CN116259697A - 发光装置及其制造方法 - Google Patents

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CN116259697A CN202310478339.1A CN202310478339A CN116259697A CN 116259697 A CN116259697 A CN 116259697A CN 202310478339 A CN202310478339 A CN 202310478339A CN 116259697 A CN116259697 A CN 116259697A
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孙硕阳
陈富扬
李啸澐
张于浩
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Abstract

一种发光装置及其制造方法，发光装置包括发光二极管封装结构。发光二极管封装结构包括电路结构、多个发光二极管以及封装层。发光二极管设置于电路结构上，且电性连接至电路结构。封装层包覆发光二极管的顶面与侧面以及电路结构的侧面。

Description

发光装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种发光装置及其制造方法。
背景技术
发光二极管是一种电致发光的半导体元件，具有效率高、寿命长、不易破损、反应速度快、可靠性高等优点。随着大量的时间与金钱的投入，发光二极管的尺寸逐年缩小，然而，要将发光二极管使用于发光装置的像素结构中仍有困难，尤其是在单个像素就具有红色子像素、绿色子像素及蓝色子像素的发光装置中，单个子像素的尺寸很小，不论是在制造符合小尺寸子像素的发光二极管或是在转移所述发光二极管时都有工艺良率低的问题。
发明内容
本发明提供一种发光装置及其制造方法，能改善发光二极管封装结构中的电路结构容易在工艺中受损的问题。
本发明的至少一实施例提供一种发光装置。发光装置包括发光二极管封装结构。发光二极管封装结构包括电路结构、多个发光二极管以及封装层。发光二极管设置于电路结构上，且电性连接至电路结构。封装层包覆发光二极管的顶面与侧面以及电路结构的侧面。
本发明的至少一实施例提供一种发光装置的制造方法，包括以下步骤。提供互相分离的多个电路结构以及位于电路结构上的多个发光二极管于载板之上。形成封装材料于发光二极管以及电路结构上，其中封装材料包覆发光二极管的顶面与侧面以及电路结构的侧面。沿着多条切割道切割封装材料以形成互相分离的多个封装层，并形成多个发光二极管封装结构。各发光二极管封装结构包括对应的电路结构、多个对应的发光二极管以及对应的封装层。切割道位于电路结构之间。
基于上述，由于切割道位于电路结构之间，可以避免切割封装材料时对电路结构造成损伤。
附图说明
图1A是依照本发明的一实施例的一种发光二极管封装结构的俯视示意图。
图1B是图1A的发光二极管封装结构的仰视示意图。
图1C是沿着图1A的线I-I’的剖面示意图。
图2A至图2Q是依照本发明的一实施例的一种发光装置的制造方法的剖面示意图。
图3A至图3B是依照本发明的一实施例的一种发光装置的制造方法的剖面示意图。
图4A是依照本发明的一实施例的一种发光二极管封装结构的俯视示意图。
图4B是图4A的发光二极管封装结构的仰视示意图。
图4C是沿着图4A的线I-I’的剖面示意图。
附图标记说明：
1：发光装置
10,10A：发光二极管封装结构
20：像素阵列基板
100：载板
110：剥离层
210：第一绝缘层
210’：第一绝缘材料层
212：第一通孔
220：第二绝缘层
220’：第二绝缘材料层
222：第二通孔
230：遮光层
230’：遮光材料层
232：第三通孔
300,300A：电路结构
300’：电路基板
300s,400s：侧面
300t,400t：顶面
310：第一导电层
320：第二导电层
330：导电连接件
400：发光二极管
500：封装层
500’：封装材料
600：连接端子
700：支撑膜
800：基板
910：绝缘结构
920：主动元件
930：连接电极
CL：切割道
PB：探针
PL：保护层
T1,T2,T3：厚度
W1,W2：宽度
具体实施方式
图1A是依照本发明的一实施例的一种发光二极管封装结构的俯视示意图。图1B是图1A的发光二极管封装结构的仰视示意图。图1C是沿着图1A的线I-I’的剖面示意图。
请参考图1A至图1C，发光二极管封装结构10包括电路结构300、多个发光二极管400以及封装层500。为了方便说明，图1A中的封装层500以透视的方式示出。
电路结构300包括第一绝缘层210、第二绝缘层220、遮光层230、第一导电层310以及第二导电层320。为了方便说明，图1A省略示出了遮光层230。
第一绝缘层210具有多个第一通孔212。第一通孔212的位置及数量可以依照实际需求而进行调整。
第一导电层310位于第一绝缘层210上，且填入第一绝缘层210的第一通孔212中。第一导电层310包括彼此分离的多个部分，且前述多个部分分别填入第一绝缘层210的多个第一通孔212的。举例来说，在本实施例中，第一绝缘层210包括四个第一通孔212，第一导电层310包括分别填入前述第一通孔212的彼此分离的四个部分。在本实施例中，填入第一通孔212的第一导电层310的最底面与第一绝缘层210的底面对齐。
第二绝缘层220位于第一绝缘层210上，且具有多个第二通孔222。第二通孔222的位置及数量可以依照实际需求而进行调整。在本实施例中，第二通孔222重叠于第一通孔212，但本发明不以此为限。在其他实施例中，第二通孔222不重叠于第一通孔212。
第二导电层320位于第二绝缘层220上，且填入第二绝缘层220的第二通孔222中。第二导电层320包括彼此分离的多个部分，且前述多个部分分别填入第二绝缘层220的多个第二通孔222中。举例来说，在本实施例中，第二绝缘层220包括四个第二通孔222，第二导电层320包括分别填入前述第二通孔222的彼此分离的四个部分。在本实施例中，填入第二通孔222的第二导电层320电性连接至第一导电层310。
在一些实施例中，第一绝缘层210与第二绝缘层220的材料包括聚酰亚胺(polyimide，PI)、氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)或其他绝缘材料。
在一些实施例中，第一导电层310以及第二导电层320的材料包括金属、金属氧化物、金属氮化物或其他合适的导电材料。
发光二极管400设置于电路结构300上，且电性连接至电路结构300。在本实施例中，发光二极管400通过导电连接件330而电性连接至第二导电层320，并通过第二导电层320而电性连接至第一导电层310。在本实施例中，发光二极管400通过导电连接件330而以覆晶的方式接合至电路结构300，但本发明不以此为限。在其他实施例中，发光二极管为垂直式发光二极管，且在将发光元件的下电极接合至电路结构300之后，额外形成其他的导线而将发光元件的上电极电性连接电路结构300。
在一些实施例中，导电连接件330包括金属(例如镍、金、铋或前述金属的合金或前述金属的堆叠层)、焊料、导电胶或其他合适的导电材料。
在一些实施例中，单个发光二极管封装结构10中的多个发光二极管400可以包括不同颜色的多个发光二极管。由于单个发光二极管封装结构10包括多个发光二极管400，转移一个发光二极管封装结构10即等同于同时转移多个发光二极管400，借此降低转移发光二极管400的难度。
遮光层230位于第二绝缘层220上，且环绕发光二极管400与电路结构300之间的多个接点(即发光二极管400的电极及/或导电连接件330)，借此保护发光二极管400与电路结构300之间的多个接点。此外遮光层230可以改善不同颗发光二极管400所发出的光线彼此干扰的问题。
封装层500包覆发光二极管400的顶面400t与侧面400s以及电路结构300的侧面300s。在本实施例中，封装层500包覆电路结构300的部分顶面300t。在本实施例中，封装层500包覆第一绝缘层210、第二绝缘层220、遮光层230、第一导电层310、第二导电层320以及发光二极管400。封装层500接触第一绝缘层210的侧面、第二绝缘层220的侧面以及遮光层230的侧面。
在一些实施例中，封装层500的材料包括硅氧树脂、环氧树脂或其他绝缘材料。硅氧树脂例如包括聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)或其他硅氧树脂。环氧树脂例如包括双酚A二缩水甘油醚(diglycidyl ether of bisphenol A，DGEBA)环氧树脂或其他环氧树脂。
在一些实施例中，第一绝缘层210与第二绝缘层220的材料不同于封装层500的材料。举例来说，第一绝缘层210与第二绝缘层220包含耐高温且颜色偏黄的材料，而封装层500包含穿透率高的材料，使发光二极管400发出的光线可以较轻易的穿过封装层500。在一些实施例中，封装层500的穿透率大于第一绝缘层210的穿透率、第二绝缘层220的穿透率以及遮光层230的穿透率。
在本实施例中，封装层500的厚度T1大于电路结构300的厚度T2加上发光二极管400的厚度T3。封装层500从发光二极管封装结构10的顶面连续地延伸至发光二极管封装结构10的底面，且封装层500包覆电路结构300的侧面300s，因此，在执行切割工艺时，可以仅切割封装层500的位置，减少电路结构300在切割工艺中受损的几率。
图2A至图2Q是依照本发明的一实施例的一种发光装置的制造方法的剖面示意图。在此必须说明的是，图2A至图2O的实施例沿用图1A至图1C的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。
请参考图2A至图2H，提供互相分离的多个电路结构300以及位于电路结构300上的多个发光二极管400于载板100之上。首先请参考图2A，提供载板100，并于载板100上形成剥离层110。
请参考图2B，形成互相分离的多个第一绝缘层210于载板100之上。每个第一绝缘层210包含多个第一通孔212(图2B仅示出第一绝缘层210的其中一个第一通孔212)。在本实施例中，第一绝缘层210形成于剥离层110上。图2B显示了形成两个第一绝缘层210，但本发明不以此为限。第一绝缘层210的数量可以依照实际需求而进行调整。
请参考图2C，形成多个第一导电层310于第一绝缘层210上。每个第一导电层310形成于对应的一个第一绝缘层210上。第一导电层310填入对应的第一通孔212中。在一些实施例中，每个第一导电层310包括多个互相分离的部分，前述互相分离的部分各自填入对应的一个第一通孔212中。
请参考图2D，形成互相分离的多个第二绝缘层220于第一绝缘层210上。每个第二绝缘层220形成于对应的一个第一绝缘层210上。每个第二绝缘层220包含多个第二通孔222(图2D仅示出第二绝缘层220的其中一个第二通孔222)。
在本实施例中，第二绝缘层220的侧面与第一绝缘层210的侧面对齐，但本发明不以此为限。在其他实施例中，第二绝缘层220的侧面内缩于第一绝缘层210的侧面。在其他实施例中，第二绝缘层220外扩并包覆第一绝缘层210的侧面。
请参考图2E，形成多个第二导电层320于第二绝缘层220上。每个第二导电层320形成于对应的一个第二绝缘层220上。第二导电层320填入对应的第二通孔222中。在一些实施例中，每个第二导电层320包括多个互相分离的部分，前述互相分离的部分各自填入对应的一个第二通孔222中。
请参考图2F，形成互相分离的多个遮光层230于第二绝缘层220上。每个遮光层230形成于对应的一个第二绝缘层220上。遮光层230具有多个第三通孔232(图2F仅示出遮光层230的其中一个第三通孔232)。第三通孔232暴露出至少部分第二导电层320。在本实施例中，第三通孔232具有上窄下宽的结构，但本发明不以此为限。在其他实施例中，第三通孔232具有上宽下窄的结构，或第三通孔232具有垂直侧壁。
在本实施例中，遮光层230的侧面与第二绝缘层220的侧面对齐，但本发明不以此为限。在其他实施例中，遮光层230的侧面内缩于第二绝缘层220的侧面。在其他实施例中，遮光层230外扩并包覆第二绝缘层220的侧面。
请参考图2G，形成多个导电连接件330于遮光层230上。每个导电连接件330填入对应的第三通孔232中，并电性连接至第二导电层320。
至此，多个彼此分离的电路结构300已形成于载板100之上。
请参考图2H，将多个发光二极管400置于电路结构300上。发光二极管400通过电连接件330而接合至第二导电层320。
请参考图2I，形成封装材料500’于发光二极管400以及电路结构300上。封装材料500’包覆发光二极管400的顶面400t与侧面400s以及电路结构300的顶面300t以及侧面300s。在本实施例中，封装材料500’接触第一绝缘层210的侧面、第二绝缘层220的侧面以及遮光层230的侧面。
在一些实施例中，封装材料500’还填入发光二极管400与电路结构300之间的缝隙(未绘出)，借此进一步固定发光二极管400。
请参考图2J，移除载板100。
请参考图2K，移除剥离层110。在一些实施例中，移除剥离层110的方法包括干蚀刻、湿蚀刻或其他合适的工艺。
请参考图2L，在电路结构300相反于发光二极管400的一侧上形成连接端子600。在本实施例中，连接端子600形成于第一通孔212下方，并连接第一导电层310。在一些实施例中，连接端子600包括金属(例如镍、金、铋或前述金属的合金或前述金属的堆叠层)、焊料、导电胶或其他合适的导电材料。
请参考图2M，将支撑膜700贴于封装材料500’上，其中连接端子600位于电路结构300远离支撑膜700的一侧。在本实施例中，先于电路结构300上形成连接端子600，接着才将支撑膜700贴于封装材料500’上，但本发明不以此为限。在其他实施例中，先将支撑膜700贴于封装材料500’上，接着才于电路结构300上形成连接端子600。在一些实施例中，支撑膜700与封装材料500’之间包括剥离层(未绘出)，但本发明不以此为限。
请参考图2N，沿着多条切割道CL切割封装材料500’以形成互相分离的多个封装层500，并形成多个发光二极管封装结构10。每个发光二极管封装结构10包括对应的电路结构300、多个对应的发光二极管400以及对应的封装层500。切割道CL位于电路结构300之间。切割道CL不重叠于电路结构300。切割道CL的宽度W1小于电路结构300之间的距离W2。
在本实施例中，由于切割工艺只会对封装材料500’进行切割，因此，可以避免电路结构300在切割工艺中受损。
请参考图2O，以探针PB接触电路结构300，借此测试电路结构300上的发光二极管400。在本实施例中，由于连接端子600位于电路结构300远离支撑膜700的一侧，因此，不需要将支撑膜700移除就可以利用探针PB接触连接端子600。
请参考图2P，将发光二极管封装结构10中的至少一者自支撑膜700上取下，并置像素阵列基板20上。在本实施例中，像素阵列基板20包括基板800、绝缘结构910、主动元件920以及连接电极930。
基板800的材质可为玻璃、石英、有机聚合物或不透光/反射材料(例如：导电材料、金属、晶圆、陶瓷或其他可适用的材料)或是其他可适用的材料。若使用导电材料或金属时，则在基板800上覆盖一层绝缘层(未示出)，以避免短路问题。
绝缘结构910可以为单层或多层结构。主动元件920以及连接电极930设置于绝缘结构910中。主动元件920例如为任意形式的薄膜晶体管。连接电极930电性连接至主动元件920。
发光二极管封装结构10通过连接端子600而接合至像素阵列基板20的连接电极930。
请参考图2Q，形成保护层PL于像素阵列基板20上，且保护层PL包覆发光二极管封装结构10的封装层500。至此，发光装置1大致完成。在本实施例中，保护层PL覆盖发光二极管封装结构10的顶面，并填入相邻的发光二极管封装结构10之间的间隙。在一些实施例中，保护层PL还填入发光二极管封装结构10与像素阵列基板20之间的间隙。
图3A至图3B是依照本发明的一实施例的一种发光装置的制造方法的剖面示意图。请参考图3A，形成电路基板300’于载板100之上。在本实施例中，形成电路基板300’于剥离层110上。
电路基板300’包括第一绝缘材料层210’、第二绝缘材料层220’、遮光材料层230’、多个第一导电层310、多个第二导电层320以及多个导电连接件330。第一绝缘材料层210’整面地形成于剥离层110上，且具有多个第一通孔212。第一导电层310形成于第一绝缘材料层210’上，并填入第一通孔212。第二绝缘材料层220’整面地形成于第一绝缘材料层210’以及第一导电层310上，且具有多个第二通孔222。第二导电层320形成于第二绝缘材料层220’上，并填入第二通孔222。遮光材料层230’整面地形成于第二绝缘材料层220’以及第二导电层320上，且具有多个第三通孔232。导电连接件330形成于第三通孔232中。
将发光二极管400置于电路基板300’上。发光二极管400接合至导电连接件330。
请参考图3B，图案化电路基板300’以形成互相分离的电路结构300。在本实施例中，图案化电路基板300’的方法包括干蚀刻、湿蚀刻或其他合适的工艺。在本实施例中，先将发光二极管400置于电路基板300’上，接着才图案化电路基板300’，但本发明不以此为限。在其他实施例中，在图案化电路基板300’之后，将发光二极管400置于电路结构300上。
在提供互相分离的电路结构300以及位于电路结构300上的多个发光二极管400于载板100之上以后，执行如图2I至图2Q所述的工艺，以获得发光装置1。
图4A是依照本发明的一实施例的一种发光二极管封装结构的俯视示意图。图4B是图4A的发光二极管封装结构的仰视示意图。图4C是沿着图4A的线I-I’的剖面示意图。在此必须说明的是，图4A至图4C的实施例沿用图1A至图1C的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。为了方便说明，图4A中的封装层500以透视的方式示出。
图4A至图4C的发光二极管封装结构10A与图1A至图1C的发光二极管封装结构10的主要差异在于：发光二极管封装结构10A的电路结构300A中不包括第二绝缘层以及第二导电层。
请参考图4A至图4C，电路结构300A包括第一绝缘层210、遮光层230以及第一导电层310。为了方便说明，图4A省略示出了遮光层230。
第一绝缘层210具有多个第一通孔212。第一通孔212的位置及数量可以依照实际需求而进行调整。
第一导电层310位于第一绝缘层210上，且填入第一绝缘层210的第一通孔212中。第一导电层310包括彼此分离的多个部分，且前述多个部分分别填入第一绝缘层210的多个第一通孔212。举例来说，在本实施例中，第一绝缘层210包括四个第一通孔212，第一导电层310包括分别填入前述第一通孔212的彼此分离的四个部分。在本实施例中，填入第一通孔212的第一导电层310的最底面与第一绝缘层210的底面对齐。
发光二极管400设置于电路结构300A上，且电性连接至电路结构300A。在本实施例中，发光二极管400通过导电连接件330而电性连接至第一导电层310。在本实施例中，发光二极管400通过导电连接件330而以覆晶的方式接合至电路结构300A，但本发明不以此为限。在其他实施例中，发光二极管为垂直式发光二极管，且在将发光元件的下电极接合至电路结构300A之后，额外形成其他的导线而将发光元件的上电极电性连接电路结构300A。
在一些实施例中，单个发光二极管封装结构10A中的多个发光二极管400可以包括不同颜色的发光二极管。由于单个发光二极管封装结构10A包括多个发光二极管400，转移一个发光二极管封装结构10A即等同于同时转移多个发光二极管400，借此降低转移发光二极管400的难度。
遮光层230位于第一绝缘层210上，且环绕发光二极管400与电路结构300A之间的多个接点(即发光二极管400的电极及/或导电连接件330)，借此保护发光二极管400与电路结构300A之间的多个接点。
封装层500包覆发光二极管400的顶面400t与侧面400s以及电路结构300A的侧面300s。在本实施例中，封装层500包覆电路结构300A的部分顶面300t。在本实施例中，封装层500包覆第一绝缘层210、遮光层230、第一导电层310以及发光二极管400。封装层500接触第一绝缘层210的侧面以及遮光层230的侧面。
在本实施例中，封装层500的厚度T1大于电路结构300A的厚度T2加上发光二极管400的厚度T3。封装层500从发光二极管封装结构10A的顶面连续地延伸至发光二极管封装结构10A的底面，且封装层500包覆电路结构300A的侧面300s，因此，在执行切割工艺时，可以仅切割封装层500的位置，减少电路结构300A在切割工艺中受损的几率。

Claims (19)

1.一种发光装置，包括：
一发光二极管封装结构，包括：
一电路结构；
多个发光二极管，设置于该电路结构上，且电性连接至该电路结构；以及
一封装层，包覆该些发光二极管的顶面与侧面以及该电路结构的侧面。
2.如权利要求1所述的发光装置，还包括：
一像素阵列基板，其中该电路结构接合至该像素阵列基板；以及
一保护层，位于该像素阵列基板上，且包覆该封装层。
3.如权利要求1所述的发光装置，其中该电路结构包括：
一第一绝缘层，具有多个第一通孔；以及
一第一导电层，填入该些第一通孔中，且该第一导电层电性连接该些发光二极管，其中该封装层包覆该第一绝缘层以及该第一导电层。
4.如权利要求3所述的发光装置，其中该封装层接触该第一绝缘层的侧面。
5.如权利要求3所述的发光装置，其中该电路结构还包括：
一第二绝缘层，位于该第一绝缘层上，且具有多个第二通孔；以及
一第二导电层，位于该第二绝缘层上，且填入该些第二通孔中，且该些发光二极管通过该第二导电层而电性连接至该第一导电层。
6.如权利要求5所述的发光装置，其中该封装层的穿透率大于该第一绝缘层的穿透率以及该第二绝缘层的穿透率。
7.如权利要求5所述的发光装置，其中该电路结构还包括：
一遮光层，环绕该些发光二极管与该电路结构之间的多个接点。
8.如权利要求7所述的发光装置，其中该封装层包覆并接触该第一绝缘层的侧面、该第二绝缘层的侧面以及该遮光层的侧面。
9.如权利要求1所述的发光装置，其中该封装层的厚度大于该电路结构的厚度加上该些发光二极管的厚度。
10.一种发光装置的制造方法，包括：
提供互相分离的多个电路结构以及位于该些电路结构上的多个发光二极管于一载板之上；
形成一封装材料于该些发光二极管以及该些电路结构上，其中该封装材料包覆该些发光二极管的顶面与侧面以及该些电路结构的侧面；以及
沿着多条切割道切割该封装材料以形成互相分离的多个封装层，并形成多个发光二极管封装结构，其中各该发光二极管封装结构包括对应的电路结构、多个对应的发光二极管以及对应的封装层，且其中该些切割道位于该些电路结构之间。
11.如权利要求10所述的发光装置的制造方法，还包括：
将该些发光二极管封装结构中的至少一者置一像素阵列基板上，其中该些发光二极管封装结构中的该至少一者的该电路结构接合至该像素阵列基板；以及
形成一保护层于该像素阵列基板上，且包覆该些发光二极管封装结构中的该至少一者的该对应的封装层。
12.如权利要求10所述的发光装置的制造方法，还包括：
将一支撑膜贴于该封装材料上；以及
以一探针电性连接该些电路结构，以测试该些发光二极管。
13.如权利要求10所述的发光装置的制造方法，其中该些切割道的宽度小于该些电路结构之间的距离。
14.如权利要求10所述的发光装置的制造方法，其中该些切割道不重叠于该些电路结构。
15.如权利要求10所述的发光装置的制造方法，其中提供互相分离的该些电路结构以及位于该些电路结构上的该些发光二极管于该载板之上的方法包括：
形成一电路基板于该载板之上；
图案化该电路基板以形成互相分离的该些电路结构；以及
在图案化该电路基板之前将该些发光二极管置于该电路基板上或在图案化该电路基板之后将该些发光二极管置于该些电路结构上。
16.如权利要求10所述的发光装置的制造方法，其中提供互相分离的该些电路结构于该载板之上的方法包括：
形成互相分离的多个第一绝缘层于该载板之上，其中各该第一绝缘层具有多个第一通孔；以及
形成多个第一导电层于该些第一绝缘层上，其中各该第一导电层填入多个对应的第一通孔中。
17.如权利要求16所述的发光装置的制造方法，其中该封装材料接触该些第一绝缘层的侧面。
18.如权利要求16所述的发光装置的制造方法，其中提供互相分离的该些电路结构于该载板之上的方法还包括：
形成互相分离的多个第二绝缘层于该些第一绝缘层上，其中各该第二绝缘层具有多个第二通孔；以及
形成多个第二导电层于该些第二绝缘层上，其中各该第二导电层填入多个对应的第二通孔中。
19.如权利要求18所述的发光装置的制造方法，其中该封装材料接触该些第二绝缘层的侧面。
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