一种基于无机物的led磊晶积层电路板及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种基于无机物的LED磊晶积层电路板及其制备方法。
【背景技术】
[0002]在传统的LED显示产品发展到今天，配套的或是交叉行业的资源已经极大地丰富和完善，但因为受制于传统的产品结构采用FR4电路板用来做LED电路基板，因此在显示屏的分辨率提高到一定程度时(譬如像素间距小于1MM时)，传统电路板是完全没法满足小尺寸、高精度的要求的。
[0003]目前使用在路灯或高炉电极等领域的LED无机电路板(PCB)，其制造和运用都涉及很多困难，包括高额的制造成本，产品的稳定性等问题。所以一直没得到大范围推广。业界也在诸如相关材料细节和积层工艺细节不断地探索着。传统的无机PCB的制造都是通过高温烧结形式来完成的，这必然导致高耗能带来的成本问题，而且导电材料都是使用诸如金，银这样的贵金属，也造成成本过高。而更为核心的技术困难是在高精细PCB制造和使用过程中的材料应力的影响，已成为影响产品可靠性和稳定性的最大因素。
[0004]因此如何采用常规工艺和常规材料降低生产成本，同时降低电路板应力带来的隐患，是亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种能够克服上述缺陷的基于无机物的LED磊晶积层电路板及其制备方法。
[0006]在第一方面，本发明提供了一种基于无机物的LED磊晶积层电路板，包括:中心基板、至少两层金属导电层、LED晶格适配层和电路板侧壁保护层；
[0007]所述中心基板为无机物构成；
[0008]所述中心基板上具有电连接孔，所述电连接孔内填充有第一导电金属；
[0009]所述金属导电层上具有隔离槽；
[0010]所述至少两层金属导电层沉积在所述中心基板的上、下表面上，通过所述电连接孔相连接；
[0011]LED晶格适配层沉积于用于生长LED晶片的一侧金属导电层的表面；
[0012]所述电路板侧壁保护层为电镀于所述LED磊晶积层电路板的各个侧面的金属Ni层，用以消除后续工艺和使用过程中，所述LED磊晶积层电路板内各层间之热胀系数不同带来的内应力；
[0013]其中，所述金属导电层和第一导电金属为溅射或电镀沉积在所述中心基板上的金属层结构；所述隔离槽为所述金属导电层在光刻、刻蚀后的图形化结构。
[0014]优选的，所述金属导电层的隔离槽内沉积有绝缘介质。
[0015]进一步优选的，所述顶层金属导电层的隔离槽内沉积的绝缘介质的厚度为10%?20%顶层金属导电层厚度。
[0016]进一步优选的，所述顶层金属导电层被所述隔离槽隔开形成多个承载LED晶片的LED共晶焊盘。
[0017]优选的，所述积层电路板的底层具有绝缘保护层，所述绝缘保护层的厚度为10%?20%底层金属导电层厚度。
[0018]进一步优选的，所述绝缘保护层上具有焊盘孔，所述焊盘孔内填充有第二导电金属；当去除绝缘保护层后，所述第二导电金属从所述焊盘孔中露出，形成多个与外部芯片或电路进行电连接的接触电极；所述接触电极与所述积层电路板的底层金属导电层相连接，从而形成所述积层电路板与外部芯片或电路之间的电连接。
[0019]优选的，所述LED晶格适配层具体为金属或非金属，包括Cr、N1、Au、T1、Sn, SiC,ZnO中的任意一种或多种。
[0020]优选的，所述中心基板具体为:SiC基板或SiC-Cu复合基板。
[0021]在第二方面，本发明提供了一种如上述第一方面所述的LED积层电路板的制造方法，包括:
[0022]对中心基板的整板镀导电介质；
[0023]对中心基板进行激光钻通孔加工；
[0024]对中心基板的整板镀导电介质；其中所述通孔由所述导电介质完全填充；
[0025]对所述中心基板的第一表面的导电介质进行图形化刻蚀；
[0026]对所述中心基板的第二表面的导电介质进行图形化刻蚀；
[0027]气相淀积Si02，形成基板保护层；
[0028]对所述中心基板的上表面的基板保护层进行图形化刻蚀，在图形化区域内露出金属焊盘电极；
[0029]在所述金属焊盘电极上生长晶格适配层；所述晶格适配层的晶格结构与所述LED的晶格结构相同；
[0030]刻蚀去除所述LED积层电路板侧面的Si02 ;
[0031]在所述LED磊晶积层电路板的各个侧面电镀金属Ni，形成电路板侧壁保护层。
[0032]优选的，在气相淀积Si02，形成基板保护层之前，所述方法还包括以下步骤:
[0033]气相淀积SiC，形成图形化刻蚀区域的填充层及中心基板的表面绝缘层；
[0034]对所述中心基板的表面绝缘层进行图形化刻蚀，刻蚀至图形化区域内露出导电介质；
[0035]对中心基板的整板镀导电介质；
[0036]对所述中心基板的第一表面的导电介质进行图形化刻蚀；
[0037]对所述中心基板的第二表面的导电介质进行图形化刻蚀。
[0038]在本发明提供的基于无机物的LED磊晶积层电路板，采用常规制造工艺和常规材料降低了生产成本，通过LED晶格适配层形成与LED晶片焊盘相匹配的晶格适配处理，从而更好地形成于LED晶片之间的电连接和物理连接，通过电路板侧壁保护层结构，有效消除用以消除后续工艺和使用过程中，所述LED磊晶积层电路板内各层间之热胀系数不同带来的内应力。
【附图说明】
[0039]图1为本发明实施例提供的一种基于无机物的LED磊晶积层电路板的剖面结构示意图；
[0040]图2为本发明实施例提供的基于无机物的LED积层电路板的制造方法。
【具体实施方式】
[0041]下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
[0042]本发明的一种基于无机物的LED磊晶积层电路板，主要用于LED显示屏，超小间距LED显示屏，超高密度LED显示屏，LED正发光电视，LED正发光监视器，LED视频墙，LED指示，LED特殊照明等。
[0043]图1为本发明实施例一提供的一种基于无机物的LED磊晶积层电路板的剖面结构示意图。其中，图中的上方为积层电路板的上表面方向，图中的下方为积层电路板的下表面方向。
[0044]如图1所示，本实施例的基于无机物的LED磊晶积层电路板，包括:一层中心基板
1、隔离层6、四层金属导电层2、LED晶格适配层5和电路板侧壁保护层7。
[0045]中心基板1和隔离层6分别上具有电连接孔11，电连接孔11内填充有第一导电金属；
[0046]金属导电层2上具有隔离槽21，隔离槽21内沉积SiC ；
[0047]四层金属导电层2的其中两层分别沉积在中心基板1的上、下表面上，在这两层金属导电层2的上、下表面各具有一层隔离层6，再上、下各具有一层金属导电层2。
[0048]中心基板1可以是SiC基板，也可以是SiC与其他无机物复合而成的基板，比如SiC-Cu复合基板，隔离层6的材质也可以是SiC。中心基板1的SiC层同样起到双层金属导电层2之间的隔离作用，因此形成一层金属导电层2，一层隔离(中心基板1或隔离层6)，再一层金属导电层2的结构，每两层金属导电层2之间通过所述电连接孔11内的第一导电金属实现电连接。
[0049]电路板侧壁保护层7为电镀于所述LED磊晶积层电路板的各个侧面的金属Ni层，用以消除后续工艺和使用过程中，所述LED磊晶积层电路板内各层间之热胀系数不同带来的内应力。
[0050]其中，金属导电层2和第一导电金属为溅射或电镀沉积在中心基板1上的金属层结构；隔离槽21为金属导电层2在经过光刻、刻蚀后的图形化结构。
[0051]在顶层的金属导电层2的隔离槽21内还沉积有厚度为10%?20%顶层金属导电层厚度的绝缘介质3。顶层的金属导电层2被隔离槽21隔开，形成多个承载LED晶片的LED共晶焊盘22。
[0052]LED晶格适配层5沉积于LED共晶焊盘22之上，LED晶格适配层5的晶格结构域预备装配的LED晶片焊盘的晶格结构一致，以便于更好地实现LED晶片与积层电路板之间的物理连接和电连接。
[0053]具体的，LED晶格适配层5具体为金属或非金属制成，可以通过采用蒸镀、沉积等方法制得，所用材料可以包括但不限于Cr、N1、Au、T1、Sn, SiC, ZnO中的任意一种或多种。
[0054]积层电路板的底层亦沉积有绝缘保护层4，绝缘保护层4的厚度为10 %?20 %底层的金属导电层厚度。绝缘保护层4上具有焊盘孔41，焊盘孔41内填充有第二导电金属，当去除绝缘保护层4后，第二导电金属从所述焊盘孔41中露出，形成多个与外部芯片或电路进行电连接的接触电极42。
[0055]接触电极42与积层电路板的底层的金属导电层2相连接，从而形成积层电路板与外部芯片或电路之间的电连接。
[0056]在本实施例中，中心层的中心基板1厚度为200μπι，经过图形化的过孔加工(Laser Drilling)得到中心层的中心基板1上的电连接孔11 ;整板金属減射或电锻沉积，形成紧贴在中心层中心基板1两侧的金属导电层2并沉积了前述的电连接孔11，金属材料优选为铜，这两层金属导电层2的厚度30?35 μ m,填充电连接孔11的金属厚度为200 μ m。对两层金属导电层2分别进行图形化刻蚀，形成多个隔离槽21 ;沉积SiC，在两层金属导电层2的外侧形成两层中心基板1，厚度为50 μ m,并且隔离槽21内也填沉积SiC ;对上述两层中心基板1进行图形化的过孔加工后，同样的再在积层电路板的两侧溅射或电镀沉积得到第三、四层金属导电层2，厚度为30-35 μ m,沉积电连接孔11的金属厚度为50 μ m ;再对积层电路板顶面和底面的金属导电层2进行图形化刻蚀，之后对积层电路板进行清洗并图形化溅射或电镀沉积5?10 μ m的绝缘介质3。最后，对底面的绝缘介质3进行图形化处理得到焊盘孔41，再溅射电镀沉积一层金属形成多个与外部芯片或电路进行电连接的接触电极42。
[0057]在一个优选的例子中，如图1所示，积层电路板具有以下的基本参数特征:
[0058]积层电路板之基板中心层为SiC层，厚度200 μ m, CTE = 6_8ppm/°C
[0059]介电常数ε 3?4
[0060]金属导电层的线宽L和间距S分别为:20?50 μ m[0061 ] LED 晶片焊盘密度:4000/ ((200X200) μ m2)
[0062]孔径和焊盘径分别为:30?50 μ m，
[0063]绝缘电阻:1.0θ+13Ω.πι
[0064]积层电路板的热膨胀系数CTE:13-19ppm/°C
[0065]积层电路板厚度:0.7?0.8mm
[0066]在另一个优选的例子中，如图2所示，积层电路板具有以下的基本参数特征:
[0067]积层电路板之基板中心层为SiC-Cu复合层，包括185 μ m铜基层和50 μ m的SiC层。热膨胀系数(CTE) = 6?8ppm/°C
[0068]介电常数ε:9.66 ^ 10.03
[0069]铜