CN110233200A - 一种Micro LED的三维集成结构和制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种Micro LED的三维集成结构，包括：具备Micro LED芯片阵列；第一绝缘钝化层，覆盖在Micro LED阵列第一表面，其具有开孔以露出Micro LED的正极焊盘和负极焊盘；第一金属布线层，设置于绝缘层的上表面，其通过开孔与芯片正极焊盘或负极焊盘连接；第二绝缘钝化层，设置在第一金属布线层和第一绝缘钝化层的上表面，将第一金属布线层上表面实现部分覆盖，将暴露区域作为外连接口；至少一个驱动芯片，具有两个以上的焊盘，分别与第一金属布线层上的金属电极为互连关系；驱动芯片位于第二绝缘钝化层的上表面。通过本发明，明显减小了封装面积，同时降低了整体Micro LED集成模块的厚度。

Description

一种Micro LED的三维集成结构和制作方法

技术领域

本发明涉及一种Micro LED模块的结构和制作方法，尤其涉及Micro LED与驱动芯片的结构和制造方法。

背景技术

Micro LED技术，即LED微缩化和矩阵化技术；指的是在一个芯片上集成的高密度微小尺寸的LED尺寸，如LED显示屏每一个像素可定址、单独驱动点亮，将像素等级由毫米级降低至微米级。Micro LED不仅继承了传统LED高效率、高亮度、高可靠性和反应时间快的优点，而且还具有节能、机构简单、体积小、薄型以及发光无需背光源的特点。

Micro LED典型结构是具有PN接面二极管，所述PN接面二极管由直接能隙半导体构成。现阶段，对于Micro LED的制程，主要呈现为三大种类；第一种为芯片级焊接，将LED直接进行切割成微米等级的Micro LED，利用SMT技术或COB技术，将微米等级的Micro LEDchip一颗一颗键接在显示基板上；第二种为外延级焊接，在LED的基体薄膜层上用感应耦合等离子离子蚀刻(ICP)，直接形成纳米等级的Micro LED基体薄膜结构，此结构之固定间距即为显示划素所需的间距，再将LED晶圆直接键接于驱动电路基板上，最后使用物理或化学机制剥离基板；第三种为薄膜转移,使用物理或化学机制剥离LED基板，以暂时基板承载LED基体薄膜层，再利用ICP形成微米等级的Micro LED基体薄膜结构，最后，利用特定的转移治具将其进行批量转移，键接于驱动电路基板上形成显示划素。

现有的Micro LED阵列与驱动芯片连接时，需要将每一个Micro LED分别于驱动芯片的焊盘进行电连接，造成金属再布线层的面积很大，进而造成整个Micro LED阵列封装后的面积很大，同时金属再布线层的结构也很复杂。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是提供一种Micro LED的三维集成结构和制作方法，减小封装面积。

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种Micro LED的三维集成结构，包括：

具备Micro LED芯片阵列；

第一绝缘钝化层，覆盖在Micro LED阵列第一表面；所述第一绝缘钝化层具有开孔以露出Micro LED的正极焊盘和负极焊盘；第一金属布线层，设置于绝缘层的上表面，金属布线通过开孔与所述芯片正极焊盘或负极焊盘连接；

第二绝缘钝化层，设置在第一金属布线层和第一绝缘钝化层的上表面，将所述第一金属布线层上表面实现部分覆盖，将暴露区域作为外连接口；所述外连接口设置有金属电极；

至少一个驱动芯片，具有两个以上的焊盘，分别与第一金属布线层上的金属电极为互连关系；所述驱动芯片位于第二绝缘钝化层的上表面；

第二绝缘钝化层表面设有金属线路以及互连结构用于连接驱动芯片与外部器件。

在一较佳实施例中：所述第一金属布线层将Micro LED阵列上一行或一列上的正极焊盘相互连接、负极焊盘也相互连接后，分别与所述驱动芯片的相应焊盘连接。

在一较佳实施例中：所述Micro LED阵列上每一行或一列上的正极焊盘、负极焊盘分别连接至所述驱动芯片的对应焊盘。

在一较佳实施例中：所述第一金属布线层将Micro LED阵列上至少一行或一列上的正极焊盘相互连接、负极焊盘也相互连接后，分别与所述驱动芯片的正极焊盘和负极焊盘连接。

在一较佳实施例中：所述第一金属布线层分为连接正极焊盘的第一部分和连接负极焊盘的第二部分；所述第一部分和第二部分位于同一水平面上。

在一较佳实施例中：所述第一金属布线层第一部分和第二部分可分拆位于上下两个水平面上；所述第二绝缘钝化层的上表面还设置有第三绝缘钝化层。

在一较佳实施例中：所述第一金属布线层第一部分位于第一绝缘钝化层与第二绝缘钝化层之间位置。

在一较佳实施例中：所述第一金属布线层第二部分位于第二绝缘钝化层与第二绝缘钝化层之间位置。

在一较佳实施例中：所述金属电极可以部分设置与基板互连的焊球，与基板形成模组结构。

本发明还提供了一种Micro LED的三维封装方法，包括如下步骤：

1)在Micro LED阵列上覆盖一层绝缘胶作为第一绝缘钝化层；

2)对所述绝缘胶进行开口工艺，在对应Micro LED正负极的位置开孔，将每一个所述Micro LED的正负极暴露出来；

3)制作第一金属布线层，所述第一金属布线层连接每一个所述Micro LED的正极焊盘、也连接每一个所述Micro LED的负极焊盘，并沿着开孔延伸至绝缘层的上表面；

4)在绝缘层的上表面制作第二绝缘钝化层，将所述第一金属布线层部分覆盖，将部分覆盖区域作为外连接口；

5)在所述外连接口区域上制作金属电极，将驱动芯片的焊盘与所述金属电极电连接。

相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：

1.本发明提供了一种Micro LED的三维集成结构和制作方法，通过在Micro LED表面利用第一金属布线层将多个LED的焊盘相互连接后再和驱动芯片的焊盘连接，这样就有效减小了第一金属布线层的占用面积，也可以减小整个Micro LED阵列的封装面积。

2.本发明提供了一种Micro LED的三维集成结构和制作方法，通过将第一金属布线层分成连接正极焊盘的第一部分和连接负极焊盘的第二部分，再将这两个部分在空间上上下错开，使得第一部分和第二部分在上下方向上可以具备相互重叠的区域并且不会相互影响，这样进一步减小了第一金属布线层的面积。

3.本发明提供了一种Micro LED的三维集成结构和制作方法，通过第一金属布线层将Micro LED、驱动芯片和基板三者实现垂直方向的堆叠，这样进一步缩小了整个集成模块的面积，同时也因为Micro LED表面的多层布线，进一步降低了基板的厚度，从而降低了整体集成模块的厚度。

附图说明

图1-图4为本发明优选实施例1中Micro LED的三维封装方法的工艺流程图；

图5为本发明优选实施例1中第一金属布线层的连接示意图；

图6为本发明优选实施例2中Micro LED的三维集成结构图。

具体实施方式

为了使本发明技术方案更加清楚，现将本发明结合实施例和附图做进一步说明。

实施例1

参考图1-图4，本实施例提供了一种Micro LED的三维封装方法，包括如下步骤：

1)在Micro LED阵列1上覆盖一层光刻胶2作为第一绝缘钝化层；

2)对所述光刻胶2进行光刻显影工艺，在所述光刻胶2对应Micro LED焊盘11的位置开孔，将每一个所述Micro LED的焊盘11暴露出来；

3)制作第一金属布线层3，所述第一金属布线层3连接每一个所述Micro LED的正极焊盘111、也连接每一个所述Micro LED的负极焊盘112，并沿着开孔延伸至光刻胶2的上表面；

4)在光刻胶2的上表面制作第二绝缘钝化层4，将所述第一金属布线层3外露在光刻胶2上表面的部分覆盖，并暴露出第一金属布线层3的上表面作为外连区域；所述第二绝缘钝化层4表面设有金属线路以及互连结构用于连接驱动芯片6与外部器件；

5)在所述外连区域上制作金属电极5，将驱动芯片6的焊盘与所述金属电极5电连接。

本实施例中所述第一金属布线层3将Micro LED阵列1上一行上的正极焊盘111相互连接、负极焊盘112也相互连接后，分别与所述驱动芯片6的正极焊盘和负极焊盘连接。作为简单替换，也可以使得第一金属布线层3将Micro LED阵列1上一列上的正极焊盘111相互连接、负极焊盘112也相互连接后，分别与所述驱动芯片6的正极焊盘和负极焊盘连接。因此，第一金属布线层3除了每一行或者每一列有一个金属电极5外，其余部分全部位于第二绝缘钝化层4内部。

此外，本实施例中，所述Micro LED阵列1上每一行上的正极焊盘111、负极焊盘112分别连接至所述驱动芯片6的同一个正极焊盘和负极焊盘。作为简单替换，也可以所述Micro LED阵列1上每一行上的正极焊盘111、负极焊盘112分别连接至所述驱动芯片6的不同的正极焊盘和负极焊盘。

同样的，所述第一金属布线层3将Micro LED阵列1上至少两行上的正极焊盘111相互连接、负极焊盘112也相互连接后，分别与所述驱动芯片6的同一个或者不同的正极焊盘和负极焊盘连接，也属于本实施例的简单替换。

本实施例中，所述第一金属布线层3分为连接正极焊盘111的第一部分31和连接负极焊盘112的第二部分32；所述第一部分31和第二部分32位于同一水平面上。

上述的方案通过将多Micro LED的正极焊盘111和负极焊盘112相互连接后再与驱动芯片6的正极焊盘、负极焊盘连接，从而减小了第一金属布线层3的面积，并且简化了第一金属布线层3的辅助程度。这样就可以减小整个Micro LED的封装面积，多个Micro LED一起封装也减小了封装工艺难度。

通过上述工艺后，得到了一种Micro LED的三维封装结构，包括：

第一绝缘钝化层，覆盖在Micro LED阵列1表面；所述第一绝缘钝化层具有开孔以暴露出每一个Micro LED的正极焊盘和负极焊盘；

第一金属布线层3，设置于第一绝缘钝化层的上表面，并通过开孔与正极焊盘和负极焊盘连接；

第二绝缘钝化层4，设置在第一绝缘钝化层的上表面，将所述第一金属布线层3外露在光刻胶2上表面的部分覆盖，并暴露出第一金属布线层3的上表面作为外连区域；所述外连区域设置有金属电极5；

驱动芯片6，，具有至少两个焊盘，分别与第一金属布线层3上的金属电极5为一定对应关系；所述驱动芯片6位于第二绝缘钝化层4的上表面；

同时通过第一金属布线层3间接构成Micro LED、驱动芯片6和基板的三者在垂直方向上的堆叠互连。

本实施例中，所述第一金属布线层3分为连接正极焊盘111的第一部分和连接负极焊盘112的第二部分32；所述第一部分31和第二部分32位于同一水平面上。

实施例2

参考图6，本实施例与实施例1的区别在于：所述第一金属布线层3分为连接正极焊盘111的第一部分31和连接负极焊盘112的第二部分32；所述第一部分31和第二部分32可分拆位于上下两个水平面上。由于第一部分31和第二部分32具有高低落差，因此，第一部分31和第二部分32在上下方向上可以相互重合，以重复利用空间，进一步缩小第一金属布线层3的面积。

为了避免第一部分31和第二部分32相互影响，本实施例中，所述第二绝缘钝化层4的上表面还设置有第三绝缘钝化层7，第一部分31位于第一绝缘钝化层和第二绝缘钝化层4之间，第二部分32位于第二绝缘钝化层4和第三绝缘钝化层7之间，从而将两个部分分隔开来，避免相互影响。

进一步参考图6，其中驱动芯片6上还具有剩余其他焊盘，其可作为驱动芯片6的电源输入端口61和接地端口62等其他功能。

以上仅为本发明的优选实施例，但本发明的范围不限于此，本本领域的技术人员可以容易地想到本发明所公开的变化或技术范围。替代方案旨在涵盖在本发明的范围内。因此，本发明的保护范围应由权利要求的范围确定。

Claims (10)

1.一种Micro LED的三维集成结构，其特征在于包括：

具备Micro LED芯片阵列；

第一绝缘钝化层，覆盖在Micro LED阵列第一表面；所述第一绝缘钝化层具有开孔以露出Micro LED的正极焊盘和负极焊盘；第一金属布线层，设置于绝缘层的上表面，金属布线通过开孔与所述芯片正极焊盘或负极焊盘连接；

第二绝缘钝化层，设置在第一金属布线层和第一绝缘钝化层的上表面，将所述第一金属布线层上表面实现部分覆盖，将暴露区域作为外连接口；所述外连接口设置有金属电极；至少一个驱动芯片，具有两个以上的焊盘，分别与第一金属布线层上的金属电极为互连关系；所述驱动芯片位于第二绝缘钝化层的上表面；

第二绝缘钝化层表面设有金属线路以及互连结构用于连接驱动芯片与外部器件。

2.根据权利要求1所述的一种Micro LED的三维集成结构，其特征在于：所述第一金属布线层将Micro LED阵列上一行或一列上的正极焊盘相互连接、负极焊盘也相互连接后，分别与所述驱动芯片的相应焊盘连接。

3.根据权利要求2所述的一种Micro LED的三维集成结构，其特征在于：所述Micro LED阵列上每一行或一列上的正极焊盘、负极焊盘分别连接至所述驱动芯片的对应焊盘。

4.根据权利要求1所述的一种Micro LED的三维集成结构，其特征在于：所述第一金属布线层将Micro LED阵列上至少一行或一列上的正极焊盘相互连接、负极焊盘也相互连接后，分别与所述驱动芯片的正极焊盘和负极焊盘连接。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种Micro LED的三维集成结构，其特征在于：所述第一金属布线层分为连接正极焊盘的第一部分和连接负极焊盘的第二部分；所述第一部分和第二部分位于同一水平面上。

6.根据权利要求5所述的一种Micro LED的三维集成结构，其特征在于：所述第一金属布线层第一部分和第二部分可分拆位于上下两个水平面上；所述第二绝缘钝化层的上表面还设置有第三绝缘钝化层。

7.根据权利要求6中所述的一种Micro LED的三维集成结构，其特征在于：所述第一金属布线层第一部分位于第一绝缘钝化层与第二绝缘钝化层之间位置。

8.根据权利要求6中所述的一种Micro LED的三维集成结构，其特征在于：所述第一金属布线层第二部分位于第二绝缘钝化层与第二绝缘钝化层之间位置。

9.根据权利要求1中所述的一种Micro LED的三维集成结构，其特征在于：所述金属电极可以部分设置与基板互连的焊球，与基板形成模组结构。

10.一种Micro LED的三维封装方法，其特征在于包括如下步骤：

1)在Micro LED阵列上覆盖一层绝缘胶作为第一绝缘钝化层；

2)对所述绝缘胶进行开口工艺，在对应Micro LED正负极的位置开孔，将每一个所述Micro LED的正负极暴露出来；

3)制作第一金属布线层，所述第一金属布线层连接每一个所述Micro LED的正极焊盘、也连接每一个所述Micro LED的负极焊盘，并沿着开孔延伸至绝缘层的上表面；

4)在绝缘层的上表面制作第二绝缘钝化层，将所述第一金属布线层部分覆盖，将部分覆盖区域作为外连接口；

5)在所述外连接口区域上制作金属电极，将驱动芯片的焊盘与所述金属电极电连接。