一种物理气相淀积制备复合LED积层无机电路板的方法

摘要

本发明涉及一种物理气相淀积制备复合LED积层无机电路板的方法，包括：对无机金属基板进行除锈、清洗、干燥；在无机金属基板的第一表面或第二表面物理气相沉积第一无机绝缘层，形成复合无机基板；对复合无机基板进行激光钻通孔加工；对复合无机基板的第二或第一表面进行研磨、清洗和干燥；对复合无机基板的第一、第二表面分别物理气相沉积导电介质；其中通孔由导电介质完全填充；对复合无机基板的第一、第二表面的导电介质分别进行图形化刻蚀；物理气相淀积第二无机绝缘层，形成基板保护层；对复合无机基板的顶层基板保护层进行图形化刻蚀，露出金属焊盘电极；在金属焊盘电极上物理气相淀积晶格适配层，其晶格结构与LED的晶格结构相匹配。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种物理气相淀积制备复合LED积层 无机电路板的方法。

背景技术

在传统的半导体显示器产品发展到今天，配套的或是交叉行业的资源已 经极大地丰富和完善。在传统的LED产品结构中，通常采用FR4电路板用来 做LED电路基板。

但是，在传统电路板作为LED电路基板时，其材料的材质里存在的杂质， 气孔，热应力，热膨胀等缺陷，都会造成致命的产品稳定性信赖性的隐患。 而且在半导体显示器的分辨率提高到一定程度时(例如像素间距要求小于 1MM时)无法实现加工。因此传统电路板是完全没法满足小尺寸、高精度的 要求的。同时，后续与LED的接合工艺繁琐，一个LED电路基板承载的多个 LED晶片间性能的一致性无法得到保障，可能会对最终产品的性能造成影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种物理气相淀积制备复合LED积层无机电路板的 方法，能够充分利用半导体显示器这类在同一产品个体里同时大规模使用同 一类器件的产品特点，工艺简单稳定，尤其适用于要求小尺寸晶片间距的高 分辨率的要求，通过该方法制备的晶格适配层结构为后续直接在LED积层无 机电路板上生长LED晶片提供了可能。

本发明提供了一种物理气相淀积制备复合LED积层无机电路板的方法， 包括：

对无机金属基板进行除锈、清洗、干燥；

在所述无机金属基板的第一表面或第二表面物理气相沉积第一无机绝缘层， 形成复合无机基板；

对复合无机基板进行激光钻通孔加工；

对复合无机基板的第二表面或第一表面进行研磨、清洗和干燥；

对复合无机基板的第一表面和第二表面分别物理气相沉积导电介质；其中所 述通孔由所述导电介质完全填充；

对所述复合无机基板的第一表面和第二表面的导电介质分别进行图形化刻 蚀；

物理气相淀积第二无机绝缘层，形成基板保护层；

对所述复合无机基板的顶层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；

在所述金属焊盘电极上物理气相淀积晶格适配层；所述晶格适配层的晶格结 构与所述LED的晶格结构相匹配。

优选的，在物理气相淀积第二无机绝缘层，形成基板保护层之前，所述方法 还包括以下步骤：

物理气相淀积第三无机绝缘层，形成图形化刻蚀区域的填充层及复合无机基 板的表面绝缘层；

对所述复合无机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；

对复合无机基板的整板物理气相淀积导电介质；

对所述复合无机基板的第一表面的导电介质进行图形化刻蚀；

对所述复合无机基板的第二表面的导电介质进行图形化刻蚀。

进一步优选的，在物理气相淀积第二无机绝缘层，形成基板保护层之前， 上述优选的步骤重复一次或多次。

优选的，在物理气相淀积第二无机绝缘层之前，还包括表面研磨、清洗和 干燥的步骤。

优选的，所述晶格适配层具体包括：SiC，以及Cr、Ni、Au、Ti、Sn、ZnO、 As、Ga、Ge、In中的任意一种或多种。

优选的，所述积层无机电路板的顶层的基板保护层的厚度为10％～20％顶 层的导电介质的厚度。

优选的，所述积层无机电路板的底层的基板保护层的厚度为10％～20％底 层的导电介质的厚度。

进一步优选的，所述底层的图形化刻蚀的导电介质构成多个用于与外部 芯片或电路进行电连接的接触电极。

优选的，所述第一表面为所述LED积层无机电路板的顶面，所述第二表面 为所述LED积层无机电路板的底面。

优选的，所述第一表面为所述LED积层无机电路板的底面，所述第二表面 为所述LED积层无机电路板的顶面。

本发明提供的物理气相淀积制备复合LED积层无机电路板的方法，采用在 Cu基板上进行物理气相淀积的方法制备导电层和绝缘层，并在最外导电层上制 备晶格适配层，为后续直接在LED积层无机电路板上生长LED晶片提供了可能。

附图说明

图1为本发明实施例提供的物理气相淀积制备复合LED积层无机电路板 的方法；

图2为本发明实施例提供的LED积层无机电路板的制造步骤示意图之一；

图3为本发明实施例提供的LED积层无机电路板的制造步骤示意图之二；

图4为本发明实施例提供的LED积层无机电路板的制造步骤示意图之三；

图5为本发明实施例提供的LED积层无机电路板的制造步骤示意图之四；

图6为本发明实施例提供的LED积层无机电路板的制造步骤示意图之五；

图7为本发明实施例提供的LED积层无机电路板的制造步骤示意图之六；

图8为本发明实施例提供的LED积层无机电路板的制造步骤示意图之七；

图9为本发明实施例提供的LED积层无机电路板的制造步骤示意图之八；

图10为本发明实施例提供的LED积层无机电路板的制造步骤示意图之 九；

图11为本发明实施例提供的LED积层无机电路板的制造步骤示意图之 十。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明的物理气相淀积制备复合LED积层无机电路板的方法，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特殊照明等领域的显 示面板制造。

图1为本发明实施例提供的物理气相淀积制备复合LED积层无机电路板 的方法的流程图。本发明的制造方法包括如下步骤：

步骤101，对无机金属基板进行除锈、清洗、干燥；

具体的，利用如盐酸等溶液对无机金属基板进行除锈，清洗干燥后作为 基板待用。

步骤102，在所述无机金属基板的第一表面或第二表面物理气相沉积第 一无机绝缘层，形成复合无机基板；

具体的，对无机金属基板进行物理气相淀积，在无机金属基板的一侧表 面形成第一无机绝缘层，以得到复合无机基板。

物理气相淀积(PhysicalVaporDeposition,PVD)，是利用物理过程实现 物质转移，将原子或分子由源转移到基材表面上的过程。

步骤103，对复合无机基板进行激光钻通孔加工；

具体的，对复合无机基板，由顶面或是由底面，进行激光打孔(laserdrilling) 工艺加工。经过激光打孔，在复合无机基板上形成图形化的多个通孔。

步骤104，对复合无机基板的第二表面或第一表面进行研磨、清洗和干 燥；

其中，所述第二表面或第一表面为没有淀积第一无机绝缘层的金属表面。

步骤105，对复合无机基板的第一表面和第二表面分别物理气相沉积导电介 质；其中所述通孔由所述导电介质完全填充；

具体的，导电介质可以为包括铜在内的导电金属。导电金属可以采用物理气 相沉积的方式生长在复合无机基板的两侧表面。复合无机基板上的通孔由导电介 质完全填充。因此复合无机基板的第一表面和第二表面，即上下表面的导电介质 通过通孔中的导电介质实现电连接。

步骤106，对所述复合无机基板的第一表面和第二表面的导电介质分别进行 图形化刻蚀；

具体的，图形化刻蚀的步骤可以包括：

A、对复合无机基板的第一表面进行贴膜；

B、根据预先设计好需要的图形，对复合无机基板的第一表面进行对位和 曝光；因为所贴的膜为感光膜，能够遇光固化，因此在曝光后，被曝 光的部分在导电介质表面形成一层保护；

C、对复合无机基板进行显影，去除掉未被固化的膜；

D、对贴有固化保护膜的复合无机基板的第一表面进行刻蚀，将图形转移 到基板的第一表面上；

E、最后进行褪膜处理，去掉固化保护膜。

然后再针对复合无机基板的第二表面进行相同的刻蚀操作。第一表面和第二 表面分别为复合无机基板的上、下表面。图形化刻蚀可以先对上表面进行，再对 下表面进行，或者顺序也可以反过来。

在步骤106之前，还可以分别对即将被图形化刻蚀的表面进行预处理。在对 第二表面图形化刻蚀之前，还可以对已经图形化刻蚀完成的第一表面进行保护处 理，避免在第二表面图形化刻蚀的过程中造成第一表面图形化导电介质的损伤。

进一步的，基板底层图形化刻蚀的导电介质构成多个用于与外部芯片或电路 进行电连接的接触电极。

步骤107，物理气相淀积第二无机绝缘层，形成基板保护层；

具体的，物理气相淀积的第二无机绝缘层淀积于复合无机基板上、下表面； 在一个具体的例子中，第一无机绝缘层可以为SiC，第二无机绝缘层可以为SiO₂。 PVDSiO₂的方法具体可以为：使用硅靶,在一定的频率下，以Ar为溅射气体,O₂为反应气体,生成SiO₂薄膜。

基板保护层的淀积厚度可以根据需要自行设定，在本方案中优选为 10％～20％顶层/底层的导电介质的厚度。

通常，在物理气相淀积第二无机绝缘层之前，还会对基板进行表面的研磨、 清洗和干燥的预处理。

步骤108，对所述复合无机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；

具体的，对复合无机基板的上表面的基板保护层进行图形化刻蚀，露出顶层 导电介质中作为金属焊盘电极的部分。金属焊盘电极用于与LED进行电性连接。

步骤109，在所述金属焊盘电极上物理气相淀积晶格适配层；所述晶格适配 层的晶格结构与所述LED的晶格结构相匹配。

具体的，PVD晶格适配层的材质可以包括SiC，以及Cr、Ni、Au、Ti、Sn、 ZnO、As、Ga、Ge、In等的任意一种或多种组合，生成与半导体磊晶所需的晶 格适配层兼导电层，厚度5-10μm。

上述步骤101-步骤109的制备方法提供了物理气相淀积制备复合LED积层 无机电路板的方法，如果要制备多层基板，可以在上述步骤107之前执行以下步 骤：

1)物理气相淀积第三无机绝缘层，形成图形化刻蚀区域的填充层及复合

无机基板的表面绝缘层；

其中，第三无机绝缘层的材质可以与第一无机绝缘层相同。

2)对所述复合无机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；

3)对复合无机基板的整板物理气相淀积导电介质；

4)对所述复合无机基板的第一表面的导电介质进行图形化刻蚀；

5)对所述复合无机基板的第二表面的导电介质进行图形化刻蚀。

上述步骤1)-5)可以根据需要的基板层数而多次重复执行。

可选的，所述方法还包括，在每次PVD工艺前，对所述积层无机电路板进 行研磨、清洗和干燥。

本发明提供的物理气相淀积制备复合LED积层无机电路板的方法，采用在 无机金属基板上进行物理气相淀积的方法制备导电层和绝缘层，并在最外导电层 上制备晶格适配层，为后续直接在LED积层无机电路板上生长LED晶片提供了 可能。

上述实施例中，对于物理气相淀积制备复合LED积层无机电路板的方法 进行了说明，下面结合图2至图11所示的LED积层无机电路板的制造步骤 示意图，以一个具体的实例对本发明实施例提供的基于无机物的LED积层无 机电路板的制造方法进行进一步的详细说明。

本实施例中，如图2所示，复合LED积层无机电路板的中心层为185μ m铜基板20。

利用如盐酸等溶液对Cu基板20进行除锈，清洗干燥后作为基板待用。

在所述Cu基板20的第一表面或第二表面物理气相沉积SiC层10，形成 如图3所示的SiC-Cu复合无机基板1。当然，在其他实施例中，除了SiC之 外，还可以通过物理气相淀积形成其他可以充当绝缘介质的隔离层，从而形 成其他不同材质的复合无机基板。

SiC-Cu复合无机基板1为无机SiC-Cu1，厚度235μm，其中包括185 μm铜基层20和50μm的SiC层10。热膨胀系数(CTE)＝6～8ppm/℃。

结合图4所示，对SiC-Cu复合无机基板1进行进行激光钻通孔加工，钻 孔11上下贯通所述SiC-Cu复合无机基板1。

之后，再如图5所示，对SiC-Cu复合无机基板1的第一表面PVD导电 介质2；对SiC-Cu复合无机基板1的第二表面PVD导电介质2；其中所述 通孔11由所述导电介质2完全填充；

具体的，导电介质2选用Cu，其中SiC-Cu复合无机基板1上下表面的 铜介质的厚度为30-35μm。

再如图6所示，对SiC-Cu复合无机基板的上、下表面的Cu介质2进行 图形化刻蚀。之后采用物理气相淀积方法淀积SiC，形成图形化刻蚀区域的填 充层12及SiC-Cu复合无机基板1的表面绝缘层13。其中，填充层12的厚 度与前一层铜介质2的厚度相同，为30-35μm，表面绝缘层13厚度为50um。

再如图7所示，对SiC-Cu复合无机基板1的表面绝缘层13进行图形化刻 蚀，刻蚀至图形化区域内露出导电介质。

之后再对SiC-Cu复合无机基板1的整板物理气相淀积导电介质Cu2，形成 30-35μm厚度的导电层，并且完全填充上一步骤中表面绝缘层13图形化刻蚀形 成的凹槽；之后对SiC-Cu复合无机基板1的上、下表面最外层的Cu介质2进 行图形化刻蚀。图形化刻蚀后的示意图如图8所示。

对SiC-Cu复合无机基板1进行表面清洗，并物理气相淀积5-10μm的SiO₂， 形成基板保护层3；具体如图9所示，基板保护层3于基板1的顶面、底面和侧 面上。

之后，如图10所示，对SiC-Cu复合无机基板1的上表面的基板保护层3 进行图形化刻蚀，在图形化区域内露出金属焊盘电极22。

最后，如图11所示，在金属焊盘电极22上生长晶格适配层5，所述晶格适 配层5的晶格结构与所述LED的晶格结构相同。其中，底部还有隐藏在基板保 护层3之内的焊盘23，预留用于后续与外部电路的焊接。

通过上述步骤制备得到的基于无机物的LED积层无机电路板具有如下特征 参数：

介电常数ε：9.66∽10.03

铜皮走线密度L/S：20∽50μm

焊盘密度：4000/(200X200)μm

孔径/焊盘径：30/50μm

绝缘电阻：10⁶Ω.m

CTE：4.5ppm/℃

积层无机电路板厚度0.7～0.8mm

本实施例提供的示意图为物理气相淀积制备4层LED积层无机电路板的 制造过程，本发明实施例提供的物理气相淀积制备复合LED积层无机电路板 的方法，可以适用于单层至多层(不限于4层)的LED积层无机电路板。

本发明提供的物理气相淀积制备复合LED积层无机电路板的方法，采用在 Cu基板上进行物理气相淀积的方法制备导电层和绝缘层，并在最外导电层上制 备晶格适配层，为后续直接在LED积层无机电路板上生长LED晶片提供了可能。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行 了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而 已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做 的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。