CN110600496A - 一种Micro-LED芯片封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种Micro‑LED芯片封装结构，Micro‑LED芯片直接接触固定在电路板的非功能区表面，绑定线直接连接Micro‑LED芯片与电路板，缩小了封装结构的高度和体积，这种封装结构更加有利于轻薄化和微型化；而且，提高了Micro‑LED芯片封装结构的散热能力，延长了高功率Micro‑LED工作寿命。此外，本发明还进一步设计了柔性封装结构，在柔性电路板背面设置了增强片，不仅为芯片与柔性电路板的结合提供了良好的支撑强度和平坦的表面，提高了芯片与柔性电路板的结合能力，以及改善了芯片与柔性电路板结合界面。
Description
技术领域
本发明涉及一种芯片封装技术领域，具体涉及一种Micro-LED芯片封装结构。
背景技术
随着技术的发展，LED芯片越来越趋向于微型化和集成化，Micro-LED随之诞生，受到人们的广泛关注。Micro-LED是集成了LED阵列外延片和IC电路衬底的微型LED芯片，这种新型LED芯片目前还缺乏良好的封装结构和封装工艺。而传统LED的封装结构的制备通常将单颗LED芯片一颗一颗的封装起来，然后，将每颗封装好的LED芯片一颗一颗固定在一块基板上，最后，将整块基板与电路板实现电连接，这样的方法在封装过程中需要对LED芯片一颗一颗的对准，工艺复杂且提高了工艺难度，最终得到的LED封装结构体积大，不利于微型化和轻薄化。显然，Micro-LED芯片也不能采用传统LED的封装结构和封装方式。
此外，传统封装结构中采用的电路板都是硬质电路板，然而随着技术的发展，硬质电路板大大制约了封装结构的使用范围，不利于技术的进步。因此，柔性电路板(FlexiblePrinted Circuit,FPC)以质量轻、厚度薄、可自由弯曲折叠等优良特性突破了传统的互连技术而备受青睐。芯片与柔性电路板封装时，由于柔性电路板的柔软可弯曲特性，导致芯片没有稳定的基底来进行封装，往往在封装之后，芯片与柔性电路板之间留有很多空气隙，这将导致芯片封装不牢固，产生易脱落等问题，从而导致整个封装结构失效。
此外，LED芯片产生的热量很大，然而芯片与柔性电路板之间会阻隔散热，导致热量聚集，降低最终能产品的使用寿命和性能。
发明内容
为了克服以上问题，本发明目的之一旨在提供一种适合于Micro-LED芯片的封装结构，从而简化封装结构，降低封装结构体积，使得封装结构轻薄化；本发明目的之二是提高芯片与柔性电路板的结合能力，提高封装结构的散热性能。
为了达到上述目的，本发明提供了一种Micro-LED芯片封装结构，包括：
一电路板；所述电路板具有非功能区和电路连接区，非功能区与电路连接区相邻；
一Micro-LED芯片，位于所述非功能区，且所述Micro-LED芯片的背面与所述电路板的正面接触固定；
一绑定线组，每根绑定线的一端与将Micro-LED芯片的引出极连接，另一端与所述电路板的电路连接区接触连接。
在一些实施例中，所述Micro-LED芯片背面与所述电路板之间粘合固定。
在一些实施例中，所述Micro-LED芯片包括：Micro-LED外延片以及位于LED外延片底部的IC电路衬底，每根绑定线的一端接触连接所述IC电路衬底的引出极，另一端接触连接所述电路板。
在一些实施例中，所述LED外延片具有间隔排列的LED像素阵列，所有LED像素阵列键合于所述IC电路衬底上。
在一些实施例中，IC电路衬底包括：
IC电路主区域，与所述Micro-LED外延片相键合；
外围连线，位于IC电路主区域且位于所述Micro-LED外延片底部的外围，外围连线上具有输出端；外围连线位于IC电路衬底的顶层；
外围连线具有至少一圈，每一圈外围连线具有各自的引出极。
在一些实施例中，外围连线具有至少两圈，每一圈外围连线对应的引出极包围在所述Micro-LED外延片周围。
在一些实施例中，所述IC电路衬底的引出极与所述电路连接区的接触极一一对应。
在一些实施例中，所述IC电路衬底的引出极至少为一个，所述电路连接区的接触极至少为一个。
在一些实施例中，所述电路板为柔性电路板。
在一些实施例中，一加强片设置于所述柔性电路板的背面的非功能区中且与所述Micro-LED芯片相对，所述Micro-LED芯片与所述电路连接区通过所述绑定线组电连。
在一些实施例中，所述非功能区包括镂空区域，所述加强片通过镂空区域与所述芯片背面相接触。
在一些实施例中，所述加强片的宽度小于所述柔性电路板的宽度，且大于所述Micro-LED芯片的宽度；所述加强片的长度小于所述柔性电路板的长度。
在一些实施例中，所述加强片与所述柔性电路板的背面采用热压粘结。
在一些实施例中，所述加强片的厚度为0.05～1mm。
在一些实施例中，所述柔性电路板的厚度为0.1～0.2mm，所述加强片的厚度为0.1～0.2mm。
在一些实施例中，所述加强片的材料为氮化铝、氧化铝、或氮化硅的一种或多种的复合。
本发明的一种Micro-LED芯片封装结构，Micro-LED芯片直接接触固定在电路板的非功能区表面，绑定线直接连接Micro-LED芯片与电路板，缩小了封装结构的高度和体积，这种封装结构更加有利于轻薄化和微型化；而且，提高了Micro-LED芯片封装结构的散热能力，延长了高功率Micro-LED工作寿命。此外，本发明还进一步设计了柔性封装结构，在柔性电路板背面设置了增强片，不仅为芯片与柔性电路板的结合提供了良好的支撑强度和平坦的表面，提高了芯片与柔性电路板的结合能力，以及改善了芯片与柔性电路板结合界面；此外，采用陶瓷增强片进一步提高了芯片的散热能力，以及柔性电路板与芯片结合界面的抗腐蚀能力。
附图说明
图1为本发明的一个实施例的Micro-LED芯片封装结构的示意图
图2为本发明的一个实施例的Micro-LED芯片封装结构的俯视示意图
图3为本发明的另一个实施例的Micro-LED芯片封装结构的俯视示意图
图4为本发明的另一个实施例的Micro-LED芯片封装结构的俯视示意图
图5为本发明的另一个实施例的Micro-LED芯片封装结构的俯视示意图
图6为本发明的一个实施例的柔性封装结构示意图
图7为图6的沿AA’方向截面的结构示意图
图8为本发明的一个实施例的柔性封装结构示意图
图9为图8的沿AA’方向截面的结构示意图
图10为本发明的一个实施例的非功能区的结构示意图
图11为本发明的一个实施例的非功能区的结构示意图
图12为本发明的一个实施例的非功能区的结构示意图
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
以下结合附图1～12和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。
请参阅图1并结合图2～5，本实施例中的一种Micro-LED芯片封装结构，包括：
一电路板01；电路板01具有非功能区和电路连接区(如图2～5中的03)，非功能区与电路连接区03相邻；
一Micro-LED芯片W，位于非功能区，且Micro-LED芯片W的背面与电路板01的正面接触固定；这里，Micro-LED芯片W背面与电路板01之间粘合固定。
一绑定线组，每根绑定线L的一端与将Micro-LED芯片W的引出极L1连接，另一端与电路板01的电路连接区03中的接触极L2接触连接。
具体的，如图1所示，Micro-LED芯片W包括：Micro-LED外延片101以及位于LED外延片101底部的IC电路衬底102，IC电路衬底102底部还具有硅衬底103，这是因为IC电路衬底102是在硅衬底中制备的，因此，在IC电路底部为没有形成电路区的硅衬底103。
如图2所示，每根绑定线L的一端接触连接IC电路衬底102的引出极L1，另一端接触连接电路板的接触极L2。LED外延片101具有间隔排列的LED像素阵列，所有LED像素阵列键合于IC电路衬底102上。
在一些情况下，如图2所示，IC电路衬底的引出极L1至少为一个，电路连接区03的接触极L2至少为一个，IC电路衬底102的引出极L1与电路连接区03(两个虚线框所夹的区域)的接触极L2一一对应。
在另一些情况下，如图3所示，IC电路衬底包括：IC电路主区域、位于IC电路主区域周围的外围连线D，以及IC电路的引出极L1，其中，外围连线D位于IC电路衬底顶层，外围连线D连接IC电路的多个引出极L1，多个引出极L1经外围连线D与绑定线L的一端连接，绑定线L的另一端连接接触极L2。这里，需要说明的是，接触极L2可以为多个，分别连接不同的支路，还可以多个绑定线L共同连接至一个接触极L2，这个接触极L2内部还具有多条支路，将不同信号传输到不同的线路中。
在另一些情况下，如图4所示，外围连线D具有至少一圈，每一圈外围连线D具有各自的IC电路的引出极L1；外围连线D位于IC电路衬底表面且与电路连接区03的接触极L2对应相连。每一圈外围连线D的引出极L1都位于Micro-LED芯片的同一侧。此时，绑定线L将每个引出极L1与接触极L2连接。这里，需要说明的是，接触极L2可以为多个，分别连接不同的支路，还可以多个绑定线L共同连接至一个接触极L2，这个接触极L2内部还具有多条支路，将不同信号传输到不同的线路中。
此外，在一些情况下，如图5所示，外围连线D可以具有两圈以上，每一圈外围连线D对应的引出极L1包围在Micro-LED外延片周围或者均环绕Micro-LED芯片的边缘设置。这里，接触极L2与引出极L1可以一一对应，也可以一个接触极L2对应多个引出极L1。原理同上。
本实施例的上述Micro-LED芯片封装结构的制备方法具体包括如下步骤：
步骤01：提供一电路板，在电路板上设置非功能区和电路连接区；
步骤02：将一Micro-LED芯片设置于所述电路板的非功能区；其中将Micro-LED芯片的背面与所述电路板的正面接触固定；
步骤03：采用绑定线组，将Micro-LED芯片与电路板之间进行电连接；其中每根绑定线的一端与将Micro-LED芯片的引出极连接，另一端与所述电路板的电路连接区接触连接。
请参阅图6和7，本实施例的一种柔性芯片封装结构，包括
柔性电路板00；
一加强片02，设置于柔性电路板00的背面；这里需要说明的是，加强片02可以为陶瓷加强片，也可以有机材料。
一芯片W，设置于柔性电路板00的正面，且芯片W与陶瓷加强片02相对，陶瓷加强片02支撑芯片W的背面。
这里的柔性电路板00可以具有非功能区01，非功能区01与电路连接区相邻，陶瓷加强片02设置于非功能区中，芯片W与电路连接区电连。
请参阅图8和9，非功能区01包括镂空区域Q，陶瓷加强片02通过镂空区域Q与芯片W背面相接触。这里，为了提高陶瓷加强片02与电路板00的结合之后对芯片W的支撑能力，陶瓷加强片02的宽度小于柔性电路板00的宽度，且大于芯片W的宽度；陶瓷加强片02的长度小于柔性电路板00的长度。进一步的这里，非功能区的最小宽度与柔性电路板的宽度的比例大于1/5且小于1。
这里，陶瓷加强片02与柔性电路板00的非功能区01的背面可以采用热压粘结。在热压工艺或者其它粘结工艺下，为了提高陶瓷加强片02与柔性电路板00的结合强度，以及在陶瓷加强片02与柔性电路板00结合之后对芯片W的支撑力，陶瓷加强片02的厚度为0.05～1mm，较佳的，柔性电路板00的厚度为0.1～0.2mm，陶瓷加强片02的厚度为0.1～0.2mm。为了达到上述较薄的厚度并且使得较薄厚度下的陶瓷加强片02具有所需要的刚性和强度，陶瓷加强片02的材料可以为氮化铝、氧化铝或者氮化硅的一种或者多种的复合。陶瓷加强片02的尺寸制备可以采用切割的方式。
本实施例的上述柔性芯片封装结构的制备方法，包括如下步骤：
步骤01：在一柔性电路板的背面粘结一加强片；具体的，可以采用热压粘结方式将陶瓷加强片粘结在柔性电路板的背面。这里，加强片可以为陶瓷加强片。
为了在柔性电路板的非功能区形成镂空区域，本步骤01具体可以包括：
步骤101：将柔性电路板设置非功能区，在非功能区中形成镂空区域；这里镂空区域的形成可以采用冲压或切割方式。
步骤102：将陶瓷加强片粘结在柔性电路板的非功能区的背面且对准镂空区域，从而将镂空区域覆盖。这里，采用热压工艺将陶瓷加强片粘结在柔性电路板的非功能区域的背面。
步骤02：将一芯片的背面粘结在柔性电路板的正面且对应陶瓷加强片处。
具体的，芯片的背面与柔性电路板的粘结方式可以采用锡焊焊接方式。
本发明中，较佳的，镂空区域可以为矩形、扇形、圆形、三角形等的一种或多种的混合。镂空区域可以包括子镂空区域，多个子镂空区域排列成阵列，子镂空区域可以为矩形、扇形、圆形、三角形等的一种或多种的混合。此外，镂空区域还可以为网格状。
请参阅图10，示出了本发明的另一实施例的非功能区的结构示意图。图8中非功能区01也为镂空结构，是采用两条带子作为非功能区，两条带子之间为镂空区域。
请参阅图11，示出了本发明的另一实施例的非功能区的结构示意图。图9中非功能区01为以沿电路连接区03延伸的凸起。凸起的宽度小于所述柔性电路板的宽度
请参阅图12，示出了本发明的另一实施例的非功能区的结构示意图。图10中，非功能区01有镂空区域，镂空区域为半圆形或扇形。
需要说明的是，本实施例中以陶瓷加强片为例进行说明，当然，在其它实施例中，陶瓷加强片也可以换成其它具有刚性和强度的刚性片。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。
Claims (16)
1.一种Micro-LED芯片封装结构，其特征在于，包括：
一电路板；所述电路板具有非功能区和电路连接区，非功能区与电路连接区相邻；
一Micro-LED芯片，位于所述非功能区，且所述Micro-LED芯片的背面与所述电路板的正面接触固定；
一绑定线组，每根绑定线的一端与将Micro-LED芯片的引出极连接，另一端与所述电路板的电路连接区接触连接。
2.根据权利要求1所述micro-LED芯片封装结构，其特征在于，所述Micro-LED芯片背面与所述电路板之间粘合固定。
3.根据权利要求1所述micro-LED芯片封装结构，其特征在于，所述Micro-LED芯片包括：Micro-LED外延片以及位于LED外延片底部的IC电路衬底，每根绑定线的一端接触连接所述IC电路衬底的引出极，另一端接触连接所述电路板。
4.根据权利要求3所述的micro-LED芯片封装结构，其特征在于，所述LED外延片具有间隔排列的LED像素阵列，所有LED像素阵列键合于所述IC电路衬底上。
5.根据权利要求3所述的micro-LED芯片封装结构，其特征在于，IC电路衬底包括：
IC电路主区域，与所述Micro-LED外延片相键合；
外围连线，位于IC电路主区域且位于所述Micro-LED外延片底部的外围，外围连线上具有输出端；外围连线位于IC电路衬底的顶层；
外围连线具有至少一圈，每一圈外围连线具有各自的引出极。
6.根据权利要求5所述的micro-LED芯片封装结构，其特征在于，外围连线具有至少两圈，每一圈外围连线对应的引出极包围在所述Micro-LED外延片周围。
7.根据权利要求6所述的micro-LED芯片封装结构，其特征在于，所述IC电路衬底的引出极与所述电路连接区的接触极一一对应。
8.根据权利要求1所述的micro-LED芯片封装结构，其特征在于，所述IC电路衬底的引出极至少为一个，所述电路连接区的接触极至少为一个。
9.根据权利要求1所述micro-LED芯片封装结构，其特征在于，所述电路板为柔性电路板。
10.根据权利要求9所述的micro-LED芯片封装结构，其特征在于，一加强片设置于所述柔性电路板的背面的非功能区中且与所述Micro-LED芯片相对，所述Micro-LED芯片与所述电路连接区通过所述绑定线组电连。
11.根据权利要求10所述的micro-LED芯片封装结构，其特征在于，所述非功能区包括镂空区域，所述加强片通过镂空区域与所述芯片背面相接触。
12.根据权利要求9所述的micro-LED芯片封装结构，其特征在于，所述加强片的宽度小于所述柔性电路板的宽度，且大于所述Micro-LED芯片的宽度；所述加强片的长度小于所述柔性电路板的长度。
13.根据权利要求9所述的micro-LED芯片封装结构，其特征在于，所述加强片与所述柔性电路板的背面采用热压粘结。
14.根据权利要求9所述的micro-LED芯片封装结构，其特征在于，所述加强片的厚度为0.05～1mm。
15.根据权利要求14所述的micro-LED芯片封装结构，其特征在于，所述柔性电路板的厚度为0.1～0.2mm，所述加强片的厚度为0.1～0.2mm。
16.根据权利要求10所述的micro-LED芯片封装结构，其特征在于，所述加强片的材料为氮化铝、氧化铝、或氮化硅的一种或多种的复合。
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