一种Micro-LED芯片封装方法与流程

一种micro-led芯片封装方法
技术领域
1.本发明涉及半导体led芯片技术领域，特别涉及一种micro-led芯片封装方法。


背景技术：

2.micro-led显示技术是指以自发光的微米量级的led为发光像素单元，将其组装到驱动面板上形成高密度led阵列的显示技术。由于micro-led芯片尺寸小、集成度高和自发光等特点, 在显示方面与 lcd、oled相比在亮度、分辨率、对比度、能耗、使用寿命、响应速度和热稳定性等方面具有更大的优势。micro-led(nano led)芯片继承了无机led的高效率、高亮度、高可靠度及反应时间快等特点，并且具有自发光无需背光源的特性，更具节能、机构简易、体积小、薄型等优势。
3.扇出型封装micro-led芯片通常是将芯片按顺序在一个基板上排列进行封装，封装完成按特定大小进行切割得到所需芯片的制造工艺。
4.现有技术当中，micro-led芯片的尺寸往往在几百到几微米级别甚至更低，而封装在其中的三色发光芯片往往需要更小的尺寸才能使用，当micro-led芯片越来越小的时候，会导致三色发光芯片难以封装在micro-led芯片中，且在公开号为cn107256862a的专利申请中，其每一个发光单元是集中在一起的不可分离，在公开号为us20130277692a1的专利申请中，其是通过两层发光单元加上一层光转化结构，仅两色光可调，并且其主要的连接方式是串联，使其所有发光单元发光颜色亮度均一致。


技术实现要素：

5.基于此，本发明的目的是提供一种micro-led芯片封装方法，其目的在于，以至少解决上述背景技术中的不足。
6.本发明提供以下技术方案，一种micro-led芯片封装方法，所述方法包括以下步骤：步骤一：提供若干个底部均带有衬底的第一发光芯片、第二发光芯片以及第三发光芯片，并对所述第二发光芯片以及所述第三发光芯片进行衬底剥离；步骤二：在所述第一发光芯片远离其衬底的上表面制备第一黏附层，并将衬底剥离后的所述第二发光芯片转移至所述第一黏附层上，其中，所述第二发光芯片的出光面朝下接触所述第一黏附层；步骤三：在所述第二发光芯片的侧面设置一用于连接所述第一发光芯片上的第一电极和所述第二发光芯片上的第二电极的第一导电柱；步骤四：在所述第二发光芯片远离所述第一发光芯片的上表面制备第二黏附层，并将衬底剥离后的所述第三发光芯片转移至所述第二黏附层上，其中，所述第三发光芯片的出光面朝下接触所述第二黏附层；步骤五：在所述第三发光芯片的侧面设置一用于连接所述第二电极与所述第三发光芯片上的第三电极的第二导电柱；
步骤六：通过所述第一黏附层及所述第二黏附层黏附在一起的所述第一发光芯片、所述第二发光芯片以及所述第三发光芯片组成多组芯片组，在相邻两所述芯片组之间填充封装胶，并露出每组所述芯片组上的所述第三电极、所述第一导电柱以及所述第二导电柱；步骤七：在所述第三发光芯片的上表面做反射层，并在所述反射层上刻蚀出金属电极的孔洞；步骤八：在所述反射层上沉积金属触点，以得到半成品micro-led芯片；步骤九：将所述半成品micro-led芯片进行切割处理，以得到成品micro-led芯片。
7.与现有技术相比，本发明的有益效果是：带有衬底的第一发光芯片上表面通过第一黏附层粘附有第二发光芯片，通过第一导电柱将第一电极与第二电极连接在一起，然后在第二发光芯片上通过第二黏附层粘附有第三发光芯片，通过第二导电柱将第二电极与第三电极连接在一起，并通过延长第一导电柱，使得第一导电柱将第一电极、第二电极与第三电极相连接，通过如此垂直排列的第一发光芯片、第二发光芯片与第三发光芯片，使得第一发光芯片、第二发光芯片与第三发光芯片制备的micro-led芯片可以减小了micro-led芯片的尺寸，从而使得micro-led芯片越来越小的时候，三色发光芯片也能够封装在micro-led芯片中，并且第一发光芯片、第二发光芯片与第三发光芯片均是独立存在的，能够实现任意颜色光输出，并且第一发光芯片、第二发光芯片与第三发光芯片均是并联的，每个发光芯片的发光亮度以及颜色均可根据需要调整。
8.进一步的，在所述步骤一中，所述第一发光芯片底部的所述衬底为蓝宝石衬底、石英衬底、玻璃衬底、聚合物衬底及陶瓷衬底中的一种。
9.进一步的，在所述步骤二中，所述第一黏附层仅黏附于所述第一发光芯片的上表面以及所述第一发光芯片上的第一电极的上表面，制备所述第一黏附层的方法为旋涂法、模压法以及贴膜法中的一种；所述第二黏附层仅黏附于所述第二发光芯片的上表面以及所述第二发光芯片上的第二电极的上表面，制备所述第二黏附层的方法为旋涂法、模压法以及贴膜法中的一种。
10.进一步的，在步骤五中，将所述第二导电柱的顶部侧面与所述第三发光芯片上的第三电极相接触，并将所述第二导电柱底部连接在所述第二发光芯片的所述第二电极上，以使所述第二电极与所述第三电极相连接。
11.进一步的，在所述步骤五中，设置完所述第二导电柱后，延长所述第一导电柱的顶部，以使延长后的所述第一导电柱的顶部与所述第三电极处于同一水平高度。
12.进一步的，在所述步骤六中，所述封装胶的填充方式为压印法、旋涂法中的一种，所述封装胶为环氧树脂类、硅胶类中的一种。
13.进一步的，在所述步骤七中，制作所述反射层的方法可以采用物理气相沉积、化学气相沉积中的一种，所述反射层的结构为分布式布拉格反射镜结构、银镜结构中的一种。
14.进一步的，在所述步骤八中，沉积所述金属触点的工艺为蒸镀、物理气相沉积、化学气相沉积以及电镀中的一种。
15.进一步的，在所述步骤八中，将得到的所述半成品micro-led芯片进行减薄以及抛光。
16.进一步的，所述反射层上的所述孔洞与所述第三发光芯片上的所述第三电极对应
设置，所述金属触点沉积在所述孔洞内，并与所述第三发光芯片上的所述第三电极相连接。
附图说明
17.图1为本发明实施例提供的micro-led芯片封装方法的步骤一中第一发光芯片、第二发光芯片以及第三发光芯片的结构示意图，其中，图1中（1）为第一发光芯片的俯视结构示意图，图1中（2）为第二发光芯片的俯视结构示意图，图1中（3）为第三发光芯片的的俯视结构示意图；图2为本发明实施例提供的micro-led芯片封装方法的步骤一中带有衬底的第一发光芯片的结构示意图，其中，图2中（1）为结构截面示意图，图2中（2）为结构俯视图；图3为本发明实施例提供的micro-led芯片封装方法的步骤二产生的半成品的结构示意图，其中，图3中（1）为结构截面图，图3中（2）为结构俯视图；图4为本发明实施例提供的micro-led芯片封装方法的步骤三产生的半成品的结构示意图，其中，图4中（1）为结构截面图，图4中（2）为结构俯视图；图5为本发明实施例提供的micro-led芯片封装方法的步骤四产生的半成品的结构示意图，其中，图5中（1）为结构截面图，图5中（2）为结构俯视图；图6为本发明实施例提供的micro-led芯片封装方法的步骤五产生的半成品的结构示意图，其中，图6中（1）为结构截面图，图6中（2）为结构俯视图；图7为本发明实施例提供的micro-led芯片封装方法的步骤六产生的半成品的结构示意图，其中，图7中（1）为结构截面图，图7中（2）为结构俯视图；图8为本发明实施例提供的micro-led芯片封装方法的步骤七产生的半成品的结构示意图，其中，图8中（1）为结构截面图，图8中（2）为结构俯视图；图9为本发明实施例提供的micro-led芯片封装方法的步骤八产生的半成品的结构示意图，其中，图9中（1）为结构截面图，图9中（2）为结构俯视图；图10为本发明实施例提供的micro-led芯片封装方法的步骤九产生的半成品的结构示意图，其中，图10中（1）为结构截面图，图10中（2）为结构俯视图。
18.主要元件符号说明：芯片组100衬底10第一发光芯片11第一电极12第二发光芯片21第二电极22第三发光芯片31第三电极32第一黏附层41第二黏附层42第一导电柱51第二导电柱52封装胶60反射层70孔洞71金属触点80如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
19.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所
描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
20.需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
21.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
22.本发明的一个实施例中，一种micro-led芯片封装方法，所述封装方法包括以下步骤：步骤一：如图1和图2所示，提供若干个底部均带有衬底10的第一发光芯片11、第二发光芯片21以及第三发光芯片31，并对所述第二发光芯片21以及第三发光芯片31进行衬底剥离；具体的，第一发光芯片11为红色发光芯片、绿色发光芯片以及蓝色发光芯片中的一种，第二发光芯片21为红色发光芯片、绿色发光芯片以及蓝色发光芯片中的一种，第三发光芯片31为红色发光芯片、绿色发光芯片以及蓝色发光芯片中的一种，在具体实施时，第一发光芯片11、第二发光芯片21与第三发光芯片31的发光颜色不同，在本实施例中，第一发光芯片11具体为红色发光芯片，第二发光芯片21具体为绿色发光芯片，第三发光芯片31具体为蓝色发光芯片，在本实施例中，第一发光芯片11上的第一电极12，在第一发光芯片11表面是呈对角设置的，其中，第一发光芯片11不进行衬底10剥离。
23.值得说明的是，由于第一发光芯片11底部的衬底10没有剥离，在本实施例中，衬底10上设置有若干个第一发光芯片11，需要解释的是，第一发光芯片11底部上的衬底10为蓝宝石衬底、石英衬底、玻璃衬底、聚合物衬底以及陶瓷衬底中其中一种，在本实施例中，第一发光芯片11底部上的衬底优选蓝宝石衬底。
24.步骤二：如图3所示，在所述第一发光芯片11远离其衬底的上表面制备第一黏附层41，将衬底剥离后的所述第二发光芯片21转移至所述第一黏附层41上，其中，所述第二发光芯片21的出光面朝下接触所述第一黏附层41；具体的，在本实施例中，所述第一黏附层41仅黏附于所述第一发光芯片11的上表面以及所述第一发光芯片11上的第一电极12的上表面，制备所述第一黏附层41的方法为旋涂法、模压法以及贴膜法中的一种，需要解释的是，第一黏附层41为透明的胶材，使其具有高透光率和较好的黏性。
25.值得说明的是，第二发光芯片21转移至第一黏附层41上时，由于衬底剥离后的第二发光芯片21会产生巨量的芯片颗粒，第二发光芯片21转移至第一黏附层41上后，完成巨量转移，巨量转移可采用接触式转移方法，极大提升转移速度及良品率。
26.在具体实施时，第二发光芯片21的出光面朝下接触所述第一黏附层41，由于第二发光芯片21带有第二电极22的一面与出光面相反，因此第二发光芯片21带有第二电极22的一面朝上设置，在本实施例中，第二发光芯片21上的第二电极22，在第二发光芯片21的表面是设置在同一条边上的，具体设置在第二发光芯片21的底边上。
27.步骤三：如图4所示，在所述第二发光芯片21的侧面设置一用于连接所述第一发光芯片11上的第一电极12和所述第二发光芯片21上的第二电极22的第一导电柱51。
28.具体的，第一导电柱51的顶部侧面与第二发光芯片21的第二电极22相接触，第一导电柱51的底部连接在第一发光芯片11的第一电极12上，以使第一导电柱51将第一电极12与第二电极22进行连接，使得第一发光芯片11与第二发光芯片21完成电路连接，在通电之后，电能均能够通过第一发光芯片11与第二发光芯片21，以使第一发光芯片11与第二发光芯片21能够进行发光。
29.步骤四：如图5所示，在所述第二发光芯片21远离所述第一发光芯片11的上表面制备第二黏附层42，并将衬底剥离后的所述第三发光芯片31转移至所述第二黏附层42上，其中所述第三发光芯片31的出光面朝下接触所述第二黏附层42；具体的，在本实施例中，所述第二黏附层42仅黏附于所述第二发光芯片21的上表面以及所述第二发光芯片21上的第二电极22的上表面，制备所述第二黏附层42的方法为旋涂法、模压法以及贴膜法中的一种，需要解释的是，第二黏附层42为透明的胶材，使其具有高透光率和较好的黏性。
30.值得说明的是，第三发光芯片31转移至第二黏附层42上时，由于衬底剥离后的第三发光芯片31会产生巨量的芯片颗粒，因此第三发光芯片31转移至第一黏附层41上后，完成巨量转移，巨量转移可采用接触式转移方法，极大提升转移速度及良品率。
31.在具体实施时，第三发光芯片31的出光面朝下接触所述第二黏附层42，由于第三发光芯片31带有第三电极32的一面与出光面相反，因此第三发光芯片31带有第二电极22的一面朝上设置，在本实施例中，第三发光芯片31上的第三电极32，在第三发光芯片31的表面是设置在同一条边上的，具体设置在第三发光芯片31的侧边上。
32.步骤五，如图6所示，在所述第三发光芯片31的侧面设置一用于连接所述第二电极22与所述第三发光芯片31上的第三电极32的第二导电柱52，所述第二导电柱52的顶部侧面与所述第三发光芯片31的第三电极32相接触，所述第二导电柱52底部连接在所述第二发光芯片21的所述第二电极22上，以使所述第二电极22与所述第三电极32相连接，其中，设置完第二导电柱52之后，延长所述第一导电柱51的顶部，延长后的所述第一导电柱51的顶部与所述第三电极32处于同一水平高度，并使所述第一导电柱51的顶部侧面与所述第三电极32相接触；具体的，通过第二导电柱52将第三电极32与第二电极22相互连接，以使第三发光芯片31与第二发光芯片21完成电路连接，在通电之后，电能均能够通过第三发光芯片31与第二发光芯片21，以使第三发光芯片31与第二发光芯片21能够进行发光，延长第一导电柱51，由于之前的第一导电柱51将第一电极12与第二电极22相连接，延长之后的第一导电柱51的顶部与第三发光芯片31上的第三电极32相连接，从而达到将第一电极12、第二电极22以及第三电极32三者相连接，以使第一发光芯片11、第二发光芯片21与第三发光芯片31三者完成电路连接。
33.值得说明的是，由于延长后的第一导电柱51的顶部与第三发光芯片31表面的第三电极32处于同一水平高度，从而使得层层堆叠后的第一发光芯片11、第二发光芯片21以及第三发光芯片31的顶部表面更为的平整。
34.具体的，在本实施例中，第一导电柱51与第二导电柱52的制备方法均采用电镀法
制备而成。
35.步骤六：如图7所示，通过所述第一黏附层41与所述第二黏附层42黏附在一起的所述第一发光芯片11、所述第二发光芯片21以及所述第三发光芯片31组成多组芯片组100，在相邻两所述芯片组100之间填充封装胶60，并露出每组所述芯片组100上的所述第三电极32、所述第一导电柱51以及所述第二导电柱52。
36.具体的，由于衬底10上设置有若干个第一发光芯片11，每一个第一发光芯片11上均黏附有第二发光芯片21，每一个第二发光芯片21上均黏附有第三发光芯片31，将垂直层叠在一起的第一发光芯片11、第二发光芯片21以及第三发光芯片31作为一组芯片组100，在每相邻两组芯片组100之间填充封装胶60，在每组芯片组100的外壁均填充有封装胶60，使得封装胶60能够保护芯片组100组进行长期可靠的工作，并且在封装之后不会影响芯片组100的发光量。
37.值得说明的是，所述封装胶60的填充方式为压印法、旋涂法中的一种，所述封装胶60为环氧树脂、硅胶类中的一种。
38.步骤七，如图8所示，在所述第三发光芯片31的上表面做反射层70，并在所述反射层70上刻蚀出金属电极的孔洞71。
39.在具体实施时，制作反射层70的方法可采用物理气相沉积、化学气相沉积中的一种，在本实施例中，在温度230℃下，通过化学气相沉积n2o和sih4在n2的气氛下，通过控制流量来产生sio2层沉积在所述反射层70的表面，从而形成反射层70。
40.值得说明的是，所述反射层70的结构为分布式布拉格反射镜结构、银镜结构中的一种，在本实施例中，反射层70为分布式布拉格反射镜结构时，反射层70能够强烈反射光，以使该芯片的发光效果更好。
41.步骤八，如图9所示，在所述反射层70上沉积金属触点80，以得到半成品micro-led芯片。
42.值得说明的是，沉积所述金属触点80的工艺为，蒸镀、物理气相沉积、化学气相沉积以及电镀中的一种，在本实施例中，在温度为350℃，腔体真空度达到1*10-7
pa下，把靶材溅射到所述反射层70上，以形成金属触点80。
43.具体的，在将金属触点80沉积在反射层70上之后，从而完成了第一发光芯片11、第二发光芯片21以及第三发光芯片31的封装，进而使得该封装方法能够便捷的在尺寸较小的micro-led芯片中封装三种颜色的发光芯片，在得到半成品micro-led芯片之后，对半成品的micro-led芯片进行减薄以及抛光，以使半成品的micro-led芯片外表面更加的光滑以及平整。
44.具体的，所述反射层70上的所述孔洞71的位置与所述第三发光芯片31上的所述第三电极32相对应，所述金属触点80沉积在所述孔洞71内，并与所述第三发光芯片31上的所述第三电极32相连接，通过如此设置，使得金属触点80与第三电极32完成电路连接，由于第三电极32通过第二导电柱52与第二电极22相连接，第一电极12、第二电极22与第三电极32通过第一导电柱51相连接，因此第一发光芯片11、第二发光芯片21元第三发光芯片31均电路连接，通过往金属触点80上连通电路，以使第一发光芯片11、第二发光芯片21与第三发光芯片31均能够发光。
45.步骤九，如图10所示，将得到的所述半成品micro-led芯片进行切割处理，以得到
成品micro-led芯片。
46.综上，本发明上述实施例当中的micro-led芯片封装方法，通过在带有衬底10的第一发光芯片11上制备第一黏附层，然后通过在第一黏附层41上粘附第二发光芯片21，接着在第二黏附层42上粘附第三发光芯片，第二发光芯片21上的第二电极22与第三发光芯片31上的第三电极32通过第二导电柱52相连接，而第一发光芯片11上的第一电极12、第二发光芯片21上的第二电极22与第三发光芯片31上的第三电极32均通过第一导电柱51相连接，以使第一发光芯片11、第二发光芯片21以及第三发光芯片31垂直层叠在一起，层叠在一起的第一发光芯片11、第二发光芯片21以及第三发光芯片31为一组芯片组100，然后通过封装胶60将芯片组100封装隔开，完成对三种发光颜色的芯片的初步封装，在本实施例中，第一发光芯片11、第二发光芯片21与第三发光芯片31所发出的光的颜色不同，接着在最上层的第三发光芯片31上做反射层70，然后在反射层70上刻蚀出孔洞71，接着在反射层70上承接金属触点80，从而彻底完成对第一发光芯片11、第二发光芯片21以及第三发光芯片31的封装，以得到半成品的micro-led芯片，接着将半成品的micro-led芯片进行切割处理，以使每组芯片组100能够分割开形成成品的micro-led芯片，通过上述流程，垂直排列的第一发光芯片11、第二发光芯片21以及第三发光芯片31制备的成品micro-led芯片能够极大的减小micro的尺寸，提高了micro-led在显示领域的ppi，并且垂直排列的第一发光芯片11、第二发光芯片21以及第三发光芯片31相比于传统水平排列芯片降低了转移的不良率和位置偏移现象。
47.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
48.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。