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鉻 、 金熱蒸鍍 矽晶片切割

金熱蒸鍍

矽晶片切割

3-2-1 PC 板基板製作流程 (一) PC 板清洗

我們所用的 PC 板為 1mm 厚,銅箔厚度為 17µm,其餘厚度為 壓克力板。將 PC 板用刀片切成 4 cm × 4 cm ,用去離子水沖洗約兩 分鐘,之後以氮氣槍吹乾。

(二) 黃光微影

此部分同上一節黃光微影的部分。

(三) 銅 濕蝕刻

將已硬烤完的 sample 置於氯化鐵(FeCl3)溶液中,直到銅被蝕 刻完畢,露出壓克力的顏色為止,過程約四分鐘。

(四) PC 板切割

將已蝕刻完畢的 sample 置於切割機中以軟刀沿著切割線切 割。

(五) LED 粘著

在 PC 板上塗上一層銀膠,並將 LED 粘著在 PC 板上面,之後 將 sample 置於 Hot plate 上,溫度為 140℃,烤 40 分鐘。

(六) 電極打線

利用金線打線機,將 LED 的正負極分別接到 PC 板兩端的銅 箔。

3-2-2 矽基板製作流程

(一) 矽晶片切割,(二) 矽晶片清洗,(三) 成長 Thermal oxide 的部分 同此章第一節的部分。

(四) 鉻、金熱蒸鍍

用熱蒸鍍機(Thermal coater)將鉻(Cr)以 0.3 Å/sec 的速率蒸鍍到 成長好 Thermal oxide 的 sample 上,蒸鍍厚度為 300 Å,之後在不破 壞真空的情況下,接著蒸鍍金(Au),蒸鍍速率為 0.4 Å/sec

厚度為 3000 Å。

(五) 黃光微影

此部分同第一節黃光微影的部分。

(六) 鉻、金濕蝕刻

首先,先調配金的蝕刻液,碘化鉀與碘的混和溶液。取出固 體碘化鉀 8 克,接著倒入固體碘 2 克,之後倒入去離子水 80 ml。將 硬烤完的 sample 置於調好得蝕刻液中,直到金被蝕刻完畢,蝕刻速 率為 48 Å /sec,蝕刻時間為 1 分 20 秒。之後將 sample 以去離子水清 洗乾淨後,將之置於 Cr 7T 的溶液中繼續進行 Cr 蝕刻,蝕刻速率為 35 Å /sec,蝕刻時間為 10 秒。

(七) 矽基板切割,(八) LED 粘著,(九)電極打線,同 3-2-1 的部分。

【1】清洗矽晶片

【7】光阻去除

3-3 點光源與線光源之封裝

在本節中,我們將詳細討論點光源與線光源的封裝形式,所 使用的 LED 種類,V 槽的開口設計,與元件的實際圖片。

3-3-1 點光源封裝

在點光源的元件製作中,我們所使用的是三吋矽晶片,厚度 為 395µm,並切成 2.7mm × 2.7mm 的大小;而我們所使用的發光二 極體為 Toyoda Gosei 的 E1c96 Series 的 LED (E1c96-OB0F1-A0),

長寬為 250µm × 250µm,厚度為 100µm,藍光,波長為 470 nm,DC forward current 為 20 mA,最低驅動電壓為 2.8 V,最低亮度 30 mcd。

圖 3-10 點光源所使用的 LED

而在光罩設計中,LED 的邊長為 250µm,電路的銅箔寬度設 計為 100µm,正負即各一條,再加上 140µm 的緩衝空間,減低封裝 的難易度,我們 V 型槽底端開口為 590µm × 590µm,V 型槽高度為 395µm,夾角為 54.74 o,於是上端開口為 1150µm × 1150µm。

之後,相繼完成矽 V 型槽與基板的製作後,我們利用點膠機 LOCTAI DS-9000 將 UV 膠點至 V 型槽與基板的接合處,之後在顯微鏡底下,

確認 LED 位於 V 型槽中央後,用 UV 光照射元件一分鐘,便可完成 元件的製作。

圖 3-11 V 槽底端開口設計

Cu

Cu

Cu

PC Board

圖 3-12 V 槽頂端開口設計

圖 3-13 左為 V 型槽蝕刻後的矽晶片;右為切割後的元件

圖 3-15 矽 V 型槽與 LED 打線圖

圖 3-16 點光源元件圖

LED Wire bond

PCB

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