一种实现全铜互连的LED封装方法及LED灯与流程

本发明涉及led技术领域，尤其涉及一种实现全铜互连的led封装方法及led灯。

背景技术：

发光二极管(led)是一种将电能直接转化为光能的半导体器件。led因其工作电压低、光电转化效率高、响应速度快、使用寿命长等优点，已被广泛应用于指示灯、信号灯、显示屏、景观照明等领域。

由于led在使用时，会产生大量的热量，因此散热是大功率led封装的关键步骤。芯片键合材料作为led芯片和基板之间的粘接材料，属于热能传递的第一个环节，其机械强度、粘接强度、耐热以及导热性能的好坏直接决定了led器件的失效率、衰减率及可靠性。因此，开发具有高可靠性的芯片键合材料对于促进led产业快速发展、推广和普及led商用照明具有重要意义。

目前的键合材料主要采用固态au-au扩散键合或者au-sn共晶键合，且au层的厚度至少需要1微米，而au作为贵金属，会大幅度增加制造成本。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种实现全铜互连的led封装方法，能减少制造的成本。

本发明实施例提供了一种实现全铜互连的led封装方法，包括：

制作纳米铜焊膏；

使用刮刀涂布的技术涂抹所述纳米铜焊膏，以产生均匀的铜糊状薄膜；

通过浸渍工艺将铜糊状薄膜转移到led芯片的铜柱上；

将led芯片的铜柱对准待封装的基板上；其中，所述基板设置有铜层；

在甲酸气氛中，在无压力下以预定温度进行退火来实现led芯片与基板的全铜结合。

优选地，所述制作纳米铜焊膏的步骤具体为：

将还原剂nah2po2溶解在二乙二醇溶液中，并采用超声搅拌1小时，得到还原剂溶液；

将所述还原剂溶液用滴定管滴加到由前驱体cuso4和pvp组成的溶液中，在140度下搅拌反应进行1小时后，分管装入离心管中，经反复离心以及去离子水清洗3次后得到铜纳米颗粒；

将所述铜纳米颗粒经称量后放入离心管中，放入一定体积的水作为分散剂，得到含一定质量分数的纳米颗粒的液体；

将所述液体经超声处理10分钟后，加速蒸发去除部分溶液，得到纳米铜焊膏。

优选地，所述预定温度为160度。

优选地，所述基板上镀设有铜薄膜层。

优选地，由于铜纳米颗粒的表面积的数值远大于其体积的数值，因此在连接处促进了铜原子的扩散以形成金属接触。本发明实施例还提供了一种led灯，其采用上述的实现全铜互连的led封装方法封装形成。

本实施例中，采用纳米铜烧结互连工艺实现led芯片与基板的全铜互连，一方面保证了连接的机械强度和粘接强度，另一方面使用铜材料相对于贵金属材料可大大节省成本，同时本发明的整个工艺可以在较低的温度下进行，降低了工艺成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的实现全铜互连的led封装方法的流程示意图。

图2是形成均匀的铜糊状薄膜的示意图。

图3和图4是将铜糊状薄膜转移到led芯片的铜柱的示意图。

图5是实现led芯片与基板的全铜结合的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供了一种实现全铜互连的led封装方法，包括：

s101，制作纳米铜焊膏。

在本实施例中，步骤s101具体包括：

首先，将还原剂nah2po2溶解在二乙二醇溶液中，并采用超声搅拌1小时，得到还原剂溶液。

然后，将所述还原剂溶液用滴定管滴加到由前驱体cuso4和pvp组成的溶液中，在140度下搅拌反应进行1小时后，分管装入离心管中，经反复离心以及去离子水清洗3次后得到铜纳米颗粒。

接着，将所述铜纳米颗粒经称量后放入离心管中，放入一定体积的水作为分散剂，得到含一定质量分数的铜纳米颗粒的液体。

最后，将所述液体经超声处理10分钟以分散所述铜纳米颗粒后，加速蒸发去除部分溶液，得到纳米铜焊膏。

s102，使用刮刀涂布的技术涂抹所述糊状物，以产生均匀的铜糊状薄膜10。

请参阅图2，在本实施例中，例如可使用涂布刮刀来执行刮刀涂布的工艺。其中，涂布刮刀是一种长条形、刀口带一定的弧度，其可以在纸张、布匹、皮革、铝箔、塑料薄膜等材料涂上一层特定功能的胶、涂料或油墨等。

s103，通过浸渍工艺将铜糊状薄膜转移到led芯片的铜柱上。

其中，浸渍法是将固体粉末或一定形状及尺寸的已成型的固体(载体或含主体的催化剂)浸泡在含有活性组分(主、助催化组分)的可溶性化合物溶液中，接触一定的时间后分离残液。这样，活性组分就以离子或化合物的形式附着在固体上。

请参阅图3及图4，在本实施例中，通过浸渍工艺即可以将铜糊状薄膜10转移到led芯片20的铜柱11上。

s104，将led芯片的铜柱对准待封装的基板上；其中，所述基板设置有铜层。

在本实施例中，所述基板30上设置有铜层，以实现全铜互连。

s105，在甲酸气氛中，在无压力下以预定温度进行退火来实现led芯片与基板的全铜结合。

其中，优选地，所述预定温度为160度。

在本实施例中，由于铜纳米颗粒的表面积的数值远大于其体积的数值，因此在连接处促进了铜原子的扩散以形成金属接触。

本发明实施例还提供了一种led灯，其采用上述的实现全铜互连的led封装方法封装形成。

本实施例中，采用纳米铜烧结互连工艺实现led芯片与基板的全铜互连，一方面保证了连接的机械强度和粘接强度，另一方面使用铜材料相对于贵金属材料可大大节省成本，同时本发明的整个工艺可以在较低的温度(160度)下进行，进一步降低了工艺成本。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种实现全铜互连的LED封装方法及LED灯，方法包括：制作纳米铜焊膏；使用刮刀涂布的技术涂抹所述糊状物，以产生均匀的铜糊状薄膜；通过浸渍工艺将铜糊状薄膜转移到LED芯片的铜柱上；将LED芯片的铜柱对准待封装的基板上；其中，所述基板设置有铜层；在甲酸气氛中，在无压力下以预定温度进行退火来实现LED芯片与基板的全铜结合。本发明采用纳米铜烧结互连工艺实现LED芯片与基板的全铜互连，一方面保证了连接的机械强度和粘接强度，另一方面使用铜材料相对于贵金属材料可大大节省成本，同时本发明的整个工艺可以在较低的温度下进行，降低了工艺成本。

技术研发人员：谢安;张旻澍
受保护的技术使用者：厦门理工学院
技术研发日：2019.07.19
技术公布日：2019.10.08