CN115206952A - 采用堆叠式封装的Micro-LED微显示芯片 - Google Patents

采用堆叠式封装的Micro-LED微显示芯片 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用堆叠式封装的Micro‑LED微显示芯片，该Micro‑LED微显示芯片将数据存储电路与Micro‑LED像素及驱动电路独立为两个芯片，并使用芯片堆叠技术将数据存储芯片与Micro‑LED像素及驱动电路芯片堆叠封装，且使数据存储芯片完全位于Micro‑LED像素及驱动电路芯片背向显示方向一侧，由此有效的降低了Micro‑LED微显示芯片的面积。同时利用数据存储芯片中的存储电路结构相对规则且固定的特点，降低封装难度，提高产品可靠性。

Description

采用堆叠式封装的Micro-LED微显示芯片
技术领域
本发明涉及LED显示技术领域，尤其涉及一种采用堆叠式封装的Micro-LED微显示芯片。
背景技术
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。
如图1所示的现有技术中的一种Micro-LED微显示芯片的结构示意图，即将像素阵列电路、行列扫描电路、数据存储电路、数据传输电路、数据处理电路以及键合区域设计在同一芯片衬底上。并直接对该芯片进行封装从而形成Micro-LED微显示芯片。又或者如图2所示的现有技术中的另一种Micro-LED微显示芯片的结构示意图，即将像素阵列电路、行列扫描电路、数据传输电路、数据处理电路以及键合区域设计在同一芯片衬底上，而将数据存储电路设计在另一芯片衬底上，再将两块芯片封装在同一封装基板上从而形成Micro-LED微显示芯片。但由于数据存储电路所占面积接近于Micro-LED微显示芯片的三分之一，因此无论上述哪一种结构的Micro-LED微显示芯片，其封装后的芯片整体面积均无法做到更小，采用上述现有技术的Micro-LED微显示芯片的应用场景将受到极大限制。因此现有技术中需要一种更为新型的Micro-LED微显示芯片，其通过更新的封装技术使得Micro-LED微显示芯片的整体面积更小。
发明内容
本发明所要实现的技术目的在于提供一种采用堆叠式封装的Micro-LED微显示芯片，将数据存储芯片与Micro-LED像素及驱动电路芯片堆叠封装，利用数据存储芯片的结构相对规则且固定的特点，降低封装难度，提高产品可靠性。
基于上述技术目的，本发明提供一种Micro-LED微显示芯片，所述Micro-LED微显示芯片包括基板、数据存储芯片以及Micro-LED像素及驱动电路芯片，所述基板上设置有布线结构，所述布线结构在基板的第一表面上形成焊盘，所述数据存储芯片的第一有源面上设置有第一微触点，所述第一微触点与述基板的第一表面上的焊盘键合；所述数据存储芯片的第二有源面上设置有第二微触点，所述Micro-LED像素及驱动电路芯片的第一有源面上设置有第三微触点，所述数据存储芯片的第二有源面上的第二微触点与Micro-LED像素及驱动电路芯片的第一有源面上的第三微触点相连接；所述数据存储芯片的与Micro-LED像素及驱动电路芯片具有相同的尺寸，且所述Micro-LED像素及驱动电路芯片相对于基板的投影与所述数据存储芯相对于基板的投影完全重合。
在一个实施例中，所述第一微触点、第二微触点和第三微触点是嵌入式微触点、非嵌入式微触点及通过硅通孔技术TSV形成的触点中的一种或者两种的组合。
在一个实施例中，所述第一微触点与述基板的第一表面上的焊盘键合采用的是金硅共熔键合、硅/玻璃静电键合、硅/硅直接键合或玻璃焊料烧结。
在一个实施例中，所述Micro-LED像素及驱动电路芯片中包含像素阵列电路、行列扫描电路、数据传输电路及数据处理电路；其中所述数据传输电路包括标准信号接收转换电路和显示数据读取电路；所述数据处理电路包括显示信号处理电路和时序控制电路；所述像素阵列电路包括LED发光点阵列及有源驱动阵列；所述行列扫描电路连接有源驱动阵列。
在一个实施例中，本发明还提供一种Micro-LED微显示芯片，所述Micro-LED微显示芯片包括基板、数据存储芯片以及Micro-LED像素及驱动电路芯片，所述基板上设置有布线结构，所述布线结构在基板的第一表面上形成焊盘，所述数据存储芯片的第一面为非有源面，所述数据存储芯片的第一面通过粘结与述基板的第一表面固定；所述数据存储芯片的第二面为有源面，该第二面其上设置有第一微触点，所述Micro-LED像素及驱动电路芯片的第一有源面上设置有第二微触点；所述数据存储芯片的第二面上的第一微触点与Micro-LED像素及驱动电路芯片的第一有源面上的第二微触点相连接；所述数据存储芯片的尺寸小于Micro-LED像素及驱动电路芯片的尺寸，且所述Micro-LED像素及驱动电路芯片相对于基板的投影完全覆盖数据存储芯片相对于基板的投影；所述Micro-LED像素及驱动电路芯片的第一有源面上的未与所述数据存储芯片的第二面上的第一微触点连接的第二微触点通过中间连接件与所述布线结构在基板的第一表面上的焊盘连接。
在一个实施例中，所述第一微触点、第二微触点是嵌入式微触点、非嵌入式微触点及通过硅通孔技术TSV形成的触点中的一种或者两种的组合。
在一个实施例中，所述第一微触点与所述第二微触点连接的方式采用的是金硅共熔键合、硅/玻璃静电键合、硅/硅直接键合或玻璃焊料烧结。
在一个实施例中，所述中间连接件为微触点、铜柱、焊球、可控坍塌芯片连接结构中的一种或多种的组合。
在一个实施例中，本发明还提供一种Micro-LED微显示芯片，所述Micro-LED微显示芯片包括基板、数据存储芯片以及Micro-LED像素及驱动电路芯片，所述基板上设置有布线结构，所述布线结构在基板的第一表面上形成焊盘，所述数据存储芯片的第一有源面上设置有第一微触点，所述第一微触点与述基板的第一表面上的焊盘键合；所述数据存储芯片的第二有源面上设置有第二微触点，所述Micro-LED像素及驱动电路芯片的第一有源面上设置有第三微触点，所述数据存储芯片的第二有源面上的第二微触点与Micro-LED像素及驱动电路芯片的第一有源面上的第三微触点相连接；所述数据存储芯片的尺寸小于Micro-LED像素及驱动电路芯片的尺寸，且所述Micro-LED像素及驱动电路芯片相对于基板的投影完全覆盖数据存储芯片相对于基板的投影；所述Micro-LED像素及驱动电路芯片的第一有源面上的未与所述数据存储芯片的第二有源面上的第二微触点连接的第三微触点通过中间连接件与所述布线结构在基板的第一表面上的焊盘连接。
在一个实施例中，所述Micro-LED像素及驱动电路芯片中包含像素阵列电路、行列扫描电路、数据传输电路及数据处理电路；其中所述数据传输电路包括标准信号接收转换电路和显示数据读取电路；所述数据处理电路包括显示信号处理电路和时序控制电路；所述像素阵列电路包括LED发光点阵列及有源驱动阵列；所述行列扫描电路连接有源驱动阵列。
与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：
本发明中将数据存储电路与Micro-LED像素及驱动电路独立为两个芯片，并使用芯片堆叠技术将数据存储芯片与Micro-LED像素及驱动电路芯片堆叠封装，且使数据存储芯片完全位于Micro-LED像素及驱动电路芯片背向显示方向一侧，由此有效的降低了Micro-LED微显示芯片的面积。同时利用数据存储芯片中的存储电路结构相对规则且固定的特点，降低封装难度，提高产品可靠性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是现有技术中的一种Micro-LED微显示芯片的结构示意图；
图2是现有技术中的另一种Micro-LED微显示芯片的结构示意图；
图3是本发明第一实施例的Micro-LED微显示芯片的结构示意图；
图4是本发明第二实施例的Micro-LED微显示芯片的结构示意图；
图5是本发明第三实施例的Micro-LED微显示芯片的结构示意图；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。
实施例1
如图3所示，为本发明第一实施例的Micro-LED微显示芯片的结构示意图。本实施例的Micro-LED微显示芯片包括基板1、数据存储芯片2以及Micro-LED像素及驱动电路芯片3，所述基板1上设置有布线结构4，所述布线结构4在基板的第一表面上形成焊盘5，所述数据存储芯片2的第一有源面S1上设置有第一微触点6，所述第一微触点6与述基板1的第一表面上的焊盘5键合。
所述数据存储芯片2的第二有源面S2上设置有第二微触点7，同时所述Micro-LED像素及驱动电路芯片3的第一有源面M1上设置有第三微触点8，所述数据存储芯片2的第二有源面S2上的第二微触点7与Micro-LED像素及驱动电路芯片3的第一有源面M1上的第三微触点8相连接。
所述数据存储芯片2的与Micro-LED像素及驱动电路芯片3具有相同的尺寸。且所述Micro-LED像素及驱动电路芯片相对于基板的投影与所述数据存储芯相对于基板的投影完全重合。
所述第一微触点6、第二微触点7和第三微触点8是嵌入式微触点、非嵌入式微触点及通过硅通孔技术TSV形成的触点中的一种或者两种的组合。
所述第一微触点6与述基板1的第一表面上的焊盘5键合采用的是金硅共熔键合、硅/玻璃静电键合、硅/硅直接键合或玻璃焊料烧结。
所述第二微触点7和第三微触点8之间的连接方式为键合或回流，所述键合方式包括混合键合、表面活化键合或原子扩散键合。
在所述布线结构4在基板的第二表面上形成连接点9，由所述连接点9用于构成球栅阵列结构封装(BGA)或线封装(wire bonding)。
本实施例中，由于数据存储芯片2与Micro-LED像素及驱动电路芯片3之间采用了最短连接方式，因此保证了数据存储芯片2与Micro-LED像素及驱动电路芯片3之间的高速传输速率。同时由于数据存储芯片2完全位于Micro-LED像素及驱动电路芯片3的下方，从而使得Micro-LED微显示芯片的整体面积减少了20％～40％。
本实施例中，所述Micro-LED像素及驱动电路芯片3中包含像素阵列电路、行列扫描电路、数据传输电路及数据处理电路；
其中所述数据传输电路包括标准信号接收转换电路，其将接收到的标准信号源显示数据保存到数据存储芯片2中；所述数据传输电路还包括显示数据读取电路，其按照数字驱动方案，将数据存储芯片2中的显示数据读取出来。
所述数据处理电路包括显示信号处理电路，如白平衡电路，伽马校正电路等，其处理显示数据以调整显示效果，并最终得到用于显示的显示驱动信号。所述及数据处理电路还包括时序控制电路，其根据标准显示信号源信号产生时序信号，配合显示数据读取电路读取存储器数据产生显示时序，同时配合行列扫描电路将显示信号处理电路中的显示驱动信号经行列扫描电路输入到像素阵列电路中。
所述像素阵列电路包括LED发光点阵列及有源驱动阵列。所述行列扫描电路连接有源驱动阵列。
实施例2
如图4所示，为本发明第二实施例的Micro-LED微显示芯片的结构示意图。
本实施例的Micro-LED微显示芯片包括基板10、数据存储芯片20以及Micro-LED像素及驱动电路芯片30，所述基板10上设置有布线结构40，所述布线结构4在基板的第一表面上形成焊盘50，所述数据存储芯片20的第一面S10为非有源面，所述数据存储芯片20的第一面通过粘结与述基板1的第一表面固定。
所述数据存储芯片2的第二面S20为有源面，第二面S20其上设置有第一微触点60，同时所述Micro-LED像素及驱动电路芯片3的第一有源面M10上设置有第二微触点70。
所述数据存储芯片20的第二面S20上的第一微触点60与Micro-LED像素及驱动电路芯片30的第一有源面M10上的第二微触点70相连接。
所述数据存储芯片20的尺寸小于Micro-LED像素及驱动电路芯片30的尺寸，且所述Micro-LED像素及驱动电路芯片30相对于基板10的投影完全覆盖数据存储芯片20相对于基板10的投影。
所述Micro-LED像素及驱动电路芯片30的第一有源面M10上存在未与所述数据存储芯片2的第二面上的第一微触点60连接的第二微触点70，其通过中间连接件80与所述布线结构4在基板的第一表面上的焊盘50连接。
所述第一微触点60、第二微触点700是嵌入式微触点、非嵌入式微触点及通过硅通孔技术TSV形成的触点中的一种或者两种的组合。
所述第一微触点60与所述第二微触点70连接的方式采用的是金硅共熔键合、硅/玻璃静电键合、硅/硅直接键合或玻璃焊料烧结。
所述中间连接件80为微触点、铜柱、焊球、可控坍塌芯片连接结构中的一种或多种的组合。
在所述布线结构40在基板的第二表面上形成连接点90，由所述连接点90用于构成球栅阵列结构封装(BGA)或线封装(wire bonding)。
本实施例中，由于数据存储芯片20与Micro-LED像素及驱动电路芯片30之间采用了最短连接方式，因此保证了数据存储芯片20与Micro-LED像素及驱动电路芯片30之间的高速传输速率。同时由于数据存储芯片20完全位于Micro-LED像素及驱动电路芯片30的下方，从而使得Micro-LED微显示芯片的整体面积减少了20％～40％。
本实施例中，所述Micro-LED像素及驱动电路芯片30中包含像素阵列电路、行列扫描电路、数据传输电路及数据处理电路；
其中所述数据传输电路包括标准信号接收转换电路，其将接收到的标准信号源显示数据保存到数据存储芯片20中；所述数据传输电路还包括显示数据读取电路，其按照数字驱动方案，将数据存储芯片20中的显示数据读取出来。
所述数据处理电路包括显示信号处理电路，如白平衡电路，伽马校正电路等，其处理显示数据以调整显示效果，并最终得到用于显示的显示驱动信号。所述及数据处理电路还包括时序控制电路，其根据标准显示信号源信号产生时序信号，配合显示数据读取电路读取存储器数据产生显示时序，同时配合行列扫描电路将显示信号处理电路中的显示驱动信号经行列扫描电路输入到像素阵列电路中。
所述像素阵列电路包括LED发光点阵列及有源驱动阵列。所述行列扫描电路连接有源驱动阵列。
实施例3
如图5所示，为本发明第三实施例的Micro-LED微显示芯片的结构示意图。本实施例的Micro-LED微显示芯片包括基板100、数据存储芯片200以及Micro-LED像素及驱动电路芯片300，所述基板100上设置有布线结构400，所述布线结构400在基板的第一表面上形成焊盘500，所述数据存储芯片200的第一有源面S100上设置有第一微触点600，所述第一微触点600与述基板100的第一表面上的焊盘500键合。
所述数据存储芯片200的第二有源面S200上设置有第二微触点700，同时所述Micro-LED像素及驱动电路芯片300的第一有源面M100上设置有第三微触点800，所述数据存储芯片200的第二有源面S200上的第二微触点700与Micro-LED像素及驱动电路芯片300的第一有源面M100上的第三微触点800相连接。
所述数据存储芯片200的尺寸小于Micro-LED像素及驱动电路芯片300的尺寸，且所述Micro-LED像素及驱动电路芯片300相对于基板100的投影完全覆盖数据存储芯片200相对于基板100的投影。
所述Micro-LED像素及驱动电路芯片300的第一有源面M100上存在未与所述数据存储芯片200的第二有源面S200上的第二微触点700连接的第三微触点800，该未与第二微触点700连接的第三微触点800通过中间连接件900与所述布线结构400在基板的第一表面上的焊盘500连接。
所述第一微触点600、第二微触点700和第三微触点800是嵌入式微触点、非嵌入式微触点及通过硅通孔技术TSV形成的触点中的一种或者两种的组合。
所述第一微触点600与述基板100的第一表面上的焊盘500键合采用的是金硅共熔键合、硅/玻璃静电键合、硅/硅直接键合或玻璃焊料烧结。
所述第二微触点700和第三微触点800之间的连接方式为键合或回流，所述键合方式包括混合键合、表面活化键合或原子扩散键合。
所述中间连接件900为微触点、铜柱、焊球、可控坍塌芯片连接结构中的一种或多种的组合
在所述布线结构400在基板的第二表面上形成连接点401，由所述连接点401用于构成球栅阵列结构封装(BGA)或线封装(wire bonding)。
本实施例中，由于数据存储芯片200与Micro-LED像素及驱动电路芯片300之间采用了最短连接方式，因此保证了数据存储芯片200与Micro-LED像素及驱动电路芯片300之间的高速传输速率。同时由于数据存储芯片200完全位于Micro-LED像素及驱动电路芯片300的下方，从而使得Micro-LED微显示芯片的整体面积减少了20％～40％。
本实施例中，所述Micro-LED像素及驱动电路芯片300中包含像素阵列电路、行列扫描电路、数据传输电路及数据处理电路；
其中所述数据传输电路包括标准信号接收转换电路，其将接收到的标准信号源显示数据保存到数据存储芯片200中；所述数据传输电路还包括显示数据读取电路，其按照数字驱动方案，将数据存储芯片200中的显示数据读取出来。
所述数据处理电路包括显示信号处理电路，如白平衡电路，伽马校正电路等，其处理显示数据以调整显示效果，并最终得到用于显示的显示驱动信号。所述及数据处理电路还包括时序控制电路，其根据标准显示信号源信号产生时序信号，配合显示数据读取电路读取存储器数据产生显示时序，同时配合行列扫描电路将显示信号处理电路中的显示驱动信号经行列扫描电路输入到像素阵列电路中。
所述像素阵列电路包括LED发光点阵列及有源驱动阵列。所述行列扫描电路连接有源驱动阵列。
以上所述，仅为本发明的具体实施案例，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术的技术人员在本发明所述的技术规范内，对本发明的修改或替换，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种采用堆叠式封装的Micro-LED微显示芯片，其特征在于，所述Micro-LED微显示芯片包括基板、数据存储芯片以及Micro-LED像素及驱动电路芯片，所述基板上设置有布线结构，所述布线结构在基板的第一表面上形成焊盘，所述数据存储芯片的第一有源面上设置有第一微触点，所述第一微触点与述基板的第一表面上的焊盘键合；所述数据存储芯片的第二有源面上设置有第二微触点，所述Micro-LED像素及驱动电路芯片的第一有源面上设置有第三微触点，所述数据存储芯片的第二有源面上的第二微触点与Micro-LED像素及驱动电路芯片的第一有源面上的第三微触点相连接；所述数据存储芯片的与Micro-LED像素及驱动电路芯片具有相同的尺寸，且所述Micro-LED像素及驱动电路芯片相对于基板的投影与所述数据存储芯相对于基板的投影完全重合。
2.根据权利要求1所述的Micro-LED微显示芯片，其特征在于，所述第一微触点、第二微触点和第三微触点是嵌入式微触点、非嵌入式微触点及通过硅通孔技术TSV形成的触点中的一种或者两种的组合。
3.根据权利要求1所述的Micro-LED微显示芯片，其特征在于，所述第一微触点与述基板的第一表面上的焊盘键合采用的是金硅共熔键合、硅/玻璃静电键合、硅/硅直接键合或玻璃焊料烧结。
4.根据权利要求1所述的Micro-LED微显示芯片，其特征在于，所述Micro-LED像素及驱动电路芯片中包含像素阵列电路、行列扫描电路、数据传输电路及数据处理电路；其中所述数据传输电路包括标准信号接收转换电路和显示数据读取电路；所述数据处理电路包括显示信号处理电路和时序控制电路；所述像素阵列电路包括LED发光点阵列及有源驱动阵列；所述行列扫描电路连接有源驱动阵列。
5.一种采用堆叠式封装的Micro-LED微显示芯片，其特征在于，所述Micro-LED微显示芯片包括基板、数据存储芯片以及Micro-LED像素及驱动电路芯片，所述基板上设置有布线结构，所述布线结构在基板的第一表面上形成焊盘，所述数据存储芯片的第一面为非有源面，所述数据存储芯片的第一面通过粘结与述基板的第一表面固定；所述数据存储芯片的第二面为有源面，该第二面其上设置有第一微触点，所述Micro-LED像素及驱动电路芯片的第一有源面上设置有第二微触点；所述数据存储芯片的第二面上的第一微触点与Micro-LED像素及驱动电路芯片的第一有源面上的第二微触点相连接；所述数据存储芯片的尺寸小于Micro-LED像素及驱动电路芯片的尺寸，且所述Micro-LED像素及驱动电路芯片相对于基板的投影完全覆盖数据存储芯片相对于基板的投影；所述Micro-LED像素及驱动电路芯片的第一有源面上的未与所述数据存储芯片的第二面上的第一微触点连接的第二微触点通过中间连接件与所述布线结构在基板的第一表面上的焊盘连接。
6.根据权利要求5所述的Micro-LED微显示芯片，其特征在于，所述第一微触点、第二微触点是嵌入式微触点、非嵌入式微触点及通过硅通孔技术TSV形成的触点中的一种或者两种的组合。
7.根据权利要求5所述的Micro-LED微显示芯片，其特征在于，所述第一微触点与所述第二微触点连接的方式采用的是金硅共熔键合、硅/玻璃静电键合、硅/硅直接键合或玻璃焊料烧结。
8.根据权利要求5所述的Micro-LED微显示芯片，其特征在于，所述中间连接件为微触点、铜柱、焊球、可控坍塌芯片连接结构中的一种或多种的组合。
9.一种采用堆叠式封装的Micro-LED微显示芯片，其特征在于，所述Micro-LED微显示芯片包括基板、数据存储芯片以及Micro-LED像素及驱动电路芯片，所述基板上设置有布线结构，所述布线结构在基板的第一表面上形成焊盘，所述数据存储芯片的第一有源面上设置有第一微触点，所述第一微触点与述基板的第一表面上的焊盘键合；所述数据存储芯片的第二有源面上设置有第二微触点，所述Micro-LED像素及驱动电路芯片的第一有源面上设置有第三微触点，所述数据存储芯片的第二有源面上的第二微触点与Micro-LED像素及驱动电路芯片的第一有源面上的第三微触点相连接；所述数据存储芯片的尺寸小于Micro-LED像素及驱动电路芯片的尺寸，且所述Micro-LED像素及驱动电路芯片相对于基板的投影完全覆盖数据存储芯片相对于基板的投影；所述Micro-LED像素及驱动电路芯片的第一有源面上的未与所述数据存储芯片的第二有源面上的第二微触点连接的第三微触点通过中间连接件与所述布线结构在基板的第一表面上的焊盘连接。
10.根据权利要求9所述的Micro-LED微显示芯片，其特征在于，所述Micro-LED像素及驱动电路芯片中包含像素阵列电路、行列扫描电路、数据传输电路及数据处理电路；其中所述数据传输电路包括标准信号接收转换电路和显示数据读取电路；所述数据处理电路包括显示信号处理电路和时序控制电路；所述像素阵列电路包括LED发光点阵列及有源驱动阵列；所述行列扫描电路连接有源驱动阵列。
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