CN115552641A - 包括有源像素ic的发光器件封装及其封装方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的发光器件封装方法包括：在形成有发光器件驱动电路和钝化膜的基板的第一面上形成电连接于与所述驱动电路电连接的焊盘(pad)的凸点(bump)的步骤；通过将发光器件配置并接合而使其与所述凸点接触步骤；模制发光器件的步骤；穿过基板而形成与驱动电路电连接的外部连接端子的步骤；以及将基板切割(dicing)的步骤。

Description

包括有源像素IC的发光器件封装及其封装方法
技术领域
本技术涉及一种包括有源像素IC的发光器件封装及其封装方法，具体而言，涉及一种具有如下特征的技术，该技术提供能够以高密度封装发光器件和驱动该发光器件的驱动电路的封装方法，以及根据该封装方法的封装。
背景技术
由于近来光学成像装置的小型化趋势，发光装置(LED，OLED)作为用于实现图像的光学成像装置的光源引起了广泛的关注。尤其，近来，由于发光器件的照度和光量已经大大提高而使用单个封装的光学图像成为可能，因此优化于小型光学成像装置等的发光器件封装的开发成为焦点。
这种LED封装的表面颜色通常由透明材料制成以增加亮度和反射率，当现有的LED封装被应用于电子招牌和显示设备时，LED封装的表面经常暴露于外部。
另外，将LED封装用作显示设备时，通过在基板上沿水平和垂直方向排列多个LED封装来制造LED封装模块，并且在将这种LED封装模块安装在外壳上之后，将多个所述LED封装模块组合以用作LED显示装置。
这种LED显示设备在存在环境光的情况下在室外或室内使用，从而当LED封装模块或包括该封装模块的LED显示装置的对比度低时，清晰度显着降低，因此无法看到清晰的字符和视频。
所述对比度(contrast ratio)是显示最亮时的亮度比率，黑白比例越大越是好的产品，并且对比度越大，屏幕越清晰，色彩显示越准确。
为了改善这一点，在LED封装的上侧部分配置遮光罩(sun shade)，以遮挡光线，或在LED封装的两侧配置为遮住光而以突起形状倾斜地形成的光陷阱(light-trapsdeliver)以提高对比度。这样，可以改善对比度一定程度，但是存在不能大幅度改善对比度的问题。
另一方面，近来，在实现商业用户外和室内电子招牌中，为了改善显示质量，像素的尺寸变小，而屏幕的尺寸变大。
为了获得高对比度、良好的色彩再现性和高分辨率而通常使用大量像素而形成显示。特别地，为了以高密度配置像素而需要以高密度配置发光器件和驱动其的发光器件驱动电路。
发明内容
所要解决的技术问题
本发明为了解决上述的现有技术的问题而发明的，其目的在于，提供一种封装方法及相应封装，该封装方法及相应封装可以以高密度封装发光器件和用于驱动发光器件的驱动电路。
本发明要解决的技术问题不限于上述的技术问题，通过本发明的描述而本领域普通技术人员将清楚地理解未提及的其他技术问题。
解决问题的技术方案
在形成有发光器件驱动电路和钝化膜的基板的第一面上形成电连接于与所述驱动电路电连接的焊盘(pad)的凸点(bump)的步骤；通过将发光器件配置并接合而使其与所述凸点接触步骤；模制发光器件的步骤；穿过基板而形成与驱动电路电连接的外部连接端子的步骤；以及将基板切割(dicing)的步骤。
在本发明的一方面，凸点形成的步骤包括：在焊盘上用导电材料形成柱子(pillar)的步骤；以及在柱子上部形成粘合材料的步骤。
在本发明的一方面，形成柱子的步骤是通过电镀导电材料形成柱子来执行的，形成粘合材料的步骤是通过在柱子上形成焊球来执行的。
在本发明的一方面，配置并接合发光器件的步骤通过配置并接合R发光器件、G发光器件和B发光器件中的至少一个来执行。
在本发明的一方面，模制发光器件的步骤，其提供进行模制至少覆盖发光器件的发光部，将厚度形成为可以透过发光器件发射的光。
在本发明的一方面，模制发光器件的步骤用黑色树脂(black resin)进行模制的。
在本发明的一方面，模制发光器件的步骤是用透光率为70％以上的树脂来进行模制的。
在本发明的一个方面中，在形成外部连接端子的步骤之前，进一步执行背面研磨(back grinding)步骤，该步骤对基板的第二面执行研磨以减小基板的厚度。
在本发明的一方面，形成外部连接端子的步骤包括：形成为了使电连接到驱动电路而穿过基板的通孔以的的步骤；以及粘合材料形成在通过硅通孔暴露的表面上的步骤。
在本发明的一方面，粘合材料是焊球。
在本发明的一方面，基板是硅晶片。
在本发明的一个方面中，在形成外部连接端子的步骤中，外部连接端子形成在所述基板的第二面上，并且所述第二面与第一面是相反方向。
根据本发明另一方面的发光器件封装包括：硅基板,其上形成有用于驱动发光器件的驱动电路；发光器件，其层压在硅基板上；凸点(bump)，其电连接发光器件和驱动电路；以及模具，其用于模制发光器件。
在本发明的另一方面，发光器件封装还包括：钝化层，其保护形成有驱动电路的硅基板的第一面；以及金属布线(Metal Routing)层，其位于钝化层内部并电连接到驱动电路。
在本发明的另一方面，所述凸点电连接到所述布线层。
在本发明的另一方面，发光器件封装还可以包括：硅通孔(TSV,Through SiliconVia)，其穿过硅基板且一端电连接到所述布线层；以及焊球，其通过位于硅通孔的另一端而将发光器件封装接合到外部，从而该发光器件封装被电连接。
在本发明的另一方面，模具是黑色树脂模具，并且形成为透射发光器件发射的光的厚度。
在本发明的另一方面，模具由透射至少70％的由发光器件发射的光的材料形成。
在本发明的另一方面，发光器件包括R发光器件、G发光器件和B发光器件中的至少一个。
在本发明的另一方面，发光器件包括发光二极管(light emitting diode)和有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)中的任何一个。
发明效果
根据本发明，以基板为单位执行模制且执行封装单分，从而制造工艺简单。据此，根据本实施例的封装方法，其提供的优点在于，具有因高生产率而能够降低制造成本。
此外，本发明提供的优点在于，其通过将发光器件层压在形成有驱动电路的基板上来执行，因此可以形成具有小面积的发光器件封装，并且通过集成它们而可以以高密度形成高分辨率的显示。
附图说明
图1至图5和图7是示出根据本发明的LED像素封装的制造工艺的概要的工艺截面图。
图6是示意性地示出切割(dicing)后的基板100的图。
图8是示出根据本实施例的发光器件封装10的概要的框图。
图9(a)是示出根据本实施例形成的封装10不发光时的情况的示意图，图9(b)是示出根据本实施例形成的封装发光时的情况的示意图，图9(c)是根据本实施例的封装的后视图。
具体实施方式
根据本发明的发光器件封装方法的特征在于，其包括：在形成有发光器件驱动电路和钝化膜的焊盘(pad)的第一面上形成电连接于与所述驱动电路电连接的焊盘(pad)的凸点(bump)的步骤；通过将发光器件配置并接合而使其与所述凸点接触步骤；模制所述发光器件的步骤；穿过基板而形成与驱动电路电连接的外部连接端子的步骤；以及将基板切割(dicing)的步骤，其中，所述形成凸点的步骤在所述焊盘(pad)上电镀导电材料以形成柱子(pillar)，在所述柱子的上部形成焊球以形成凸点，其中，所述模制发光器件的步骤使用黑色树脂(black resin)形成为至少覆盖发光器件的发光部分，并且模具的厚度形成在距发光器件的发光面5至20μm的范围内，使得由所述发光器件发射的光的透光率大于或等于70％。
在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。在此之前，本说明书和权利要求中使用的术语或单词不应解释为限定于其通常的含义或字典含义，并且发明人为了能用最优的方法说明自己的发明而应本着恰如其分地定义术语的概念的原则而将其解释为符合本发明技术宗旨的意义和概念。据此，由于本说明书中描述的实施例和附图中所示的构成仅是本发明的最优选实施例，因此它们并不代表本发明的所有技术宗旨，并且在执行本申请时，可以有替代它们的各种等同物和变形例。
在下文中，将参照附图描述根据本发明的发光器件LED(Light Emitting Device)像素封装的制造方法。图1至图5和图7是示出根据本发明的LED像素封装的制造工艺的概要的工艺截面图。
参照图1，提供形成有发光器件驱动电路110和钝化膜200的基板100。作为一实施例，基板100可以是半导体晶片，并且作为一例，它可以是硅晶片。如下所述，基板100可以在切割过程中，每个像素可以分别被单分(singulation)。
用于驱动发光器件的驱动电路110可以形成在基板100的第一面(S1)上。驱动电路110通过从外部提供的驱动电压(VCC)和基准电压(GND)来接收提供的驱动电力，并且通过接收提供的发光控制信号(S_SIG)和数据信号(DATA)来控制发光装置300以对应于发光控制信号(S_SIG)和发光数据(DATA)。
钝化层(passivation layer,200)和布线层形成在第一面(S1)的上部。钝化层200在多层布线层之间提供绝缘，作为阻挡暴露的第一面(S1)和外部的膜，它可以阻挡半导体表面免受有害环境的影响，从而稳定半导体性能，并且执行吸收改变半导体表面特性的离子或阻止移动等功能。
未图示的布线层在发光器件封装内部执行电连接。作为一实施例，布线层电连接到驱动电路110和第一焊盘210以及驱动电路110和第二焊盘220，并且将从外部提供的电源或信号提供给驱动电路110，或者执行布线的功能，以将由驱动电路110提供的信号传输到发光器件。作为一例，可以通过溅镀(sputter)或蒸镀(evaporation)等方法来形成布线层。布线图案由导电金属形成，并且不限于如金(gold)、银(silver)、铜(copper)和铝(aluminium)等材料。作为一实施例，钝化层200和布线层可以根据需要形成为多层。
通过去除在对应于第一焊盘210的位置的钝化层200来暴露第一焊盘(O，padopen)。作为一实施例，可以通过照相工艺或激光工艺的任一种来执行暴露第一焊盘的过程。
参照图2，凸点230形成在暴露的第一焊盘210上。作为一实施例，凸点230的形成的步骤包括：使用掩模工艺在第一焊盘210的上部面上形成籽晶层图案(未图示)，然后执行电镀工艺以形成导电柱(pillar,232)。作为一例，导电柱232可以由铜(Cu)形成。当将导电柱232形成为所期望的高度时，在凸点上形成锡银合金(SnAg)等粘合材料，并且通过回流(reflow)工艺形成焊球234而形成凸点230。所述过程是凸点形成的一实施例，并且本领域普通技术人员可以通过执行与所述工艺不同的工艺来显然地形成凸点。
参照图3，通过将发光器件300配置并接合而使其与凸点230接触。作为一实施例，发光器件300可以是发光二极管(LED,Light Emitting Diode)和有机发光二极管(OLED,Organic Light Emitting Diode)中的任何一个。
通过发光器件300接合到凸点230而使形成在发光器件300的非发光面(P2)上的凸点230和连接焊盘(pad)310彼此对准。作为一实施例，通过可以接合发光器件300而使从发光面P1发射的光被提供到外部。
作为一实施例，发光器件300可以是R发光器件(300R)、G发光器件300G和B发光器件(300B)，并且可以被包括在同一封装中且电连接到驱动电路110。作为一例，单个封装可以包括一个驱动电路110，并且可以利用一个驱动电路来驱动R发光器件、G发光器件和B发光器件。作为另一例，单个封装可以包括多个驱动电路110，并且每个驱动电路可以驱动R发光器件(300R)、G发光器件(300G)和B发光器件(300B)中的任何一个或多个。
参照图4，模制发光器件300。作为一实施例，可以在密封形成有模具的晶片的同时，在注入形成模具的材料的同时去除密封区域内部的压力的同时执行模制步骤。通过以这种方式形成模具，可以防止形成未填充模具的空隙。
用于模制发光器件300的模具400可以是黑色树脂(black resin)。模具400可以透射由发光器件300提供的光的70％或更多，并且模具400的厚度(t)可以从发光器件300的发光面(P1)开始具有5至20μm。
据此，当封装不提供光时，在外部只观察到模具(400)的颜色黑色。然而，当发光器件300提供光时，由于光穿过模具，因此可以从外部观察到由发光器件提供的光(参见图9(b))。
根据本实施例的发光器件的封装方法，可以还包括：通过研磨基板的第二面(S2)来减小基板100的厚度的背面研磨(back grinding)步骤。然而，背面研磨步骤是用于减小基板100的厚度，并且当使用具有足够厚度的基板100时，可以不执行该步骤。
参照图5，形成穿过基板100的通孔122，以便与第二焊盘220电连接。通孔122是通过穿过基板100的第一面S1和第二表面S2而电连接的通孔。
在基板100的第二面(S2)上形成要形成通孔122的区域的掩模图案(未图示)之后，进行各向异性蚀刻(anisotropic etching)以去除基板100和钝化层200，直到暴露第二焊盘220以形成通孔为止。作为一例，可以进行反应性离子蚀刻(RIE,reactive ion etching)等离子体蚀刻。作为一实施例，通过使用激光去除基板100和钝化膜200直到露出第二焊盘220来形成通孔。
通孔122由导电材料形成。作为一实施例，可以使用镀覆法形成通孔122。作为一例，在通孔中形成电镀种子图案(未图示)之后，形成导电材料以穿过基板100的第一面(S1)和第二面(S2)，并且可以形成电连接到第二焊盘220的通孔120。作为一例，导电材料可以是铜(Cu)。如上所述，第二焊盘220通过布线层(未图示)电连接到驱动电路110。据此，通孔120电连接到驱动电路110。
作为一例，在通孔122的表面上形成焊球124。可以通过在基板的第二面(S2)的暴露有通孔122的表面上形成锡(Sn)等粘合材料并执行回流工艺来形成焊球122。
根据本实施例的封装10通过包括通孔122和焊球124的外部连接端子120(见图7)从外部接收提供的驱动电压(VCC)、接地电压(GND)、发光控制信号(S_SIG)和数据信号(DATA)，并且向外部提供光以对应于接收到的信号。
图6是示意性地示出切割(dicing)后的基板100的图，图7是示出切割完成之后被单分的封装10的概要的截面图。参照图6和图7，可以通过切割形成有模具400的基板100来对封装进行单分。切割基板的过程可以通过使用金刚石锯(diamond saw)将基板100切割成预定区域来执行。作为另一例，可以通过用激光切割基板来执行切割工艺。
在根据本实施例的用于封装发光器件的方法是以基板为单位执行模制，并且执行封装单分，从而制造工艺简单。据此，根据本实施例的封装方法，具有由于高生产率而能够降低制造成本的优点。进而，根据本实施例的发光器件封装方法提供的优点是，由于发光器件300层压在形成有驱动电路110的基板上而可以形成具有小面积的发光器件封装，并且通过集成它们而可以以高密度形成高分辨率的显示。
在下文中，将参照图7至图9描述根据本实施例的发光器件封装10。图8是示出根据本实施例的发光器件封装10的概要的框图。参照图7和图8，根据本实施例的发光器件封装10，其驱动电路110和发光器件300被封装在同一封装中，但发光器件300被层压在形成有驱动电路110的基板上。
发光器件封装10通过外部连接端子120从外部提供驱动电源(VCC)和基准电压(GND)来接收驱动电源。驱动电路110通过外部连接端子120接收用于控制发光器件(300R、300G、300B)发光的控制信号(S_SIG)和数据信号(DATA)，并且与此相应地控制发光控制发光器件(300R、300G、300B)。
图9(a)是示出根据本实施例形成的封装10不发光时的情况的示意图，图9(b)是示出根据本实施例形成的封装10发光时的情况的示意图，图9(c)是根据根据本实施例的封装的后视图。当包括在根据本实施例的封装10中的发光器件不发光时，如图9(a)所示，仅观察到由形成模具400的树脂形成的黑色。然而，当发光器件发光时，由于由发光器件提供的光穿过模具400并被提供到外部，因此可以观察到由封装10提供的光。参照图9(c)，用于从外部提供电力和驱动信号的连接端子122形成在封装10的背面上。
上面已经结合本发明的具体实施例描述了本发明，但这仅是示例而已，并且本发明不限定于此。本发明所属技术领域的普通技术人员在不超出本发明的范围的情况下，可以对所说明的实施方式执行变更或变形，并且在本发明的技术宗旨和以下描述的权利要求的范围内可以执行各种修改和变形。

Claims (9)

1.一种发光器件封装方法，其特征在于，包括：
在形成有发光器件驱动电路和钝化膜的基板的第一面上形成电连接于与所述驱动电路电连接的焊盘(pad)的凸点(bump)的步骤；
通过将发光器件配置并接合而使其与所述凸点接触步骤；
模制所述发光器件的步骤；
穿过所述基板而形成与所述驱动电路电连接的外部连接端子的步骤；以及
将所述基板切割(dicing)的步骤；
其中，所述形成凸点的步骤在所述焊盘上电镀导电材料以形成柱子(pillar)，在所述柱子的上部形成焊球以形成凸点，
其中，所述模制发光器件的步骤使用黑色树脂(black resin)形成为至少覆盖发光器件的发光部分，并且模具的厚度形成在距发光器件的发光面5至20μm的范围内，使得由发光器件发射的光的透光率大于或等于70％。
2.根据权利要求1所述的发光器件封装方法，其特征在于，
所述配置并接合发光器件的步骤通过配置并接合R发光器件、G发光器件和B发光器件中的至少一个来执行。
3.根据权利要求1所述的发光器件封装方法，其特征在于，
在所述形成所述外部连接端子的步骤之前，进一步执行背面研磨(backgrinding)步骤，该步骤对所述基板的第二面执行研磨以减小基板的厚度。
4.根据权利要求1所述的发光器件封装方法，其特征在于，
所述形成外部连接端子的步骤包括：
形成穿过所述基板以使电连接到所述驱动电路的通孔的步骤；以及
在暴露的硅通孔的表面上形成用焊球形成粘合材料的步骤。
5.根据权利要求1所述的发光器件封装方法，其特征在于，
形成所述外部连接端子的步骤中，所述外部连接端子形成在所述基板的第二面上，并且所述第二面与所述第一面是相反方向。
6.一种发光器件封装，其特征在于，包括：
硅基板，其形成有用于驱动发光器件的驱动电路；
发光器件，其层压在硅基板上；
凸点(bump)，其电连接发光器件和驱动电路；
模具，其用于模制发光器件；
钝化膜，其用于保护形成有所述驱动电路的硅基板的第一面；以及
金属布线层(Metal Routing)，其位于所述钝化层内部并电连接到所述驱动电路，
其中，所述形成凸点通过在所述焊盘上电镀导电材料以形成柱子(pillar)且在所述柱子的上部形成焊球而形成，
其中，所述模具使用黑色树脂(blackresin)形成为至少覆盖发光器件的发光部分，并且其厚度形成在距发光器件的发光面5至20μm的范围内，使得由发光器件发射的光的透光率大于或等于70％。
7.根据权利要求6所述的发光器件封装，其特征在于，还包括：
通孔，其穿过硅基板且一端电连接到所述布线层；以及
焊球，其通过位于硅通孔的另一端而将发光器件封装接合到外部，从而该发光器件封装被电连接。
8.根据权利要求6所述的发光器件封装，其特征在于，包括：
R发光器件、G发光器件和B发光器件中的至少一个。
9.根据权利要求6所述的发光器件封装，其特征在于，包括：
发光二极管(light emitting diode)和OLED(organic light emitting diode；有机发光二极管)中的任何一种。
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