電金屬?gòu)乃龊副P孔中露出，形成多個(gè)與外部芯片或電路進(jìn)行電連接的接觸電極；所述接觸電極與所述積層電路板的底層金屬導(dǎo)電層相連接，從而形成所述積層電路板與外部芯片或電路之間的電連接。
[0019]優(yōu)選的，所述LED晶格適配層具體為金屬或非金屬，包括Cr、N1、Au、T1、Sn, SiC,ZnO中的任意一種或多種。
[0020]優(yōu)選的，所述中心基板具體為:SiC基板或SiC-Cu復(fù)合基板。
[0021]在第二方面，本發(fā)明提供了一種如上述第一方面所述的LED積層電路板的制造方法，包括:
[0022]對(duì)中心基板的整板鍍導(dǎo)電介質(zhì)；
[0023]對(duì)中心基板進(jìn)行激光鉆通孔加工；
[0024]對(duì)中心基板的整板鍍導(dǎo)電介質(zhì)；其中所述通孔由所述導(dǎo)電介質(zhì)完全填充；
[0025]對(duì)所述中心基板的第一表面的導(dǎo)電介質(zhì)進(jìn)行圖形化刻蝕；
[0026]對(duì)所述中心基板的第二表面的導(dǎo)電介質(zhì)進(jìn)行圖形化刻蝕；
[0027]氣相淀積Si02，形成基板保護(hù)層；
[0028]對(duì)所述中心基板的上表面的基板保護(hù)層進(jìn)行圖形化刻蝕，在圖形化區(qū)域內(nèi)露出金屬焊盤電極；
[0029]在所述金屬焊盤電極上生長(zhǎng)晶格適配層；所述晶格適配層的晶格結(jié)構(gòu)與所述LED的晶格結(jié)構(gòu)相同；
[0030]刻蝕去除所述LED積層電路板側(cè)面的Si02 ;
[0031]在所述LED磊晶積層電路板的各個(gè)側(cè)面電鍍金屬Ni，形成電路板側(cè)壁保護(hù)層。
[0032]優(yōu)選的，在氣相淀積Si02，形成基板保護(hù)層之前，所述方法還包括以下步驟:
[0033]氣相淀積SiC，形成圖形化刻蝕區(qū)域的填充層及中心基板的表面絕緣層；
[0034]對(duì)所述中心基板的表面絕緣層進(jìn)行圖形化刻蝕，刻蝕至圖形化區(qū)域內(nèi)露出導(dǎo)電介質(zhì)；
[0035]對(duì)中心基板的整板鍍導(dǎo)電介質(zhì)；
[0036]對(duì)所述中心基板的第一表面的導(dǎo)電介質(zhì)進(jìn)行圖形化刻蝕；
[0037]對(duì)所述中心基板的第二表面的導(dǎo)電介質(zhì)進(jìn)行圖形化刻蝕。
[0038]在本發(fā)明提供的基于無(wú)機(jī)物的LED磊晶積層電路板，采用常規(guī)制造工藝和常規(guī)材料降低了生產(chǎn)成本，通過LED晶格適配層形成與LED晶片焊盤相匹配的晶格適配處理，從而更好地形成于LED晶片之間的電連接和物理連接，通過電路板側(cè)壁保護(hù)層結(jié)構(gòu)，有效消除用以消除后續(xù)工藝和使用過程中，所述LED磊晶積層電路板內(nèi)各層間之熱脹系數(shù)不同帶來的內(nèi)應(yīng)力。
【附圖說明】
[0039]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于無(wú)機(jī)物的LED磊晶積層電路板的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于無(wú)機(jī)物的LED積層電路板的制造方法。
【具體實(shí)施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0042]本發(fā)明的一種基于無(wú)機(jī)物的LED磊晶積層電路板，主要用于LED顯示屏，超小間距LED顯示屏，超高密度LED顯示屏，LED正發(fā)光電視，LED正發(fā)光監(jiān)視器，LED視頻墻，LED指示，LED特殊照明等。
[0043]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種基于無(wú)機(jī)物的LED磊晶積層電路板的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。其中，圖中的上方為積層電路板的上表面方向，圖中的下方為積層電路板的下表面方向。
[0044]如圖1所示，本實(shí)施例的基于無(wú)機(jī)物的LED磊晶積層電路板，包括:一層中心基板
1、隔離層6、四層金屬導(dǎo)電層2、LED晶格適配層5和電路板側(cè)壁保護(hù)層7。
[0045]中心基板1和隔離層6分別上具有電連接孔11，電連接孔11內(nèi)填充有第一導(dǎo)電金屬；
[0046]金屬導(dǎo)電層2上具有隔離槽21，隔離槽21內(nèi)沉積SiC ；
[0047]四層金屬導(dǎo)電層2的其中兩層分別沉積在中心基板1的上、下表面上，在這兩層金屬導(dǎo)電層2的上、下表面各具有一層隔離層6，再上、下各具有一層金屬導(dǎo)電層2。
[0048]中心基板1可以是SiC基板，也可以是SiC與其他無(wú)機(jī)物復(fù)合而成的基板，比如SiC-Cu復(fù)合基板，隔離層6的材質(zhì)也可以是SiC。中心基板1的SiC層同樣起到雙層金屬導(dǎo)電層2之間的隔離作用，因此形成一層金屬導(dǎo)電層2，一層隔離(中心基板1或隔離層6)，再一層金屬導(dǎo)電層2的結(jié)構(gòu)，每?jī)蓪咏饘賹?dǎo)電層2之間通過所述電連接孔11內(nèi)的第一導(dǎo)電金屬實(shí)現(xiàn)電連接。
[0049]電路板側(cè)壁保護(hù)層7為電鍍于所述LED磊晶積層電路板的各個(gè)側(cè)面的金屬Ni層，用以消除后續(xù)工藝和使用過程中，所述LED磊晶積層電路板內(nèi)各層間之熱脹系數(shù)不同帶來的內(nèi)應(yīng)力。
[0050]其中，金屬導(dǎo)電層2和第一導(dǎo)電金屬為濺射或電鍍沉積在中心基板1上的金屬層結(jié)構(gòu)；隔離槽21為金屬導(dǎo)電層2在經(jīng)過光刻、刻蝕后的圖形化結(jié)構(gòu)。
[0051]在頂層的金屬導(dǎo)電層2的隔離槽21內(nèi)還沉積有厚度為10%?20%頂層金屬導(dǎo)電層厚度的絕緣介質(zhì)3。頂層的金屬導(dǎo)電層2被隔離槽21隔開，形成多個(gè)承載LED晶片的LED共晶焊盤22。
[0052]LED晶格適配層5沉積于LED共晶焊盤22之上，LED晶格適配層5的晶格結(jié)構(gòu)域預(yù)備裝配的LED晶片焊盤的晶格結(jié)構(gòu)一致，以便于更好地實(shí)現(xiàn)LED晶片與積層電路板之間的物理連接和電連接。
[0053]具體的，LED晶格適配層5具體為金屬或非金屬制成，可以通過采用蒸鍍、沉積等方法制得，所用材料可以包括但不限于Cr、N1、Au、T1、Sn, SiC, ZnO中的任意一種或多種。
[0054]積層電路板的底層亦沉積有絕緣保護(hù)層4，絕緣保護(hù)層4的厚度為10 %?20 %底層的金屬導(dǎo)電層厚度。絕緣保護(hù)層4上具有焊盤孔41，焊盤孔41內(nèi)填充有第二導(dǎo)電金屬，當(dāng)去除絕緣保護(hù)層4后，第二導(dǎo)電金屬?gòu)乃龊副P孔41中露出，形成多個(gè)與外部芯片或電路進(jìn)行電連接的接觸電極42。
[0055]接觸電極42與積層電路板的底層的金屬導(dǎo)電層2相連接，從而形成積層電路板與外部芯片或電路之間的電連接。
[0056]在本實(shí)施例中，中心層的中心基板1厚度為200μπι，經(jīng)過圖形化的過孔加工(Laser Drilling)得到中心層的中心基板1上的電連接孔11 ;整板金屬減射或電鍛沉積，形成緊貼在中心層中心基板1兩側(cè)的金屬導(dǎo)電層2并沉積了前述的電連接孔11，金屬材料優(yōu)選為銅，這兩層金屬導(dǎo)電層2的厚度30?35 μ m,填充電連接孔11的金屬厚度為200 μ m。對(duì)兩層金屬導(dǎo)電層2分別進(jìn)行圖形化刻蝕，形成多個(gè)隔離槽21 ;沉積SiC，在兩層金屬導(dǎo)電層2的外側(cè)形成兩層中心基板1，厚度為50 μ m,并且隔離槽21內(nèi)也填沉積SiC ;對(duì)上述兩層中心基板1進(jìn)行圖形化的過孔加工后，同樣的再在積層電路板的兩側(cè)濺射或電鍍沉積得到第三、四層金屬導(dǎo)電層2，厚度為30-35 μ m,沉積電連接孔11的金屬厚度為50 μ m ;再對(duì)積層電路板頂面和底面的金屬導(dǎo)電層2進(jìn)行圖形化刻蝕，之后對(duì)積層電路板進(jìn)行清洗并圖形化濺射或電鍍沉積5?10 μ m的絕緣介質(zhì)3。最后，對(duì)底面的絕緣介質(zhì)3進(jìn)行圖形化處理得到焊盤孔41，再濺射電鍍沉積一層金屬形成多個(gè)與外部芯片或電路進(jìn)行電連接的接觸電極42。
[0057]在一個(gè)優(yōu)選的例子中，如圖1所示，積層電路板具有以下的基本參數(shù)特征:
[0058]積層電路板之基板中心層為SiC層，厚度200 μ m, CTE = 6_8ppm/°C
[0059]介電常數(shù)ε 3?4
[0060]金屬導(dǎo)電層的線寬L和間距S分別為:20?50 μ m[0061 ] LED 晶片焊盤密度:4000/ ((200X200) μ m2)
[0062]孔徑和焊盤徑分別為:30?50 μ m，
[0063]絕緣電阻:1.0θ+13Ω.πι
[0064]積層電路板的熱膨脹系數(shù)CTE:13-19ppm/°C
[0065]積層電路板厚度:0.7?0.8mm
[0066]在另一個(gè)優(yōu)選的例子中，如圖2所示，積層電路板具有以下的基本參數(shù)特征:
[0067]積層電路板之基板中心層為SiC-Cu復(fù)合層，包括185 μ m銅基層和50 μ m的SiC層。熱膨脹系數(shù)(CTE) = 6?8ppm/°C
[0068]介電常數(shù)ε:9.66 ^ 10.03
[0069]銅