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1、(10)申请公布号 CN 102820405 A (43)申请公布日 2012.12.12 C N 1 0 2 8 2 0 4 0 5 A *CN102820405A* (21)申请号 201210246473.0 (22)申请日 2012.07.17 H01L 33/48(2010.01) H01L 33/64(2010.01) H01L 33/00(2010.01) (71)申请人大连理工大学 地址 116024 辽宁省大连市凌工路2号 (72)发明人罗怡 王晓东 刘刚 邹靓靓 王立鼎 (74)专利代理机构大连理工大学专利中心 21200 代理人关慧贞 梅洪玉 (54) 发明名称 一种LE。
2、D器件的硅基板与铜微热管集成制造 方法 (57) 摘要 本发明公开了一种LED器件的硅基板与铜微 热管集成制造方法，用于LED器件散热。其特征 是在硅基板的背面溅射厚度在50-300nm范围内 的铜种子层，在铜种子层上涂覆100-900m厚光 刻胶，光刻后获得电铸形模，电铸铜直到需要的厚 度，去光刻胶，在硅基板上获得铜微结构，切割纯 铜板，获得与硅片同样大小的另一片纯铜片，并采 用机械加工方法获得工质灌注孔，将此纯铜片与 带有铜微通道的硅基板键合，灌注工质，获得集成 铜微热管的硅基板。该方法在铜微热管与硅基板 之间没有界面，因此没有热阻较大的界面热阻，器 件的整体热阻小，同时传热稳定，提高了器。
3、件的可 靠性和寿命。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 1/1页 2 1.一种LED器件的硅基板与铜微热管集成制造方法，应用于LED器件的散热，其特征在 于该方法的步骤如下： a)在硅基板的背面溅射铜种子层，铜种子层厚度在50-300nm范围内； b)在铜种子层上涂覆光刻胶，光刻胶是正胶或负胶，光刻胶的厚度在100-900m范围 内，光刻后获得电铸形模，电铸铜直到需要的厚度，电铸厚度小于或者等于胶厚，去光刻胶， 在硅基板上获得铜微结构； c)切割纯铜板，获得。
4、与硅片同样大小的另一片纯铜片，该纯铜片的厚度通常为 0.5-2mm，并采用机械加工方法获得工质灌注孔，孔径为0.5-2.5mm；将此纯铜片与带有铜 微通道的硅基板键合，灌注工质，获得集成铜微热管的硅基板。 权 利 要 求 书CN 102820405 A 1/3页 3 一种 LED 器件的硅基板与铜微热管集成制造方法 技术领域 0001 本发明属于LED器件封装与散热领域，涉及一种LED器件的硅基板与铜微热管集 成制造方法，应用于LED器件的散热。 背景技术 0002 LED被称为第四代照明光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应 用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜。
5、景等领域。近年来，世界上一些经济 发达国家围绕LED的研制展开了激烈的技术竞赛，其中LED散热是一个亟待解决的问题。研 究数据表明，假如LED芯片结温为25时的发光为100%；那么结温上升至60时，其发光 量就只有90%；结温为100oC时就下降到80%；140oC就只有70%。此外LED的发热还会使得 其光谱移动；色温升高；热应力增高；荧光粉环氧树脂老化加速等问题，因此LED器件的散 热是其应用中的瓶颈问题。 0003 LED器件的散热与其基板的热导能力有直接关联，利用基板材料或结构的高热导 率，将热量从LED芯片导出，实现与外界的热交换。目前常用的LED封装基板主要包括印 刷线路板（PCB。
6、）、金属核印刷电路板（MCPCB）、直接键合铜基板（DBC）和半导体硅片等。其 中，PCB基板生产技术已非常成熟，成本较低。但是作为PCB主材的FR4热导率(0.2-0.3W/ mK)很低，难以满足大功率LED散热要求【A Poppe1, et al., 26th IEEE SEMI-THERM Symposium,2010, 283】。MCPCB是一种由金属铝板、有机绝缘层和铜箔组成的三明治结 构，其优点是成本低，可实现大尺寸、大规模生产【S Lee, et al., Korean Institute of Electrical Engineers, 2008:2276-2280】。但也存在。
7、热导率较低，热失配以及使用温度较 低等问题。DBC是一种高导热性覆铜陶瓷板，由陶瓷基板（Al 2 O 3 或AlN）和导电层（厚度大于 0.1mm Cu层）在高温下（1065）共晶烧结而成，根据布线要求，以刻蚀方式形成线路。DBC 具有导热性好、绝缘性强、可靠性高等优点【T Wang, et al, 2009 ICEPT-HDP:581-584】。 但是铜层较厚，因此湿法腐蚀的最小线宽一般大于150m。半导体硅具有热导率高、与LED 芯片材料热失配小，具有加工技术成熟等优点，非常适合作为大功率LED的散热基板，是近 年来新型大功率LED器件基板设计与研制中常用的材料，但是由于传统的LED采用蓝。
8、宝石 或者氮化镓材料为基板，因此该项技术仍处于实验室研究阶段。 发明内容 0004 本发明提供了一种应用于LED散热的基板制造方法，在LED硅基板的背面采用电 铸的方法制作出铜的微结构，与另一块铜基板采用直接键合方法封接后形成铜微热管。 0005 本发明的技术方案如下： 0006 第一步，在硅基板的背面溅射铜种子层，铜种子层厚度在50-300nm范围内； 0007 第二步，在铜种子层上涂覆光刻胶，光刻胶的可以是正胶，也可以是负胶，光刻胶 的厚度在100-900m范围内，光刻后获得电铸形模，电铸铜直到需要的厚度，电铸厚度小 于或者等于胶厚，去光刻胶，在硅基板上获得铜微结构； 说 明 书CN 10。
9、2820405 A 2/3页 4 0008 第三步，切割纯铜板，获得与硅片同样大小的另一片纯铜片，该纯铜片的厚度通常 为0.5-2mm，并采用机械加工方法获得工质灌注孔，孔径为0.5-2.5mm；将此纯铜片与带有 铜微通道的硅基板键合，灌注工质，获得集成铜微热管的硅基板。 0009 本发明的效果和益处是：由于采用电铸的方法直接在硅基底上生长铜，因此该方 法在铜微热管与硅基板之间没有界面，不需要导热胶和粘结剂，没有热阻较大的界面热阻， 器件的整体热阻小；也不存在由于胶干涸导致的热传导能力突降，因此传热稳定，提高了器 件的可靠性和寿命。 附图说明 0010 图1为本发明制作的集成铜微热管的硅基片结。
10、构示意图。 0011 图2为利用本发明制作集成铜微热管的硅基片的工艺流程图。 0012 图中: 1 纯铜片；2 铜微结构；3 铜种子层；4 硅基板；5 联通沟道；6 SU-8胶；7 SU-8胶电铸形模。 具体实施方式 0013 下面结合技术方案和附图，详细叙述本发明的具体实施例。 0014 实施例1 0015 首先，在硅基板4的背面采用溅射的方法获得150nm厚的铜种子层3。然后，旋涂 SU-8胶6，当SU-8胶6的型号为2075时，匀胶机以500rpm速度预涂15s，之后以2000rpm 速度旋涂45s，获得100m厚的胶厚。以85前烘SU-8胶90分钟，在光刻机上光刻后以 85中烘SU-8。
11、胶5分钟后显影，获得SU-8胶电铸形模7。 0016 在电铸机中，在SU-8胶电铸形模6上电铸铜，直到与形模的胶层厚度一致时停止， 在SU-8胶的去胶液中去除SU-8胶，获得铜微结构2。在0.5mm厚的纯铜板上切割一片与 硅基板同样大小的纯铜板1，在与铜微结构2的联通沟道5对应的位置采用机械加工方法， 例如钻孔，获得热管工质灌注孔。采用氧炔焰烧结纯铜片1和硅基板4上的铜微结构2，键 合微热管，以30-80%的微通道体积比灌注工质，例如水、乙醇等，获得集成铜微热管的硅基 板。 0017 实施例2 0018 首先，在硅基板4的背面采用溅射的方法获得200nm厚的铜种子层3。然后，旋涂 SU-8胶6。
12、。当SU-8胶6的型号为3100时，匀胶机以500rpm速度预涂15s，之后以1000rpm 速度旋涂45s，获得250m厚的胶厚。以85前烘SU-8胶150分钟，在光刻机上光刻后以 85中烘SU-8胶15分钟后显影，获得SU-8胶电铸形模7。 0019 在电铸机中，在SU-8胶电铸形模6上电铸铜，直到与形模的胶层厚度一致时停止， 在SU-8胶的去胶液中去除SU-8胶，获得铜微结构2。在0.5mm厚的纯铜板上切割一片与 硅基板同样大小的纯铜板1，在与铜微结构2的联通沟道5对应的位置采用机械加工方法， 例如钻孔，获得热管工质灌注孔。采用氧炔焰烧结纯铜片1和硅基板4上的铜微结构2，键 合微热管，以。
13、30-80%的微通道体积比灌注工质，例如水、乙醇等，获得集成铜微热管的硅基 板。 0020 实施例3 说 明 书CN 102820405 A 3/3页 5 0021 首先，在硅基板4的背面采用溅射的方法获得200nm厚的铜种子层3。然后，旋涂 SU-8胶6。当SU-8胶6的型号为3100时，匀胶机以500rpm速度预涂15s，之后以800rpm 速度旋涂45s，获得300m厚的胶厚。以85前烘SU-8胶200分钟，在光刻机上光刻后以 85中烘SU-8胶30分钟后显影，获得SU-8胶电铸形模7。 0022 在电铸机中，在SU-8胶电铸形模6上电铸铜，直到与形模的胶层厚度一致时停止， 在SU-8胶。
14、的去胶液中去除SU-8胶，获得铜微结构2。在0.5mm厚的纯铜板上切割一片与 硅基板同样大小的纯铜板1，在与铜微结构2的联通沟道5对应的位置采用机械加工方法， 例如钻孔，获得热管工质灌注孔。采用氧炔焰烧结纯铜片1和硅基板4上的铜微结构2，键 合微热管，以30-80%的微通道体积比灌注工质，例如水、乙醇等，获得集成铜微热管的硅基 板。 0023 实施例4 0024 首先，在硅基板4的背面采用溅射的方法获得300nm厚的铜种子层3。然后，旋涂 SU-8胶6，当SU-8胶6的型号为3100时，以85前烘SU-8胶200分钟，在光刻机上光刻后 以85中烘SU-8胶30分钟后，重复旋涂SU-8胶、前烘、。
15、光刻和中烘过程2次，其中光刻需 要对准掩模上的图像，获得厚度为900m的胶厚，显影，获得SU-8胶电铸形模7。 0025 在电铸机中，在SU-8胶电铸形模6上电铸铜，直到与形模的胶层厚度一致时停止， 在SU-8胶的去胶液中去除SU-8胶，获得铜微结构2。在0.5mm厚的纯铜板上切割一片与 硅基板同样大小的纯铜板1，在与铜微结构2的联通沟道5对应的位置采用机械加工方法， 例如钻孔，获得热管工质灌注孔。采用氧炔焰烧结纯铜片1和硅基板4上的铜微结构2，键 合微热管，以30-80%的微通道体积比灌注工质，例如水、乙醇等，获得集成铜微热管的硅基 板。 说 明 书CN 102820405 A 1/1页 6 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102820405 A 。