Led用晶片及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及LED用晶片及其制造方法，提供一種LED用晶片及其制造方法，其采用因金屬層均勻且渾然一體地形成、層間不產(chǎn)生剝離、且與LED的接觸熱阻極少，從而可保持穩(wěn)定的散熱性及機械強度的鍍金屬方法，同時不會因與半導(dǎo)體接合時產(chǎn)生的高熱而使相反的下表面產(chǎn)生高熱造成的問題。在由Mo構(gòu)成的芯材的兩面形成Ni或Ni合金的鍍Ni層夾持鍍Cu層的兩面的夾層狀的復(fù)合襯層，進一步在其上下形成鍍Au層，在上下鍍Au層上形成由AuSn合金、Au/Sn層壓、In的任意一種形成的連接鍍層，并且在下表面中通過對該連接鍍層進行切削，使鍍Au層露出，保存并具有上表面留有AuSn合金、Au/Sn層壓、In的鍍層的與LED的連接鍍層。
【專利說明】LED用晶片及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種保持作為半導(dǎo)體元件的LED的同時起到防止對其蓄熱的功能的LED用晶片及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體裝置、例如LED (發(fā)光二極管)、半導(dǎo)體集成電路等中，因近來的高密度化及高輸出化，有散熱量增加的傾向，因此在其晶片中要求良好的高散熱性能的同時，傾向于要求細(xì)密化、纖細(xì)化及與之相伴的耐腐蝕性、耐沖擊性等。并且,關(guān)于高散熱性能,也要求為了保持與LED等的接觸所需的不變形的穩(wěn)定性或低熱膨脹率?，F(xiàn)有技術(shù)中，將藍(lán)寶石基板作為該LED用晶片使用，但近來在熱傳導(dǎo)性、耐沖擊性方面實際上已經(jīng)顯得不足。
[0003]當(dāng)半導(dǎo)體元件是LED時，該LED搭載到藍(lán)寶石基板上，但這樣一來，因接觸電阻從LED的發(fā)光部發(fā)出的熱容易滯留于藍(lán)寶石基板間，在大多數(shù)的半導(dǎo)體元件中，當(dāng)存在該蓄熱時，功能下降，尤其是在LED中，其輝度衰減，或產(chǎn)生藍(lán)寶石基板的破損等弊端，因此對承受它的部分使用熱的比較接觸電阻少、導(dǎo)熱性良好、有強度的金屬制的散熱基板(晶片)。例如，是銅、鑰、鎢、鈦等稱為金屬晶片的金屬。并且，已知主要將鑰(Mo)夾入電鍍銅(Cu，Cu)中的材料(稱為“DMD”)是良好的。但是，這些金屬在耐蝕性、耐化學(xué)性、與LED的導(dǎo)熱接觸性等方面存在問題。
[0004]一般情況下，對晶片所要求的性質(zhì)或性能等，要求具有良好的導(dǎo)熱性。該導(dǎo)熱率當(dāng)然例如在安裝到LED時，要求熱的接觸電阻少，或者無變形、翹曲的穩(wěn)定性、及較高的機械強度、機械加工性。并且，也要求適于安裝的粘合、釬焊等，或具有良好的耐化學(xué)性。這些性質(zhì)在現(xiàn)有技術(shù)中通過多種金屬材料(覆蓋材料)的層結(jié)合可綜合發(fā)揮地進行開發(fā)。作為采用該多層構(gòu)造的方法，現(xiàn)有技術(shù)中使用壓著覆蓋材料并重合的壓延法，或單軸熱加工法。但是，尤其在壓延法中，難以獲得層厚的均一性。
[0005]為解決這一問題，本 申請人:提出了以下方案(專利文獻(xiàn)I):以芯材為中心將鍍層對稱地層壓在上下兩面，使這兩面作為較具柔性、可成為反射面的鍍Au層，從而成功解決了問題。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開2012 - 109288號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)現(xiàn)有的上述LED用晶片，因兩個面是鍍Au層，從而具有彈性、反射性，半導(dǎo)體的接合面成為保護面，但在接合半導(dǎo)體時，施加約300°C的溫度，因此高熱影響到接合面的相反一側(cè)的下表面，與晶片的N1、Cu等鍍金屬進行合金化，從而在切割步驟中產(chǎn)生問題。
[0010]并且，進行各種實驗的結(jié)果是，當(dāng)該下表面是AuSn等合金鍍層時，也因接合時的熱使其自身的合金的狀態(tài)發(fā)生變化，這種情況下用戶使用時會產(chǎn)生問題。[0011]本發(fā)明鑒于上述情況，其課題在于提供一種LED用晶片及其制造方法，其采用因金屬層均勻且渾然一體地形成、層間不產(chǎn)生剝離、且與LED的接觸熱阻極少，從而可保持穩(wěn)定的散熱性及機械強度的鍍金屬方法，同時不會因與半導(dǎo)體接合時產(chǎn)生的高熱而使相反的下表面產(chǎn)生因高熱造成的問題。
[0012]為解決上述課題，第I發(fā)明提供一種LED用晶片，其特征在于，以由Mo構(gòu)成的薄板狀的芯材為中心上下對稱地在兩面形成鍍Au層，在芯材和該兩個鍍Au層之間介入形成對其進行補充和維持的至少由鍍Cu層構(gòu)成的復(fù)合襯層，在設(shè)置LED的上表面，在上述鍍Au層上形成由AuSn合金、Au/Sn層壓、In的任意一種形成的連接鍍層,下表面是鍍Au層。
[0013]并且，第2發(fā)明提供一種LED用晶片的制造方法，其特征在于，在由Mo構(gòu)成的芯材的兩面形成Ni或Ni合金的鍍Ni層夾持鍍Cu層的兩面的夾層狀的復(fù)合襯層，進一步在其上下形成鍍Au層,在上下鍍Au層上形成由AuSn合金、Au/Sn層壓、In的任意一種形成的連接鍍層，并且在下表面中通過對該連接鍍層進行切削，使鍍Au層露出，保存并具有上表面留有AuSn合金、Au/Sn層壓、In的鍍層的與LED的連接鍍層。
[0014]根據(jù)上述構(gòu)成，不僅層間的導(dǎo)熱性良好，而且在Mo的芯材的上下具有鍍銅層，構(gòu)成用Cu (導(dǎo)熱率420W/ (m.k))夾持Mo的所謂“DMD”，上表面是柔軟性、反射性、濕潤性良好的AuSn合金、Au/Sn層壓、In的任意一種鍍層，因此即使不另行使用粘合劑也可直接緊密結(jié)合LED，導(dǎo)熱的接觸電阻變得極少。
[0015]當(dāng)上表面是AuSn合金、Au/Sn層壓、In的連接鍍層時，無需為了 LED的粘合在后續(xù)步驟(客戶方)通過濺射(干式電鍍)附加AuSn等的工序，從這一點而言對客戶有益。
[0016]并且，鍍Au的上面是AuSn合金、Au/Sn層壓、In的連接鍍層時，具有高熔點的優(yōu)點。S卩，當(dāng)Au =Sn為8:2時，熔點為280°C，與下層的Au混合，Au的比率變多時，熔點上升為300°C。In單體時當(dāng)熔點為156°C時，通過與下層的Au混合，上升為300°C，從而可防止LED安裝時造成不穩(wěn)定的再熔解。
[0017]并且，和下表面是AuSn等鍍金屬時不同，通過LED接合時的高熱而使?fàn)顟B(tài)變化，從而在用戶步驟中不會產(chǎn)生問題。即，當(dāng)下表面是AuSn等鍍金屬時，LED等接合時熔融，外觀變得不均勻，或與鍍Au進行合金化，從而在切割步驟中成為產(chǎn)生問題的原因。并且，當(dāng)形成了合金鍍金屬層時，因長期氧化等，進一步合金化。
[0018]當(dāng)單面(下表面)如上所述是鍍Au時，可防止這些問題，對客戶有益。并且，將具有該特性的貴金屬Au僅用于下表面，在成本上有利。并且，不使用費工的掩模，在成本方面也有利。
[0019]Ni是穩(wěn)定的金屬，作為其他鍍金屬的襯底匹配性良好，有利于鍍Cu層相對于芯材的形成、鍍Au層相對于鍍Cu層的形成，容易保持鍍Cu、鍍Au層的牢固的結(jié)合，也容易發(fā)揮鍍Au層的特性。此外，Ni的導(dǎo)熱率是90W/ (m.k)，通過較薄地鍍金屬，在LED用晶片中可整體發(fā)揮較高的散熱性能。
[0020]如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過鍍金屬方法，金屬層均勻且渾然一體地形成，層間不產(chǎn)生剝離，且與LED的接觸熱阻極少，從而可保持穩(wěn)定的散熱性及機械強度，即使與LED連接時產(chǎn)生的高熱影響到下方，在其下表面的鍍Au層上也不產(chǎn)生因高熱造成的問題，對用戶而言非常有利，具有這一良好效果。并且，根據(jù)制造方法，容易形成上表面的連接鍍層及下表面的鍍Au層，具有適于批量生產(chǎn)等良好的效果。【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是表示本發(fā)明的第I實施例的LED用晶片的層構(gòu)造的示意截面說明圖。
[0022]圖2是表不該LED用晶片的使用狀態(tài)的不意說明圖。
[0023]圖3是表示第2實施例的LED用晶片的層構(gòu)造的示意截面說明圖。
[0024]圖4是表示第3實施例的LED用晶片的層構(gòu)造的示意截面說明圖。
【具體實施方式】
[0025]本發(fā)明通過鍍金屬形成層構(gòu)造，因此作為其基材需要金屬薄板的芯材I。為此使用將Mo金屬拉伸為50-200 μ m左右的薄板材料，對其實施各鍍金屬層后細(xì)化，從而批量生產(chǎn)多個LED用晶片P、P、……。此外，也可替代Mo而使用W。但是一般價格比較高。
[0026]鍍金屬優(yōu)選電解、無電解、離子電鍍(IP)法等，只要是鍍金屬則無特別限定。無論哪種，除了通過鍍金屬連接鍍金屬層以外，各金屬層的厚度上下對稱，形成為均勻的層，各層緊密地結(jié)合。并且，關(guān)于鍍Cu層5、5的形成，除了鍍Cu外，可優(yōu)選使用Cu離子電鍍法。
[0027]在各實施例中，以芯材1為首，對鍍Ni層3及7、鍍Cu層5、鍍Au層9、11的各鍍金屬厚度，在表示晶片P的層的各實施例的圖中的右側(cè)，在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)顯示。例如在圖1中，鍍Cu層5、5是3.0-20.0μm的顯示范圍。
[0028](實施例1)
[0029]圖1及圖2表示一個實施例，首先，在由Mo的金屬板構(gòu)成的芯材I的兩面經(jīng)由較薄的第一鍍Ni層3、3，形成鍍Cu層5、5。因此，在本說明書中將在芯材I的兩面具有鍍Cu層5、5的構(gòu)造稱為“DMD”。并且，在兩個鍍Cu層5、5上分別同樣經(jīng)由鍍Ni層7、7形成鍍Au層9、11。此外在附圖中，2表示鍍Ni層3、7夾持鍍Cu層5的兩面的夾層構(gòu)造的復(fù)合襯層。
[0030]現(xiàn)有技術(shù)中不使用鍍金屬方法，因此難以將材料例如切削調(diào)整到I μ m左右，在材料之間容易產(chǎn)生剝離，但在這種情況下，通過鍍金屬可形成均勻的厚度。并且如圖2所示，在芯材I上將鍍Cu層5、在鍍Cu層5上將鍍Au層9、11分別以鍍Ni層3、7為襯底形成，從而由于層間的結(jié)合強度極強，不會產(chǎn)生剝離，所以散熱性得到穩(wěn)定保持，并且LEDlO的安裝也穩(wěn)定地保持。
[0031]圖2表示經(jīng)由LED用晶片P在封裝16上搭載了 LED 10的狀態(tài)，通過粘合劑安裝封裝16。此外，粘合劑可有效利用Ag或AuSn合金的膏體。但是，LEDlO將AuSn的連接鍍金屬層13作為粘合劑的替代品，直接粘合于其上。這樣一來，也對客戶帶來成本上的好處。
[0032]并且,尤其當(dāng)半導(dǎo)體元件是LED時,光或福射熱通過AuSn合金、Au/Sn層壓、In各自的鍍金屬層13、14、15反射，可獲得散熱性，因此LEDlO的發(fā)光效率提高。
[0033]在本發(fā)明中，上表面的連接鍍金屬層13分別是AuSn合金的鍍金屬層，其特征在于，下側(cè)是單金屬的鍍Au層11。關(guān)于這一點,在非接合面的一側(cè)(下表面)如果有AuSn等鍍金屬時，其熔融，外觀變得不均勻，或者與DMD的鍍Au進行合金化，從而在切割步驟中切斷時產(chǎn)生故障等，但因下表面是鍍Au層11，如上所述，所以可防止上述問題。
[0034]接著論述實施例2及實施例3，其具有上述相同的特性。
[0035](實施例2)[0036]如圖3所示，LED用晶片P在由Mo的金屬板構(gòu)成的芯材I的兩面經(jīng)由第一鍍Ni層3、3形成鍍Cu層5、5，在兩個鍍Cu層5、5上分別同樣經(jīng)由第二鍍Ni層7、7形成鍍Au表面
9、11，從而構(gòu)成鍍鎳層3、7夾持鍍Cu層5的夾層構(gòu)造的復(fù)合襯層2。
[0037]以上為止是相同的，但連接鍍金屬層14是Au/Sn層壓鍍金屬14，雙層配合發(fā)揮可調(diào)節(jié)的柔軟性及反射性。和上述實施例不同，因是二元合金鍍金屬，因此難以保持Au和Sn的合金比的平衡，并且鍍金屬液也不穩(wěn)定，液體容易變質(zhì)。因此，鍍金屬液的更換變得頻繁，運行成本有增大傾向，上述實施例較為有利。
[0038](實施例3)
[0039]在圖4中，在芯材I的兩面經(jīng)由第一鍍Ni層3、3形成鍍Cu層5、5，在兩個鍍Cu層
5、5上分別同樣經(jīng)由襯底的第二鍍Ni層7、7依次形成鍍Au層9、11，在上側(cè)，鍍Au層9上，鍍In層15作為連接鍍金屬層形成，在下側(cè)存在鍍Au層11。
[0040]標(biāo)號說明
[0041]P LED 用晶片
[0042]I 芯材
[0043]2復(fù)合襯層
[0044]3 鍍 Ni 層
[0045]5 鍍 Cu 層
[0046]7 鍍 Ni 層
[0047]9 鍍 Au 層
[0048]11 鍍 Au 層
[0049]13 AuSn合金的連接鍍金屬層
[0050]14 Au/Sn合金的連接鍍金屬層
[0051]15 In的連接鍍金屬層。
【權(quán)利要求】
1.一種LED用晶片，其特征在于，以由Mo構(gòu)成的薄板狀的芯材為中心上下對稱地在兩面形成鍍Au層，在芯材和該兩個鍍Au層之間介入形成對其進行補充、維持的至少由鍍Cu層構(gòu)成的復(fù)合襯層，在設(shè)置LED的上表面，在上述鍍Au層上形成由AuSn合金、Au/Sn層壓、In的任意一種形成的連接鍍層，下表面是上述鍍Au層的露出面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED用晶片，其特征在于，復(fù)合襯層是在鍍Cu層的上下兩面具有薄Ni或Ni合金的鍍鎳層的夾層構(gòu)造，該鍍Cu層以鍍Ni層為襯底形成在芯材上，上下兩面的鍍Au層以該鍍Ni層為襯底分別形成。
3.—種LED用晶片的制造方法，其特征在于，在由Mo構(gòu)成的芯材的兩面形成Ni或Ni合金的鍍Ni層夾持鍍Cu層的兩面的夾層狀的復(fù)合襯層，進一步在其上下形成鍍Au層，在上下鍍Au層上形成由AuSn合金、Au/Sn層壓、In的任意一種形成的連接鍍層，并且在下表面中通過對該連接鍍層進行切削，使鍍Au層露出，保存并具有上表面留有AuSn合金、Au/Sn層壓、In的鍍層的與LED的連接鍍層。
【文檔編號】H01L33/00GK103840043SQ201210487009
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月26日
【發(fā)明者】大下文夫, 山口雅弘 申請人:株式會社高松電鍍, 山口雅弘