[发明专利]一种金锡合金热沉薄膜及其制备方法、热沉基板和LED器件

说明书

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种金锡合金热沉薄膜及其制备方法、热沉基板和LED器件。本发明公开了一种金锡合金热沉薄膜的制备方法，包括以下步骤：采用物理气相沉积法将金层和锡层依次交错镀膜于陶瓷基板上的过渡金属层上后，通过共晶热处理制得金锡合金热沉薄膜。该制备方法生产成本低，材料利用率高，工序简单，工艺可控，重复性好，制备的金锡合金薄膜纯度高，可靠性高，生产过程无污染，能耗低，且抗氧化性能好，抗热疲劳和蠕变性能优良，解决了现有的金锡合金薄膜制备工序较多，纯度低，制作成本高，能耗高，容易产生污染的技术问题。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种金锡合金热沉薄膜及其制备方法、热沉基板和LED器件。

背景技术

随着当今LED技术的发展，LED功率越来越大，集成度越来越高，尺寸越来越小，单位体积内的发热量越来越高，热量的聚集会引起LED芯片温度的急剧上升，导致半导体材料和荧光粉的发光效率下降甚至烧毁LED芯片，如何提高散热成为大功率LED照明技术的瓶颈。

LED器件通常将LED芯片焊接固定在热沉基板上，实现散热，常见的钎焊材料有金锡合金、锡银铜等。金锡合金具备良好的导热性、稳定的化学性能、耐热冲击疲劳、耐腐蚀等性能，成为焊接的优选材料。

现有的金锡合金薄膜常用电镀和丝网印刷方法制备而成，但电镀和丝网印刷方式制作的薄膜制备的金锡合金薄膜，工序较多，制作成本高，制备得到的金锡合金薄膜纯度低，需要通过烧结和清洗才能获得所需的金锡合金薄膜，且能耗高，容易产生污染。

发明内容

本发明提供了一种金锡合金热沉薄膜及其制备方法、热沉基板和LED器件，解决了现有的金锡合金薄膜制备工序较多，纯度低，制作成本高，能耗高，容易产生污染的技术问题。

其具体技术方案如下：

本发明提供了一种金锡合金热沉薄膜的制备方法，包括以下步骤：

采用物理气相沉积法将金层和锡层依次交错镀膜于陶瓷基板上的过渡金属层上后，通过共晶热处理制得金锡合金热沉薄膜。

优选地，所述镀膜为磁控溅射镀膜、电子束蒸发镀膜和/或电阻蒸发镀膜。

优选地，所述共晶热处理的温度为260℃-320℃，时间为3min。

优选地，所述金锡合金热沉薄膜的总厚度为0.3μm～2μm。

优选地，所述金锡合金热沉薄膜的总层数为奇数；

所述金锡合金热沉薄膜的最上层和最下层为金层。

本发明还提供了上述制备方法制得的金锡合金热沉薄膜。

本发明还提供了一种热沉基板，包括：从下至上依次设置的陶瓷基板、过渡金属层和上述金锡合金热沉薄膜。

优选地，所述过渡金属层厚度为10mm～100nm。

优选地，所述过渡金属层通过物理气相沉积的方法镀膜于所述陶瓷基板的表面。

本发明还提供了一种LED器件，包括上述热沉基板和焊接在所述热沉基板表面的LED芯片。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

1、本发明采用真空镀膜方法制备的焊接金锡合金热沉薄膜的热沉具有生产成本低，材料利用率高，工序简单，工艺可控，重复性好，制备的金锡合金薄膜纯度高，可靠性高，整个制备过程中不使用有机溶剂和金属氰盐物质，生产过程无污染，能耗低。

2、本发明提供的金锡合金热沉薄膜经过测试300℃空气老化试验后，热导率为63W/m·K，拉伸强度为3.6Mpa，说明本发明焊接金锡合金热沉薄膜的热沉抗氧化性能好，抗热疲劳和蠕变性能优良。

附图说明