CN114388481A - 发光封装体及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种发光封装体，包括黑色模封件、多个发光元件与线路结构。黑色模封件具有第一表面与相对第一表面的第二表面。这些发光元件埋设于黑色模封件中。各个发光元件具有出光面、相对于出光面的背面以及配置于背面的多个接垫。各个发光元件的出光面裸露于第一表面，并与第一表面切齐。各个发光元件的接垫皆裸露于第二表面。线路结构配置于第二表面上，并电性连接这些接垫。上述黑色模封件能减少漏光，以降低漏光对影像的不良影响。另外，在此也提出上述发光封装体的制造方法。

Description

发光封装体及其制造方法
技术领域
本发明是有关于一种半导体封装体及其制造方法，且特别是有关于一种发光封装体及其制造方法。
背景技术
现有的发光二极管显示面板通常是由两块彼此堆叠的基板组装而成，其中一块是装设多个发光二极管的发光基板，而另一块是彩色滤光基板。发光基板的这些发光二极管通常是白光或蓝光发光二极管，而彩色滤光基板可利用滤光层或荧光层将发光二极管所发出的光线转变成红光、绿光与蓝光，以使发光二极管显示面板能显示影像。
彩色滤光基板通常还具有一层黑矩阵，其中黑矩阵能阻挡出射角偏大的红光、绿光与蓝光，以减少漏光(light leakage)，进而降低红光、绿光与蓝光彼此混光对影像所造成的不良影响。由于现有的发光二极管显示面板通常是由发光基板与彩色滤光基板组装而成，因此在组装的过程中，发光基板与彩色滤光基板两者的对位(alignment)必须准确(accuracy)。否则，黑矩阵可能会完全遮盖一些发光二极管，造成显示面板的局部区域呈现暗态，导致影像品质下降。
发明内容
本发明至少一实施例提出一种发光封装体，其包括黑色模封件与埋设于黑色模封件中的多个发光元件。
本发明至少一实施例还提出一种发光封装体的制造方法，其用于制造上述发光封装体。
本发明至少一实施例所包括的发光封装体，其包括黑色模封件、多个发光元件与线路结构。黑色模封件具有第一表面与相对第一表面的第二表面。这些发光元件埋设于黑色模封件中。各个发光元件具有出光面、相对于出光面的背面以及配置于背面的多个接垫。各个发光元件的出光面裸露于第一表面，并与第一表面切齐。各个发光元件的接垫皆裸露于第二表面。线路结构配置于第二表面上，并电性连接这些接垫。
在本发明至少一实施例中，上述黑色模封件的光学密度(Optical Density，OD)大于2。
在本发明至少一实施例中，这些发光元件皆为发光二极管晶粒。
在本发明至少一实施例中，各个接垫具有外表面，而这些接垫的外表面皆裸露于第二表面，并与第二表面切齐。
在本发明至少一实施例中，上述黑色模封件直接接触于这些发光元件。
在本发明至少一实施例中，这些发光元件包括多个红色发光二极管、多个绿色发光二极管以及多个蓝色发光二极管。
在本发明至少一实施例中，上述发光封装体还包括透明保护层，其中透明保护层配置于第一表面，并覆盖这些发光元件的这些出光面。
在本发明至少一实施例中，这些发光元件彼此分开，以使这些发光元件之间存有多个间隙，而黑色模封件填满这些间隙。
本发明至少一实施例所包括的发光封装体的制造方法包括以下步骤。提供多个发光元件，其中各个发光元件具有出光面、相对于出光面的背面以及配置于背面的多个接垫。将这些发光元件配置在第一承载件上，其中这些发光元件之间存有多个间隙，而这些接垫位于这些出光面与第一承载件之间。在第一承载件上形成黑色模封材料，其中黑色模封材料覆盖这些发光元件与这些出光面，并填满这些间隙。黑色模封材料具有第一表面与相对第一表面的第二表面，而这些发光元件与第二表面皆位于第一表面与第一承载件之间。从第一表面移除部分黑色模封材料，以形成黑色模封件，并裸露出这些出光面。将黑色模封件与这些发光元件两者与第一承载件分开，以裸露出这些接垫。在裸露的这些接垫上形成线路结构，其中线路结构电性连接这些接垫。
在本发明至少一实施例中，从第一表面移除部分黑色模封材料的方法包括从第一表面研磨黑色模封材料。
在本发明至少一实施例中，从第一表面移除部分黑色模封材料之后，还包括在黑色模封件上与这些出光面上形成透明保护层。
在本发明至少一实施例中，上述线路结构是在透明保护层形成之后而形成。
在本发明至少一实施例中，在将黑色模封件与这些发光元件两者与第一承载件分开的过程中，黑色模封件与这些发光元件皆配置与连接于第二承载件，其中第二承载件遮盖这些出光面。
基于上述，以上黑色模封件可作为黑矩阵，并具有减少漏光的功能，以降低漏光对影像所造成的不良影响。其次，由于这些发光元件埋设于黑色模封件中，因此这些发光元件与黑色模封件可以整合成一体，无需进行两块基板之间的对位与组装。
附图说明
图1至图7是本发明至少一实施例的发光封装体的制造方法的流程剖面示意图。
【主要元件符号说明】
10：第一承载件 11：支撑板
12：黏着层 20：第二承载件
100：发光封装体 110：发光元件
111：出光面 112：背面
113：接垫 113a：外表面
120：黑色模封件 120i：黑色模封材料
121、121i：第一表面 122：第二表面
130：透明保护层 140：线路结构
141：线路层 142、144：绝缘层
143：导电连接件 144a：开口
G1：间隙
具体实施方式
在以下的内文中，为了清楚呈现本案的技术特征，图式中的元件(例如层、膜、基板以及区域等)的尺寸(例如长度、宽度、厚度与深度)会以不等比例的方式放大。因此，下文实施例的说明与解释不受限于图式中的元件所呈现的尺寸与形状，而应涵盖如实际制程及/或公差所导致的尺寸、形状以及两者的偏差。例如，图式所示的平坦表面可以具有粗糙及/或非线性的特征，而图式所示的锐角可以是圆的。所以，本案图式所呈示的元件主要是用于示意，并非旨在精准地描绘出元件的实际形状，也非用于限制本案的申请专利范围。
其次，本案内容中所出现的「约」、「近似」或「实质上」等这类用字不仅涵盖明确记载的数值与数值范围，而且也涵盖发明所属技术领域中具有通常知识者所能理解的可允许偏差范围，其中此偏差范围可由测量时所产生的误差来决定，而此误差例如是起因于测量系统或制程条件两者的限制。此外，「约」可表示在上述数值的一个或多个标准偏差内，例如±30％、±20％、±10％或±5％内。本案文中所出现的「约」、「近似」或「实质上」等这类用字可依光学性质、蚀刻性质、机械性质或其他性质来选择可以接受的偏差范围或标准偏差，并非单以一个标准偏差来套用以上光学性质、蚀刻性质、机械性质以及其他性质等所有性质。
图1至图7是本发明至少一实施例的发光封装体的制造方法的流程剖面示意图，其中图7绘示制造完成后的发光封装体100。请参阅图1，在本实施例的制造方法中，首先，提供多个发光元件110，其中发光元件110可以是固态发光元件(solid-state light-emittingcomponent)，例如发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)。此外，这些发光元件110可为发光二极管晶粒(LED die)，其为尚未封装的发光二极管。
各个发光元件110具有出光面111、相对于出光面111的背面112以及配置于背面112的多个接垫113。一个发光元件110可以具有两个接垫113，而这两个接垫113分别为阳极与阴极。当发光元件110从这些接垫113接收电能时，发光元件110能分别从出光面111发出光线。在本实施例中，这些发光元件110可包括多个红色发光二极管、多个绿色发光二极管与多个蓝色发光二极管，因此这些发光元件110能发光红光、绿光与蓝光。
接着，将这些发光元件110配置在第一承载件10上。第一承载件10能承载并固定这些发光元件110，并且可利用静电吸附(electrostatic suck)、真空吸附(vacuum suck)或黏性(adhesive)来固定发光元件110。在图1所示的实施例中，第一承载件10可包括支撑板11与黏着层12，其中黏着层12形成于支撑板11上。
支撑板11可以是刚性板材，例如金属板、玻璃板或陶瓷板。黏着层12能暂时黏着发光元件110，以使这些发光元件110暂时固定在第一承载件10上。黏着层12可以是高分子材料层，并且可由聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)等高分子材料制成。
在这些发光元件110配置在第一承载件10上之后，这些接垫113位于这些出光面111与第一承载件10之间。以图1为例，黏着层12可接触并黏合这些发光元件110的接垫113，但不接触出光面111，所以背面112比出光面111更接近第一承载件10。因此，接垫113位于出光面111与第一承载件10之间。配置在第一承载件10上的这些发光元件110彼此分开，所以这些发光元件110之间存有多个间隙G1，其中这些发光元件110可在第一承载件10上排成阵列(array)或矩阵(matrix)。
请参阅图2，接着，在第一承载件10上形成黑色模封材料120i。黑色模封材料120i的光学密度(Optical Density，OD)大于2，其中这里所述的光学密度相当于吸光度(absorbance)。因此，黑色模封材料120i具有相当低的穿透率，以使黑色模封材料120i能有效地阻挡可见光。此外，黑色模封材料120i可以用印刷、喷涂(spraying)或射出成型而形成，而且黑色模封材料120i可以具有刚性或可挠性。
黑色模封材料120i覆盖这些发光元件110与这些出光面111，并且填满这些间隙G1，其中黑色模封材料120i可以直接接触于这些发光元件110，如图2所示。因此，这些发光元件110埋设于黑色模封材料120i中。此外，在图2所示的实施例中，这些发光元件110的背面112与第一承载件10之间的空间(未标示)，例如间隙，也可以被黑色模封材料120i填满，所以黑色模封材料120i也可以直接接触于这些接垫113。
黑色模封材料120i具有第一表面121i与相对第一表面121i的第二表面122，其中这些发光元件110与第二表面122皆位于第一表面121i与第一承载件10之间。以图2为例，第一表面121i与第二表面122分别为黑色模封材料120i的上表面与下表面，其中第二表面122可以直接接触于第一承载件10的黏着层12。
请参阅图2与图3，接着，从第一表面121i移除部分黑色模封材料120i，以形成黑色模封件120，并裸露出这些出光面111，其中这些发光元件110埋设于黑色模封件120中，而且黑色模封件120可以直接接触于这些发光元件110。由于这些发光元件110可在第一承载件10上排成阵列或矩阵，而且黑色模封材料120i填满这些间隙G1，因此黑色模封件120的形状可以是网状。此外，由于黑色模封材料120i可具有刚性或可挠性，所以黑色模封件120也可具有刚性或可挠性。
黑色模封件120具有第一表面121以及相对第一表面121的第二表面122。在形成黑色模封件120的过程中，黑色模封材料120i是从第一表面121i移除，没有从第二表面122移除。因此，黑色模封件120与黑色模封材料120i皆具有相同的第二表面122，但黑色模封件120所具有的第一表面121并不是原来的第一表面121i。此外，各个发光元件110的出光面111裸露于第一表面121，并且与第一表面121切齐。
移除部分黑色模封材料120i的方法有多种，例如蚀刻。在本实施例中，可以从第一表面121i研磨黑色模封材料120i，以减薄黑色模封材料120i的厚度，让黑色模封件120的厚度可以实质上等于发光元件110的厚度。另外，由于黑色模封材料120i的光学密度大于2，所以黑色模封件120的光学密度也大于2。也就是说，黑色模封件120也能有效地阻挡可见光。
请参阅图4，在从第一表面121i移除部分黑色模封材料120i之后，也就是形成黑色模封件120之后，可以在黑色模封件120上以及这些出光面111上形成透明保护层130，其中透明保护层130配置于黑色模封件120的第一表面121，并且覆盖这些发光元件110的出光面111。透明保护层130可以用印刷或喷涂而形成，而透明保护层130的材料可以是硅基底(silicone base)材料、环氧树脂基底(epoxy base)材料或聚酰亚胺基底(PloyimideBase，PI Base)材料，或是这些材料的任意组合。
透明保护层130具有良好的穿透率。例如，透明保护层130在300纳米(nm)至800纳米的波长范围内具有大于95％的穿透率，因此这些发光元件110所发出的光线基本上能完全穿透透明保护层130。不过，透明保护层130的穿透率并不以上述范围为限制。此外，本实施例的制造方法可以包括形成透明保护层130的步骤，但在其他实施例中，可以不用形成透明保护层130。换句话说，图4所示的透明保护层130可以被省略，而本实施例的制造方法不限制一定要包括形成透明保护层130的步骤。
请参阅图5，之后，将黑色模封件120与这些发光元件110两者与第一承载件10分开，也就是让黑色模封件120与这些发光元件110从第一承载件10脱离，以裸露出这些接垫113，其中各个发光元件110的这些接垫113皆裸露于黑色模封件120的第二表面122。各个接垫113具有外表面113a，而这些接垫113的外表面113a皆裸露于第二表面122，并与第二表面122切齐。
将黑色模封件120与发光元件110两者与第一承载件10分开的过程中，黑色模封件120与这些发光元件110可皆配置与连接于第二承载件20。第二承载件20可以相同于第一承载件10，即第二承载件20可以具有黏性来暂时黏着黑色模封件120与发光元件110。或者，第二承载件20也可以是静电吸盘(Electrostatic Chuck，E Chuck)或真空吸盘(vacuumchuck)，并利用静电吸附或真空吸附来连接与固定发光元件110。
在黑色模封件120与发光元件110皆配置与连接于第二承载件20之后，出光面111会位于第二承载件20与背面112之间，而第二承载件20遮盖这些出光面111。之后，第二承载件20可朝向远离第一承载件10的方向而移动，以使黑色模封件120与这些发光元件110两者能与第一承载件10分开，以裸露出这些接垫113。
在本实施例中，黑色模封件120与发光元件110两者是利用第二承载件20而与第一承载件10分开。然而，在其他实施例中，黑色模封件120与发光元件110两者可以直接用剥离(peeling)的方式与第一承载件10分开，无须使用第二承载件20。因此，图5所示的第二承载件20仅供举例说明，并非限制黑色模封件120与发光元件110两者与第一承载件10的分开方法。
请参阅图6与图7，接着，在第二承载件20连接黑色模封件120以及发光元件110的状况下，可以翻转第二承载件20，让裸露出来的接垫113朝上，如图6所示。之后，在裸露的这些接垫113上形成线路结构140，如图7所示。换句话说，线路结构140是在透明保护层130形成之后而形成于这些接垫113上，因此线路结构140会配置于黑色模封件120的第二表面122上。线路结构140电性连接些接垫113，以使这些发光元件110能透过线路结构140接收外部电源所提供的电能而发光。
在线路结构140形成之后，黑色模封件120与这些发光元件110两者会与第二承载件20分开，而一种包括多个发光元件110、黑色模封件120、透明保护层130与线路结构140的发光封装体100基本上已制造完成。形成线路结构140的方法可采用现有印刷电路板制程或电子封装载板(electronic packaging carrier)制程，例如增层法(build-up)或迭合法(stack-up)。在图7的实施例中，线路结构140包括多层线路层141、多层绝缘层142与144与多个导电连接件143。绝缘层142与144彼此堆叠，而绝缘层144位于线路结构140的最外侧。
绝缘层144可以是防焊层，并可具有多个开口144a，其中这些开口144a可以局部暴露邻近的线路层141，例如暴露线路层141的接垫(未标示)。开口144a所暴露的线路层141可利用焊料或打线(wire-bonding)而电性连接线路板(未绘示)，以使发光封装体100可以装设于线路板上，并且电性连接线路板，其中此线路板可以是印刷线路板、电子封装载板、软性线路板(flexible wiring board)或软硬复合线路板(rigid-flex wiring board)。另外，在图7的实施例中，开口144a为防焊层定义(Solder Mask Defined，SMD)，但在其他实施例中，开口144a可以是非防焊层定义(Non-Solder Mask Defined，NSMD)。
绝缘层142的材料可以包括陶瓷材料或高分子材料，其中高分子材料可以是环氧树脂。绝缘层142还可以由胶片(prepreg)所制成，所以绝缘层142的材料可包括玻璃纤维。另外，由于黑色模封件120可具有可挠性，所以绝缘层142的材料可以选用具可挠性的高分子材料，例如聚酰亚胺(PI)或聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate，PET)，以使发光封装体100具有可挠性，从而有利于制作可挠式显示面板。
各个线路层141形成于这些绝缘层142与144其中相邻两层之间。以图7为例，其中一层线路层141形成于相邻两层绝缘层142之间，而另一层线路层141形成于相邻两层绝缘层142与144之间。这些导电连接件143位于这些绝缘层142内，并且连接这些线路层141，以使这些线路层141能透过导电连接件143而彼此电性连接，其中导电连接件143可以是导电盲孔结构、导电通孔结构或导电埋孔结构，且可利用电镀而形成。
值得一提的是，在图7所示的实施例中，线路结构140包括两层线路层141，但在其他实施例中，线路结构140可以只包括一层线路层141或三层以上的线路层141。因此，图7所示的线路层141仅供举例说明，并非限制线路结构140所包括的线路层141的数量。另外，由于图4中的透明保护层130可以省略，因此发光封装体100可以不包括透明保护层130。换句话说，图7所示的透明保护层130可以省略。
综上所述，上述黑色模封件可以作为黑矩阵，并能阻挡发光元件沿大出射角出射的光线。因此，黑色模封件可具有减少漏光的功能，以降低漏光对影像所造成的不良影响。其次，由于这些发光元件埋设于黑色模封件中，因此这些发光元件与黑色模封件可以整合成一体，而发光封装体不需要进行两块基板之间的对位与组装。
相较于由发光基板与彩色滤光基板组装而成的现有发光二极管显示面板，本发明至少一实施例的发光封装体具有简化制程与缩短制造时间等优点，而且更可以有效解决现有习知技术中因对位不准确而导致黑矩阵完全遮盖一些发光二极管的缺点。如此，发光封装体在显示面板的应用上有助于提升影像品质。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明精神和范围内，当可作些许更动与润饰，因此本发明保护范围当视申请专利范围所界定者为准。

Claims (13)

1.一种发光封装体，其特征在于，包括：
黑色模封件，具有第一表面与相对该第一表面的第二表面；
多个发光元件，埋设于该黑色模封件中，其中各该发光元件具有出光面、相对于该出光面的背面以及配置于该背面的多个接垫，各该发光元件的该出光面裸露于该第一表面，并与该第一表面切齐，而各该发光元件的该接垫皆裸露于该第二表面；以及
线路结构，配置于该第二表面上，并电性连接所述接垫。
2.根据权利要求1所述的发光封装体，其特征在于，该黑色模封件的光学密度大于2。
3.根据权利要求1所述的发光封装体，其特征在于，所述发光元件皆为发光二极管晶粒。
4.根据权利要求1所述的发光封装体，其特征在于，各该接垫具有外表面，而所述接垫的该外表面皆裸露于该第二表面，并与该第二表面切齐。
5.根据权利要求1所述的发光封装体，其特征在于，该黑色模封件直接接触于所述发光元件。
6.根据权利要求1所述的发光封装体，其特征在于，所述发光元件包括多个红色发光二极管、多个绿色发光二极管以及多个蓝色发光二极管。
7.根据权利要求1所述的发光封装体，还包括透明保护层，其特征在于，该透明保护层配置于该第一表面，并覆盖所述发光元件的所述出光面。
8.根据权利要求1所述的发光封装体，其特征在于，所述发光元件彼此分开，以使所述发光元件之间存有多个间隙，而该黑色模封件填满所述间隙。
9.一种发光封装体的制造方法，其特征在于，包括：
提供多个发光元件，其中各该发光元件具有出光面、相对于该出光面的背面以及配置于该背面的多个接垫；
将所述发光元件配置在第一承载件上，其中所述发光元件之间存有多个间隙，而所述接垫位于所述出光面与该第一承载件之间；
在该第一承载件上形成黑色模封材料，其中该黑色模封材料覆盖所述发光元件与所述出光面，并填满所述间隙，该黑色模封材料具有第一表面与相对该第一表面的第二表面，而所述发光元件与该第二表面皆位于该第一表面与该第一承载件之间；
从该第一表面移除部分该黑色模封材料，以形成黑色模封件，并裸露出所述出光面；
将该黑色模封件与所述发光元件两者与该第一承载件分开，以裸露出所述接垫；以及
在裸露的所述接垫上形成线路结构，其中该线路结构电性连接所述接垫。
10.根据权利要求9所述的发光封装体的制造方法，其特征在于，从该第一表面移除部分该黑色模封材料的方法包括从该第一表面研磨该黑色模封材料。
11.根据权利要求9所述的发光封装体的制造方法，其特征在于，在从该第一表面移除部分该黑色模封材料之后，还包括：
在该黑色模封件上与所述出光面上形成透明保护层。
12.根据权利要求11所述的发光封装体的制造方法，其特征在于，该线路结构是在该透明保护层形成之后而形成。
13.根据权利要求9所述的发光封装体的制造方法，其特征在于，在将该黑色模封件与所述发光元件两者与该第一承载件分开的过程中，该黑色模封件与所述发光元件皆配置与连接于第二承载件，其中该第二承载件遮盖所述出光面。
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