发明内容
本发明提供一种发光二极管晶粒模块的封装方法,其可实际量产发光二极管晶粒模块。
本发明提供一种移取治具,其适于在发光二极管晶粒模块封装方法中,同步移取多个发光二极管晶粒。
本发明提供一种发光二极管晶粒模块的封装方法,其适于量产多个发光二极管晶粒模块。每一发光二极管晶粒模块包括至少一发光二极管晶粒。所述封装方法包括一配置牺牲层步骤、一同步配置晶粒步骤、一定义成型步骤、一蚀刻步骤。配置牺牲层步骤是在一基板上,配置一第一牺牲层。同步配置晶粒步骤是在第一牺牲层尚未固化前,同步配置发光二极管晶粒于第一牺牲层中。定义成型步骤是在固化的第一牺牲层上,以一第一材料、一第二牺牲层以及一第二材料形成一支撑基层,其中第二牺牲层定义一模块图像,而支撑基层包括第一材料及第二材料。蚀刻步骤是移除第一牺牲层及模块图像,以得到发光二极管晶粒模块,其中每一发光二极管晶粒模块包括对应的支撑基层。
在本发明的一实施例中,在涂布牺牲层步骤中,第一牺牲层的厚度不大于发光二极管晶粒的高度。
在本发明的一实施例中,在同步配置晶粒步骤之前,上述的封装方法更包括一排置晶粒步骤以及一移取晶粒步骤。排置晶粒步骤是将发光二极管晶粒置入一移取治具的一承载盘中对应的容放位置。移取晶粒步骤为同步且对应地移取置放于承载盘中的发光二极管晶粒。
在本发明的一实施例中,在排置晶粒步骤中,以真空吸附、黏性贴附、磁性贴附、夹取或卡合方式,逐粒将每一发光二极管晶粒自一贴附在蓝胶上且包括发光二极管晶粒的晶圆上取下,并依序且一对一地将发光二极管晶粒置入承载盘中呈阵列排列的容放位置。
在本发明的一实施例中,上述的移取治具包括多个吸头。在移取晶粒步骤中,通过移取治具的吸头,以真空吸取方式,同步且一对一地吸取置放于承载盘中的发光二极管晶粒。
在本发明的一实施例中,在同步配置晶粒步骤之后,上述的封装方法更包括一固着晶粒步骤。固着晶粒步骤是令第一牺牲层固化,以使发光二极管晶粒固着。
在本发明的一实施例中,上述的定义成型步骤包括如下步骤。在固化的第一牺牲层上,以第一材料形成一反射镜膜。以第二牺牲层在反射镜膜上定义模块图像,形成多个独立且裸露区域。以第二材料分别在独立且裸露区域上形成一基底,其中每一基底所对应的反射镜膜的区域为一反射镜,而反射镜与基底共同形成支撑基层。
在本发明的一实施例中,上述的定义成型步骤包括如下步骤。在固化的第一牺牲层上,以第二牺牲层定义模块图像,形成多个独立且裸露区域。依序以第一材料与第二材料分别在独立且裸露区域上形成一反射镜和一基底,其中反射镜与基底共同形成支撑基层。
在本发明的一实施例中,上述的每一发光二极管晶粒模块包括由对应的支撑基层的一预定区块所构成的一光杯座,以及位于光杯座中,一预定数目的发光二极管晶粒。
在本发明的一实施例中,上述的第一牺牲层及第二牺牲层各为一光刻胶层。
本发明提供一种发光二极管晶粒模块,包括至少一发光二极管晶粒,其具有一基板与多个磊晶层;一光杯座,其具有一底部与一上缘,光杯座通过底部承载至少一发光二极管晶粒;光杯座的上缘包含至少一封闭沟槽或至少一封闭凸缘(flange)环绕至少一发光二极管晶粒;至少一绝缘层,位于封闭沟槽或封闭凸缘上;二导电层,位于绝缘层上;二导线,分别连接于对应的导电层与至少一发光二极管之间;以及一封胶结构,包覆至少一发光二极管晶粒,其中封闭沟槽或封闭凸缘限制封胶结构之成形范围,并且二导线分别经由对应的导电层向封胶外部延伸。
其中,该光杯座具有一反射镜与一基底,该光杯座通过该反射镜承载该至少一发光二极管晶粒的基板。
其中,该发光二极管晶粒的该基板具有至少一个凹状结构,以使得该反射镜与该基底进入该凹状结构中成长。
本发明提供一种移取治具,其适于同步移取多个发光二极管晶粒。所述移取治具包括一上模板、一下模板以及一承载盘。上模板具有一真空室。下模板具有多个穿孔。穿孔贯穿下模板的板体并与真空室连通。承载盘具有多个容放位置,置放发光二极管晶粒,其中移取治具以真空吸取方式同步吸取置放于承载盘中的发光二极管晶粒。
在本发明的一实施例中,上述的移取治具更包括一真空封圈。真空封圈夹置于第一模板及第二模板之间,其中上模板的真空室位于真空封圈的圈围范围内。
在本发明的一实施例中,上述的真空室与一真空管路连接。
在本发明的一实施例中,上述的承载盘包括至少一第一定位件。
在本发明的一实施例中,上述的下模板包括至少一第二定位件。第二定位件配合第一定位件,以使下模板与承载盘彼此直角定位。
在本发明的一实施例中,上述的移取治具更包括多个吸头。吸头分别对应地与穿孔连通,并自下模板的板体表面向外凸伸。在此,移取治具通过吸头以真空吸取方式同步吸取置放于承载盘中的发光二极管晶粒。
在本发明的一实施例中,上述的吸头及承载盘的容放位置是以对应的阵列方式排列。
基于上述,在本发明的实施例中,利用特殊治具进行一次晶粒定位,改善目前只能逐粒进行晶粒定位而无法实际量产的问题。
附图说明
图1为现有的发光二极管晶粒模块的剖视图。
图2为本发明一实施例的量产发光二极管晶粒模块的封装方法的流程图。
图3为图2的量产发光二极管晶粒模块的封装方法所产制的发光二极管晶粒模块的上视示意图。
图4为沿着图3中V-V剖面的示意图。
图5为本发明一实施例量产发光二极管晶粒模块的封装方法的涂布光刻胶步骤。
图6为本发明一实施例量产发光二极管晶粒模块的封装方法的排置晶粒步骤。
图7为本发明一实施例量产发光二极管晶粒模块的封装方法的治具吸取晶粒步骤。
图8为实施治具吸取晶粒步骤时的治具结构。
图9为本发明一实施例量产发光二极管晶粒模块的封装方法的同步压置晶粒步骤。
图10为本发明一实施例量产发光二极管晶粒模块的封装方法的定义成型步骤。
图11为本发明另一实施例量产发光二极管晶粒模块的封装方法的定义成型步骤。
图12为本发明一实施例量产发光二极管晶粒模块的封装方法的封闭沟槽形成步骤。
图13为本发明一实施例量产发光二极管晶粒模块的封装方法的封闭凸缘形成步骤。
图14为本发明一实施例量产发光二极管晶粒模块的封装方法的封胶步骤。
图15为本发明另一实施例量产发光二极管晶粒模块的封装方法的封胶步骤。
图16为本发明一实施例,使用具有至少一个凹状结构的基板。
其中,附图标记:
1、4:发光二极管晶粒模块
11:银胶
12:封装座
31:涂布光刻胶步骤
32:排置晶粒步骤
33:治具吸取晶粒步骤
34:同步压置晶粒步骤
35:固着晶粒步骤
36:定义成型步骤
37:蚀刻制得成品步骤
41:光杯座
61:暂时基板
62:第一光刻胶
63:蓝胶
64:承载盘
65:治具
66:支撑基层
661反射镜膜
67:第二光刻胶
68:模块图像
69:牺牲凸缘
70:封闭沟槽
71:牺牲沟槽
72:封闭凸缘
74:绝缘层
76:导电层
78:导线
80:封胶
82:嵌合结构
100:发光二极管晶粒
102:基板
200:晶圆
411:反射镜
412:基底
641:容放位置
642:第一定位件
651:吸头
652:上模板
653:下模板
654:真空封圈
655:真空室
656:穿孔
657:第二定位件
V-V:剖面线
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述,但不作为对本发明的限定。
在本发明的范例实施例中,提供一种量产发光二极管晶粒模块的封装方法,用以实际量产包含光杯座的发光二极管晶粒模块。在此,量产发光二极管晶粒模块的封装方法包含一涂布光刻胶步骤、一排置晶粒步骤、一治具吸取晶粒步骤、一同步压置晶粒步骤、一固着晶粒步骤、一定义成型步骤以及一蚀刻制得成品步骤,以量产发光二极管晶粒模块。
涂布光刻胶步骤是于一暂时基板上涂布一层厚度不大于发光二极管晶粒高度的第一光刻胶(即第一牺牲层)。
排置晶粒步骤将贴附在蓝胶上并裁切成多数发光二极管晶粒的晶圆,逐粒以真空吸附、黏性贴附、磁性贴附、夹取或卡合方式将每一发光二极管晶粒自蓝胶上取下后,依序置入一具有成阵列排列的容放位置的承载盘的每一容放位置中。
治具吸取晶粒步骤以一具有多数吸头的治具以真空吸附方式经该等吸头同时一对一地吸取置放于该承载盘中的多数发光二极管晶粒。
同步压置晶粒步骤在第一光刻胶尚未固化前,移动该治具而将吸附的多数发光二极管晶粒同时一次压置于第一光刻胶中,使第一光刻胶因表面张力作用而自与每一发光二极管晶粒接触处向暂时基板方向成连续平滑弧凹面态样。
固着晶粒步骤令形成有多数弧凹面态样的第一光刻胶固化,而使得该等发光二极管晶粒固着。
定义成型步骤于固化的第一光刻胶上形成一支撑基层,以及配合用第二光刻胶(即第二牺牲层)定义出涵盖预定发光二极管晶粒数量的模块图像,得到多数分别以第一光刻胶与该暂时基板连结的发光二极管晶粒模块。其中,每一发光二极管晶粒模块具有一由该支撑基层预定区块构成的光杯座,以及位于该光杯座中预定数目的发光二极管晶粒。
蚀刻制得成品步骤移除第一光刻胶与该模块图像使暂时基板与该些发光二极管晶粒模块分离,即制得多数发光二极管晶粒模块。
在本发明的范例实施例中,其功效在于:以七个步骤并配合治具,实际量产包含光杯座的发光二极管晶粒模块。
在以下的说明内容中,类似的元件是以相同的编号来表示。各实施例的说明是参考附加的图式,用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语,例如上、下、前、后、左、右等,仅是参考附加图式的方向。因此,使用的方向用语是用来说明,而非用来限制本发明。
图2为本发明一实施例的量产发光二极管晶粒模块的封装方法的流程图。请参考图2,在本实施例中,量产发光二极管晶粒模块的封装方法包含一涂布光刻胶步骤31、一排置晶粒步骤32、一治具吸取晶粒步骤33、一同步压置晶粒步骤34、一固着晶粒步骤35、一定义成型步骤36以及一蚀刻制得成品步骤37等七工艺,而可实际量产如图3及图4所示的发光二极管晶粒模块4。
图3为图2的量产发光二极管晶粒模块的封装方法所产制的发光二极管晶粒模块的上视示意图,而图4为沿着图3中V-V剖面的示意图。
请参阅图3及图4,在本实施例中,发光二极管晶粒模块4包含一光杯座41,及一设置于光杯座41中的发光二极管晶粒100,其中,光杯座41具有一以高反射系数材料(即第一材料)构成用以反射光的反射镜411,及一以高热传导系数材料(即第二材料)构成用以散热的基底412,而发光二极管晶粒100则为普遍量产的发光二极管晶粒,其结构已广为本领域技术人员所周知,在此不再赘述。发光二极管晶粒模块4需再继续进行例如打线、填注光学胶等工艺,而成提供电能时发光的发光二极管光源模块,由于此等后续工艺与本发明并非实质相关,故在此不多加说明。
以下例示量产发光二极管晶粒模块的封装方法的范例实施例,在配合上述的发光二极管晶粒模块4的说明后,当会更加清楚的明白。
图5为本发明一实施例量产发光二极管晶粒模块的封装方法的涂布光刻胶步骤。请参阅图2及图5,在本实施例中,首先进行涂布光刻胶步骤31,于一暂时基板61上涂布一层厚度不大于等发光二极管晶粒100高度的第一光刻胶62。
此时同步进行排置晶粒步骤32与治具吸取晶粒步骤33。
图6为本发明一实施例量产发光二极管晶粒模块的封装方法的排置晶粒步骤。请参阅图2及图6,在本实施例中,排置晶粒步骤32将贴附在蓝胶63上并裁切成多数发光二极管晶粒100的晶圆200,逐粒以真空吸附、黏性贴附、磁性贴附、夹取或卡合方式将每一发光二极管晶粒100自蓝胶63上取下后,依序置入一具有成阵列排列的容放位置641的承载盘64的每一容放位置641中。在本实施例中,承载盘64例如具有供定位之用的多个第一定位件642。
本实施例的排置晶粒步骤32与现有的工艺相似,采用的也是与目前产线相似的设备,两者不同的处例如在于现有工艺是在将每一发光二极管晶粒100自蓝胶63上取下后,直接置入点附有银胶11的封装座12中,而在本实施例中,则是依序置入承载盘64的容放位置641中,以待进行下一步骤。
图7为本发明一实施例量产发光二极管晶粒模块的封装方法的治具吸取晶粒步骤。图8为实施治具吸取晶粒步骤时的治具结构。请参阅图2、图7及图8,在本实施例中,接着进行治具吸取晶粒步骤33。在此,以一具有多数吸头651的治具65以真空吸附方式经吸头651同时一对一地吸取置放于承载盘64中的多数发光二极管晶粒100。在此,治具65例如包括彼此相配合的一上模板652与一下模板653,以及一夹置于上、下模板652、653之间的真空封圈654。
在本实施例中,上模板652具有一贯穿并可与产在线的真空管路(未绘示)连接且位于真空封圈654圈围范围内的真空室655。下模板653还具有多数贯穿板体并与真空室655连通的穿孔656,而吸头651分别对应地与穿孔656连通并自板体表面向外凸伸。
此外,治具65的下模板653具有多个与等第一定位件642配合而使彼此直角定位的第二定位件657,藉此使得治具65以第二定位件657和承载盘64的第一定位件642直角定位后,精确地以每一吸头651对应吸取承载盘64中的每一发光二极管晶粒100。
图9为本发明一实施例量产发光二极管晶粒模块的封装方法的同步压置晶粒步骤。请参阅图2及图9,在本实施例中,接着进行同步压置晶粒步骤34。在第一光刻胶62尚未固化前,移动治具65而将吸附的多数发光二极管晶粒100同时压置于第一光刻胶62中,使第一光刻胶62因表面张力作用而自与每一发光二极管晶粒100接触处向暂时基板61方向成连续平滑弧凹面态样。
之后,进行固着晶粒步骤35,以令形成有多数弧凹面态样的第一光刻胶61固化。在固着晶粒步骤35中,例如是以烘烤方式而令第一光刻胶61固化。
图10为本发明一实施例量产发光二极管晶粒模块的封装方法的定义成型步骤。请参阅图2、图4及图10,在本实施例中,接着进行定义成型步骤36,以于固化的第一光刻胶62上形成支撑基层66,以及配合用第二光刻胶67定义出涵盖预定发光二极管晶粒100数量的模块图像68,得到多数分别以第一光刻胶62与暂时基板61连结的发光二极管晶粒模块4。其中,每一发光二极管晶粒模块4具有由支撑基层66预定区块构成的光杯座41,及位于光杯座41中的发光二极管晶粒100。
详细地说,定义成型步骤36是先于固化的第一光刻胶62上以具有高反射率的材料镀覆形成一反射镜膜661。接着,于反射镜膜上涂布液态的第二光刻胶67。之后,以黄光工艺将第二光刻胶67定义成模块图像68。此时,模块图像68使反射镜膜661表面形成多数独立且裸露区域。继的,再于反射镜膜661表面以具有高导热系数的材料(例如铜),增厚形成多数基底412。在此,每一基底对应的反射镜膜661区域即为反射镜411。在本实施例中,支撑基层66例如由反射镜411与基底412所构成,而得到多个分别以第一光刻胶62与暂时基板61连结的发光二极管晶粒模块4。
图11为本发明另一实施例量产发光二极管晶粒模块的封装方法的定义成型步骤。请参阅图2、图4及图11,本实施例的定义成型步骤与图10所绘示者相似,而两者之间的差异如下。
在本实施例中,定义成型步骤36是先于固化的第一光刻胶62上涂布液态的第二光刻胶67,再以黄光工艺将第二光刻胶67定义成模块图像68,形成多个独立且裸露区域。之后,依序以具有高反射率的材料与具有高导热系数的材料分别在独立且裸露区域上形成一反射镜411和一基底412,其中反射镜411与基底412共同形成支撑基层66。
接着,请参阅图2、图3及图4。最后进行蚀刻制得成品步骤37,移除第一光刻胶62与模块图像68使暂时基板61与发光二极管晶粒模块4分离,制得多数发光二极管晶粒模块4。
于蚀刻制得成品步骤37之前,或是于蚀刻制得成品步骤37之后,可以进行打线、封胶等工艺。然而,封装胶材常会因为表面张力作用沿着打线的线材流动,产生溢胶情形,使得封胶后的胶体形状改变,进而导致光取出效率的降低。因此,本发明提出另一实施例,如图12所示。第二光刻胶67更可通过黄光工艺定义出一牺牲凸缘69,随后反射镜411即可因牺牲凸缘69而形成一封闭沟槽70,其中封闭沟槽70环绕至少一发光二极管晶粒100。
反之,本发明亦可于上述的定义成型步骤36中,以黄光工艺将第二光刻胶67定义成模块图像68后,再以黄光工艺将第一光刻胶62定义出一牺牲沟槽71,如图13所示。随后,反射镜411即可因牺牲沟槽71而形成一封闭凸缘(flange)72,其中封闭凸缘72环绕至少一发光二极管晶粒100。
请参考图14与图15,在完成前述工艺后,每一个发光二极管晶粒模块4更包括同步执行下列步骤:首先,形成一绝缘层74于封闭沟槽70或封闭凸缘72上。随后,形成二导电层76于绝缘层74上,再分别连接二导线78于对应的导电层76与至少一发光二极管100之间。最后,形成一封胶80于至少一发光二极管晶粒100上,其中封闭沟槽70或封闭凸缘72可限制封胶80的形成范围,避免溢胶情形发生。而上述的二导线78则分别经由对应的导电层76向封胶80外部延伸,以连接外部电路或是电性连接其它发光二级体晶粒模块。
在此要说明的是,蚀刻制得成品步骤37在移除第一光刻胶62与模块图像68时,因为反射镜极薄,所以是直接蚀刻移除反射镜膜661被模块图像68遮覆的区域结构,得到多数独立的发光二极管晶粒模块4。
另外要说明的是,在本发明的范例实施例中,均是以一光杯座41中具有一发光二极管晶粒100作说明,而所属技术领域中具有通常知识者均知,只要定义第二光刻胶67成模块图像68时改变型态,即可使一光杯座41中具有多个发光二极管晶粒100,由于此部分仅属简单型态改变设计,故不对此再做赘释。
再者,上述的至少一发光二极管晶粒100的一基板102更可形成至少一个凹状结构82(concave structure),以使支撑基层66进入凹状结构82成长,以便于增加支撑基层66与基板102的接触面积,藉此加强散热,并使支撑基层66与发光二极管晶粒100的基板102更加稳固连结,如图16所示。
于本发明的一实施例中,提供一种发光二极管晶粒模块,包括至少一发光二极管晶粒,其具有一基板与多个磊晶层;一光杯座,其具有一底部与一上缘,光杯座通过底部承载至少一发光二极管晶粒;光杯座的上缘包含至少一封闭沟槽或至少一封闭凸缘(flange)环绕至少一发光二极管晶粒;至少一绝缘层,位于封闭沟槽或封闭凸缘上;二导电层,位于绝缘层上;二导线,分别连接于对应的导电层与至少一发光二极管之间;以及一封胶结构,包覆至少一发光二极管晶粒,其中封闭沟槽或封闭凸缘限制封胶结构的成形范围,并且二导线分别经由对应的导电层向封胶外部延伸。
于本实施例的一范例中,光杯座具有一反射镜与一基底,光杯座通过反射镜承载至少一发光二极管晶粒的基板。
于本实施例的另一范例中,发光二极管晶粒的基板具有至少一个凹状结构,以使得反射镜与基底进入凹状结构中成长。
综上所述,在本发明的实施例中,利用特殊治具进行一次晶粒定位,改善目前只能逐粒进行晶粒定位而无法实际量产的问题。另外,在本发明的实施例中,封装制得的发光二极管晶粒模块的体积可有效缩减,并同时改善发光亮度的问题。
当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。