[发明专利]一种LED灯珠薄膜封装的空间原子层沉积设备

说明书

本发明涉及LED封装技术领域，提供了一种针对LED灯珠薄膜封装的空间原子层沉积设备，包括：沉积功能腔室，其内设置有多层沉积单元，每层沉积单元内分别沿其中心向外设置有若干隔断，若干隔断将沉积功能腔室分隔成若干功能腔室，每个功能腔室的外侧分别设有气体注入口/真空抽气口，每层沉积单元上分别设置有气动真空闸门；旋转轴，设置于沉积功能腔室的中心；旋转电机，设置于沉积功能腔室的顶部或底部，用于驱动旋转轴旋转；多个托盘单元，分别设置于多层所述沉积单元中，每个托盘单元的中心分别与旋转轴相连。该LED灯珠薄膜封装的空间原子层沉积设备可实现传统ALD设备无法实现的高通量LED灯珠封装，且设备结构简单便于量产维护。

技术领域

本发明涉及LED封装技术领域，尤其涉及一种LED灯珠薄膜封装的空间原子层沉积设备。

背景技术

用于miniLED或microLED等新型显示技术的LED灯珠需要进行严格的封装处理，保证其在工作状态下不受水汽侵蚀而产生失效。目前通行的做法是将LED芯片B6放置在LED灯杯B1中，如图1所示，通过绑定用导电铜线B4将LED芯片B6与预先埋置在LED灯杯B1内的电极引脚B2相连，之后再在灯杯B1中填充注入环氧树脂胶B3，将LED芯片封装在灯杯B2中，避免外界环境对芯片的影响。然而，环氧树脂或其他树脂封装胶对于水汽的阻隔效果不佳，在室外长时间放置，由于水汽逐渐侵蚀，叠加LED灯珠在工作中会不停地开关，导致导电铜线在电流脉冲过程中加速老化，形成产品失效。

LED厂商为了提高灯珠的水汽阻隔性能，进一步提出在填充封装胶后，通过沉积一层几百纳米的无机薄膜B5，如氧化硅，进一步降低水汽渗透速率，如图2所示。这种沉积方式一般采用溅射沉积，但是其膜层不够致密和均匀，容易出现裂缝、针孔等不良。

LED厂商为了提高灯珠的水汽阻隔性能，在填充封装胶后，通过沉积一层几百纳米的无机薄膜B5，如氧化硅，进一步降低水汽渗透速率。这种沉积方式一般采用溅射沉积，但是其膜层不够致密和均匀，容易出现裂缝、针孔等不良。业界尝试在填充封装胶前进行无机薄膜的沉积，但因为灯杯内部的结构复杂，传统溅射无法形成全面覆盖，且对于铜线的保护仅限于有限的部位，其背面无法沉积上无机薄膜B5。因此化学气相沉积方式，尤其是具有非常优异覆盖率的原子层沉积成为了首选。图3和图4分别展示使用化学气相沉积在灯杯内部和灯杯外部做无机薄膜封装的结构。经过行业的验证，采用化学气相沉积方法相比溅射方法能够更加有效地保护LED不受水汽侵蚀，是一种非常好的封装手段。

尽管采用化学气相沉积能够有效地保护LED不受水汽侵蚀，提升LED灯珠的寿命，但传统的化学气相沉积，沉积速度非常慢，直接影响LED行业的量产，如何提升沉积速度是LED封装所要克服的一个难题。

在化学气相沉积领域，原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)技术，是一种基于顺序性的、表面自饱和反应的化学气相薄膜沉积技术。其与传统的化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)技术相比，ALD具有膜层致密、均匀度高、台阶覆盖率高等优势。但由于ALD沉积速率较慢，极大地限制了其在工业领域的应用。空间原子层沉积(spatial ALD，SALD)技术是为了提升沉积速率而出现的一种新型ALD技术。相较于普通ALD以时间顺序进行反应循环，SALD以空间位置顺序进行反应循环，不同前驱体在相互隔绝的不同位置连续通入，使得A、B两个半反应在反应室的不同位置连续交替进行。SALD的沉积时间取决于基板通过不同反应位置所需的时间，其远远低于完成传统ALD反应循环所需的累计时间。这种以空间换时间的方式能够大幅提升沉积速率。