一種多芯片并聯(lián)照明模組的制備方法技術

一種多芯片并聯(lián)照明模組的制備方法，包括以下步驟：（1）制備N電極焊盤；（2）制備P電極焊盤；（3）蒸鍍電極金屬，形成整個模組P電極、芯片單元P電極和N電極；（4）切割至N型GaN層；（5）光電參數(shù)測試并篩選參數(shù)不良芯片單元；（6）填充切割槽；（7）去除芯片單元表面的金屬，在整個模組P電極和N電極上制作出引線，得到多芯片并聯(lián)照明模組。本發(fā)明專利技術極大地降低了封裝難度，并且芯片均勻性一致，提高封裝后芯片的穩(wěn)定性，將芯片單元表面的P電極焊盤和N電極焊盤去除，減少因焊盤和焊盤上的連線引起的遮光面積，提高芯片的發(fā)光強度。同時在制備過程中可以預先對芯片單元進行測試，篩選參數(shù)不良的芯粒進行剔除，具有實際應用性和可操作性。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于將GaN藍光外延片中所有芯片單元或局部芯片單元并聯(lián)連接組成一個整體形成多芯片并聯(lián)照明模組的制備方法，屬于LED芯片制備

技術介紹
LED芯片作為半導體照明的核心元器件，面對日益嚴峻的市場形勢，在如何提高芯片光功率、提升封裝效率、降低封裝成本等方面對LED芯片的制作方法提出了更高的要求。傳統(tǒng)的LED芯片，其P電極和N電極均設置在芯片表面，具有嚴重的擋光效果，同時大功率型LED芯片(如5W、10W等)大多是通過在后期封裝過程中，將多顆LED芯片的焊盤以并聯(lián)形式封裝在本身具有電路結構的支架中而得到的。這種方式對封裝技術要求較高，并聯(lián)時打線多，不但工藝繁復，而且產(chǎn)品的可靠性難以保證。以上兩方面的因素很大程度上影響了LED芯片的外量子效率和封裝效率。傳統(tǒng)LED結構的平面布局如圖1所示。目前對于多芯片的LED集成封裝，有其固有的缺陷，例如對于待封裝的一個個獨立的LED芯片單元，要進行光電性能的挑選，光功率必須在同一個檔內(nèi)、正向電壓差別不應超過0.1V、而反向電壓則必須在10V以上，并且在制作時要特別注意防靜電，一旦個別芯片出現(xiàn)靜電問題，很有可能導致大面積失效。在接下來的固晶時，所有的LED芯片在縱向位置上需保持同樣的高度，在鋁基板上面挖槽的時候，槽的大小和深度，要根據(jù)芯片的多少和出光角度的大小來確定等等。所有的這些缺陷，使得下游客戶在封裝時，為了保持芯片均勻一致，以及成品的穩(wěn)定性，往往會付出極大的努力。為了降低這些封裝問題，保證封裝后芯片的穩(wěn)定性，針對現(xiàn)有技術上的缺陷，本專利技術提出一種方便下游客戶封裝的并聯(lián)結構的LED芯片制備方法。中國專利文獻2015104286553公開的《一種可實現(xiàn)高效封裝的GaN基LED芯片制備方法》中，雖然也提到“橫向切割得到并聯(lián)芯片”，但是并不能實現(xiàn)真正意義上的并聯(lián)連接，得到并聯(lián)GaN基LED芯片。CN105047780A公開的《一種并聯(lián)GaN基LED芯片制備方法》是將每個芯片單元進行刻N區(qū)臺面，同時需要在芯片表面制備P、N焊盤并用金屬線連接，導致大大損失發(fā)光面積，也無法實現(xiàn)單顆芯片測試，不能篩選不良芯片，實用性和可操作性不強。
技術實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有LED生產(chǎn)工藝中電極焊盤擋光現(xiàn)象突出、普通集成并聯(lián)芯片無法預先測試篩選參數(shù)以及單顆LED芯粒在封裝生產(chǎn)加工過程中所存在的生產(chǎn)效率低、均勻性差、高度不一致等不足，本專利技術提供一種方便下游客戶封裝的多芯片并聯(lián)照明模組的制備方法，不僅可以大大提高芯片發(fā)光面積，還能實現(xiàn)封裝效率高、均勻性好、穩(wěn)定性高、降低封裝成本，尤其是可以對芯粒預先測試篩選參數(shù)。本專利技術的多芯片并聯(lián)照明模組的制備方法，是在GaN藍光外延片上制備，GaN藍光外延片的結構是自下至上依次包括藍寶石襯底、N型GaN層、量子阱有源區(qū)和P型GaN層；具體制備方法包括以下步驟：(1)制備N電極焊盤：在GaN藍光外延片的一端制作N電極圖形，并由P型GaN層刻蝕至N型GaN層，作為N電極焊盤；(2)制備P電極焊盤：在GaN藍光外延片的與N電極焊盤相對的另一端的P型GaN層上制作整個模組P電極焊盤；在整個GaN藍光外延片上制作芯片單元圖形，在每個芯片單元圖形上制作芯片單元P電極焊盤；(3)蒸鍍電極金屬在GaN藍光外延片上蒸鍍電極金屬，將整個模組P電極焊盤、芯片單元P電極焊盤和N電極焊盤之外的金屬去除，形成整個模組P電極、芯片單元P電極和N電極；所述步驟(3)中蒸鍍的電極金屬為Au\\Cr\\Ni混合金屬，厚度為10000-14000埃。(4)切割至N型GaN層：沿著芯片單元圖形的邊緣進行切割，至N型GaN層上表面，形成芯片單元，同時清洗切割槽內(nèi)的殘渣；所述步驟(4)中切割槽的深度為7000-9000埃。所述步驟(4)中清洗切割槽采用濃硫酸和濃磷酸按體積比3:1-4:1的混合化學試劑。所述濃硫酸是指硫酸的質量百分比大于或等于70％的硫酸溶液。所述濃磷酸是指磷酸的質量百分比為83-98％的磷酸溶液。(5)光電參數(shù)測試并篩選參數(shù)不良芯片單元：測試每個芯片單元的光電參數(shù)，并破壞參數(shù)不良芯片單元；所述步驟(5)是利用測試機將負極探針扎到N電極上保持固定，將正極探針逐個扎測所有芯片單元P電極，測出每個芯片單元的光電參數(shù)，對被激光破壞的參數(shù)不良芯片單元利用激光劃裂的方式將其破壞。(6)填充切割槽：在切割槽內(nèi)沉積SiO2絕緣物，將相鄰芯片單元的量子阱有源區(qū)進行隔離，再在切割槽內(nèi)蒸鍍金屬將相鄰芯片單元之間的P型GaN層用金屬連接線相連接；所述步驟(6)中SiO2絕緣物的厚度為6000-7000埃。所述步驟(6)中金屬連接線的厚度為1000-2000埃。(7)去除芯片單元表面的金屬：利用光刻膠做掩膜保護N電極上的金屬和P電極上的金屬，將芯片單元表面的金屬腐蝕去除，烘干并去除光刻膠；再在整個模組P電極和N電極上制作出引線，便得到多芯片并聯(lián)照明模組。所述步驟(7)中腐蝕芯片表面金屬時先使用質量百分比濃度45％-65％的氫氟酸溶液腐蝕25-30分鐘，再沖水5-6分鐘，最后用純鹽酸(分析純)腐蝕9-10分鐘。這樣便將芯片表面的金屬去除干凈同時不會損壞P型GaN層。本專利技術將常規(guī)GaN藍光外延片按照一定的圖形設計切割至N型GaN層上表面，使同一外延片上的芯片N電極自然連接，P電極利用金屬相連，該金屬設置在相鄰P型GaN層的凹槽內(nèi)，并在外延片的一端設置P電極焊盤，另一端設置N電極焊盤，使整個外延片形成一個并聯(lián)照明模組，然后再進行封裝制程。用戶在后期封裝過程中無需進行繁復的打線工序，無需再將單顆芯片進行點膠、固晶和焊線，最后再并聯(lián)，只在特定區(qū)域電極上焊接，就能達到控制芯粒發(fā)光與否的效果，能夠大大簡化封裝工序，極大地降低了封裝難度，并且芯片均勻性一致，提高封裝后芯片的穩(wěn)定性。使得從芯片至封裝成品的整體成本降低60％以上，解決了封裝效率低、成本高、產(chǎn)出率低、故障率高等問題，適合大批量生產(chǎn)。與傳統(tǒng)的并聯(lián)方式相比，本專利技術將芯片單元表面的P電極焊盤和N電極焊盤去除，減少因焊盤和焊盤上的連線引起的遮光面積，提高芯片的發(fā)光強度。同時在制備過程中可以預先對芯片單元進行測試，篩選參數(shù)不良的芯粒進行剔除，具有實際應用性和可操作性。附圖說明圖1是傳統(tǒng)LED結構的平面布局示意圖。圖2是本專利技術多芯片并聯(lián)模組制備過程中可單顆測試的剖面圖。圖3是本專利技術多芯片并聯(lián)模組制備過程中可單顆測試的平面布局示意圖。圖4是本專利技術制備的多芯片并聯(lián)模組的剖面圖。圖5是本專利技術制備的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
種多芯片并聯(lián)照明模組的制備方法，是在GaN藍光外延片上制備，GaN藍光外延片的結構是自下至上依次包括藍寶石襯底、N型GaN層、量子阱有源區(qū)和P型GaN層；其特征是，包括以下步驟：(1)制備N電極焊盤：在GaN藍光外延片的一端制作N電極圖形，并由P型GaN層刻蝕至N型GaN層，作為N電極焊盤；(2)制備P電極焊盤：在GaN藍光外延片的與N電極焊盤相對的另一端的P型GaN層上制作整個模組P電極焊盤；在整個GaN藍光外延片上制作芯片單元圖形，在每個芯片單元圖形上制作芯片單元P電極焊盤；將整個模組P電極焊盤、芯片單元P電極焊盤和N電極焊盤之外的金屬去除，形成整個模組P電極、芯片單元P電極和N電極；(4)切割至N型GaN層：沿著芯片單元圖形的邊緣進行切割，至N型GaN層上表面，形成芯片單元，同時清洗切割槽內(nèi)的殘渣；(5)光電參數(shù)測試并篩選參數(shù)不良芯片單元：測試每個芯片單元的光電參數(shù)，并破壞參數(shù)不良芯片單元；(6)填充切割槽：在切割槽內(nèi)沉積SiO2絕緣物，將相鄰芯片單元的量子阱有源區(qū)進行隔離，再在切割槽內(nèi)蒸鍍金屬將相鄰芯片單元之間的P型GaN層用金屬連接線相連接；(7)去除芯片單元表面的金屬：利用光刻膠做掩膜保護N電極上的金屬和P電極上的金屬，將芯片單元表面的金屬腐蝕去除，烘干并去除光刻膠；再在整個模組P電極和N電極上制作出引線，便得到多芯片并聯(lián)照明模組。...

【技術特征摘要】
1.一種多芯片并聯(lián)照明模組的制備方法，是在GaN藍光外延片上制備，GaN藍光外延片
的結構是自下至上依次包括藍寶石襯底、N型GaN層、量子阱有源區(qū)和P型GaN層；其特征
是，包括以下步驟：
(1)制備N電極焊盤：
在GaN藍光外延片的一端制作N電極圖形，并由P型GaN層刻蝕至N型GaN層，作為N
電極焊盤；
(2)制備P電極焊盤：
在GaN藍光外延片的與N電極焊盤相對的另一端的P型GaN層上制作整個模組P電極焊
盤；在整個GaN藍光外延片上制作芯片單元圖形，在每個芯片單元圖形上制作芯片單元P電
極焊盤；
將整個模組P電極焊盤、芯片單元P電極焊盤和N電極焊盤之外的金屬去除，形成整個
模組P電極、芯片單元P電極和N電極；
(4)切割至N型GaN層：
沿著芯片單元圖形的邊緣進行切割，至N型GaN層上表面，形成芯片單元，同時清洗切
割槽內(nèi)的殘渣；
(5)光電參數(shù)測試并篩選參數(shù)不良芯片單元：
測試每個芯片單元的光電參數(shù)，并破壞參數(shù)不良芯片單元；
(6)填充切割槽：
在切割槽內(nèi)沉積SiO2絕緣物，將相鄰芯片單元的量子阱有源區(qū)進行隔離，再在切割槽內(nèi)
蒸鍍金屬將相鄰芯片單元之間的P型GaN層用金屬連接線相連接；
(7)去除芯片單元表面的金屬：
利用光刻膠做掩膜保護N電極上的金屬和P電極上的金屬，將芯片單元表面的金屬腐蝕
去除，烘干并去除光刻膠；再在整個模組P電極和N電極上制作出引...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：夏偉，曹志芳，徐現(xiàn)剛，
申請(專利權)人：山東浪潮華光光電子股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：山東;37