CN1189702A - 发光显示元件和往电布线基片上连接的方法、及制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种发光显示元件。以横置方式放置LED芯片,使PN接合面垂直于单元基片。LED芯片的结晶面的侧面被提高,以留出间隔,或被由紫外线固化型树脂形成的绝缘膜整体覆盖,因此,即使和单元基片上的布线导线接触也不会发生短路等电气现象。往电布线基片上连接时,是通过导电性浆料把厚膜电极和布线导线电连接起来。由于不需要高精度的定位就可以在单元基片上放置多个横置型LED芯片,所以可容易地制造点阵式图像显示单元等。

Description

发光显示元件和往电布线 基片上连接的方法、及制造方法
本发明涉及一种以芯片的PN接合面和基片相垂直的状态被放置在电布线基片上的发光显示元件和往电气布线基片上的连接方法、以及制造方法。
虽然发光二极管(以下简称为“LED”)等发光显示元件也可以单独使用，但是，通常情况下是把多个发光显示元件排列成矩阵状，形成点阵式显示单元而使用的。这样的用途包括列车和出租车等交通工具用显示器、移动电话机的字符显示部及按键的背景照明、控制装置用显示器、或游戏机用显示器等。
往点阵式显示单元等安装LED芯片的典型的现有技术是，把在同PN接合面平行的两个表面上形成有电极的LED芯片的一个电极，通过小片焊接方法直接接合在点阵式显示单元的电布线基片上之后，利用引线焊接方法把芯片表面的另一个电极和电布线基片电气连接起来。在这样的LED芯片安置方法中，只把一个电极放置在电布线基片上，使PN接合面与电布线基片平行，而另一个电极离开电布线基片的表面，所以必须利用引线焊接方法进行电气连接。该安置方法的缺点是，由于必须利用LED芯片之间的间隙作引线接合，所以不可能缩小各芯片之间的间隔，且最小间隔必须为2mm左右，因此，点阵式显示单元不能进行高清晰度显示。
为了解决上述缺点，如图20A、20B、20C所示，开发出利用薄膜电极3、4把LED芯片放置在电布线基片上的结构，其中，LED芯片1的PN接合面2垂直于电布线基片。在本说明书中规定，把使PN接合面与电布线基片平行的上述放置方式称为纵置方式，而把如图20A、20B、20C所示的使PN接合面2与电布线基片垂直的放置方式称为横置方式。在LED芯片1中，在垂直于PN接合面2的方向的两端设有薄膜电极3、4，同形成于作为电布线基片的单元基片5表面上的布线导线6、7电气连接。在进行上述连接时，先用粘接剂8把LED芯片1的侧面固定在单元基片5上，再用焊料9把两侧的薄膜电极3、4分别电气连接在布线导线6、7上。
图20A表示往单元基片5上放置LED芯片1时的放置精度良好的情况。然而，如图20B所示，在向单元基片5放置LED芯片1时的放置精度差的情况下，在LED芯片1的侧面，晶面10是露出的，从而使PN接合面2的侧端部呈裸露状态，所以，有可能通过布线导线6使PN接合面2短路。图20C表示以一个薄膜电极4作为底面纵向放置LED芯片1的状态。由于P层比N层薄，所以PN接合面2设置在靠近薄膜电极3、4中的不作为底面的另一方、例如薄膜电极3的位置上。薄膜电极3的厚度约为十分之几个微米(数千)，是用金(Au)电极等形成的。
例如，在特公昭56-44591、特开昭54-22186、特开昭57-49284、特开平6-177435、特开平6-326365、特开平7-283439、特开平8-172219、特开平9-51122等日本专利中，公开了把LED芯片横向放置在电布线基片上的现有技术。
在特公昭56-44591中，是在电布线基片上的LED芯片放置位置上涂电绝缘性粘接剂，从而用电绝缘性粘接剂固定LED芯片的一个侧面和两个电极的局部。并利用导电性粘接剂或合金焊料把LED芯片的剩余的电极和电布线基片上的布线导线连接起来。LED芯片的PN接合部呈裸露状态。
在特开昭54-22186中，是在电布线基片上涂焊料而形成焊料层。LED芯片的电极是由具有焊料亲和性的金属构成的，并留有透光空间。当在电布线基片上的芯片放置位置上放置LED芯片并加热时，焊料熔化，从而把电布线基片和LED芯片电极之间跨接起来。LED芯片的PN接合部呈裸露状态。
在特开昭57-49284中，是在电布线基片上的电极连接部之间的绝缘基片上涂电绝缘性粘接剂，粘住LED芯片的一个侧面而预固定之后，再用合金焊料把LED芯片的电极和电布线基片上的布线导线连接起来。LED芯片的PN接合部呈裸露状态。
在特开平6-177435中，是在电布线基片上粘附的带子上开设小窗口而确定LED芯片的放置位置，并在LED芯片两侧电极上设置热熔性导电材料，加热熔化导电材料，从而把LED芯片的电极和电布线基片上的布线导线电气连接起来。LED芯片的PN接合部呈裸露状态。
在特开平6-326365中，是在两侧电极和LED芯片的侧面上涂覆电绝缘性涂层。虽然使PN接合面不处于裸露状态，但由于在电极的侧端面上也附着有电绝缘性涂层，所以，同布线导线的电气连接有可能产生障碍。在特开平8-172219中，是使用导电性粘接剂和金属焊料把具有多个PN接合面的多色LED电气连接到电布线基片上。在这些现有技术中，PN接合面的侧端部处于裸露状态，因此，如果向电布线基片放置时的放置精度差，则如上所述，有可能因布线导线而使PN接合面发生短路。
图21A、21B表示特开平7-283439、特开平9-51122中公开的LED芯片的放置方法及形状。如图21A中的剖视图、图21B中的透视图所示的LED芯片11的结构是，同其它结晶部分相比，包含PN接合面周围的侧面的一部分向里缩进而成为凹部，并形成有绝缘膜12。在同PN接合面平行的薄膜电极的另外两侧分别形成厚膜电极13、14，用导电性浆料16、17分别连接在形成于单元基片5上的布线导线6、7上。导电性浆料16、17具有热固性。
图22A、22B、22C表示在单元布线基片5上放置如图21A、21B所示类型的LED芯片11的状态。图22A表示LED芯片11的放置精度高的情况，图22B表示LED芯片11的放置精度低的情况。即使放置精度差，由于在PN接合面周围设有绝缘膜12，所以，难以产生短路和泄漏等电气问题。图22C表示在单元基片5上安装多个LED芯片11的状态。通过导电性浆料16、17把多个LED芯片11固定在单元基片5上之后，再放置在由加热器20加热的下模板21上，然后用上模板22从上方经橡胶层23按压各LED芯片11。从而，使各LED芯片11的厚膜电极13、14与单元基片5上的布线导线6、7紧密接触，并使附着在布线导线6、7上的导电性浆料16、17固化。其结果，在厚膜电极13、14和布线导线6、7保持电气连接的状态下，通过导电性浆料16、17把LED芯片11固定在单元基片5上。
图23表示制造如图22A、22B、22C所示的、在侧面上具有局部绝缘膜12的LED芯片11的工序。步骤S1表示的是，利用扩散等工艺在基片上形成P层31和N层32，在其边界上形成PN接合面2，并分别在一个表面上形成电极层33而在另一个表面上形成电极层4。在形成电极层33、4时，蒸镀金(Au)和铍金(AuBe)等金属。在步骤S2，通过光刻工艺制造设置在P层31一侧的P电极。在步骤S3，在形成于晶片30的一侧表面整体上的电极层33上形成抗蚀剂层34，通过玻璃掩膜进行曝光之后，用显影液和清洗液进行处理，进行P电极的光刻，分别留下端子电极3除去电极层33。在步骤S4，重新在端子电极3上涂覆抗蚀剂层35，并进行光刻以使得剩余部分保护端子电极3的周边。在步骤S5，进行从晶片30的一个表面侧切削端子电极3之间的半切割。在晶片30的另一个表面侧贴有粘附片。从一个表面侧切入的刀片不完全分离整体，切割后使残留部分的厚度为例如110μm。接着，从晶片30的另一个表面取下粘附片，用硫酸(H2SO4)和过氧化氢(H2O2)等的混合液进行蚀刻。
在步骤S6，剥离保护用的抗蚀剂。为了剥离抗蚀剂，使用OMR剥离液。在步骤S7，涂覆混合了环氧和丙烯的树脂，使得在形成于步骤S5的半切割过程中的切入部形成树脂层37。在步骤S8，在晶片30的两个表面形成银浆电极38，在步骤S9，按单个LED芯片11进行全切割。在进行全切割时，把晶片30的另一个表面粘贴在粘附片上，然后用刀片进行将各LED芯片11完全分离的全切割。
由于如图20A、20B、20C和图21A、21B所示的LED芯片1、11的侧面作为晶面10而全部或部分露在外面，所以，如果在向单元基片5等放置LED芯片时发生芯片放置偏差，则有可能使作为晶面10而露在外面的部分同单元基片5上的布线导线6、7等接触。当发生这样的接触时，在有助于LED芯片1、11发光的“PN接合面2”不流过电流，所以，产生芯片亮度低和芯片不亮的问题。如图21A、21B所示，即使是用绝缘膜12盖住PN接合面2周围的LED芯片11，如果超出芯片放置位置的偏差界限，由于晶面10的露出部分与单元基片5上的布线导线6、7等接触，所以和图20A、20B、20C中的LED芯片1一样，会产生芯片亮度低和不亮的问题，若考虑芯片放置精度的离散，则不能说是完善的芯片结构。
本发明目的在于提供一种发光显示元件和往电布线基片上连接的方法、以及制造方法，该发光显示元件被放置成PN接合面同基片相垂直的状态，发光显示元件的结晶侧面不会因放置位置的偏差而同所不期望的其它部分接触，且不会发生发光亮度低和不亮的问题。
本发明的一种发光显示元件，是用晶片状半导体材料制成的，放置后PN接合面和电布线基片相垂直，并把在同PN接合面相垂直的方向的两端形成的端子电极和保持间隔而设置于电布线基片上的连接电极接合起来，而且，在端子电极之间，一个侧面朝向所述电布线基片，且至少在所述侧面的整个表面上形成电绝缘覆膜。
在本发明中，发光显示元件被放置成PN接合面和电布线基片相垂直的状态，在该发光显示元件的、同PN接合面相垂直的方向的两端，分别形成端子电极。具有间隔地在电布线基片上设有连接电极，并使端子电极电分别与其接合。在发光显示元件的端子电极之间的一个侧面上，与电布线基片相对地至少在该侧面的整个表面上形成电绝缘覆膜，因此，即使往电布线基片上放置时的放置精度差或位置偏差较大，也不用担心PN接合面的侧端部会和导线等其它部分接触，从而，可防止亮度低和不亮等问题。
如上所述，根据本发明，由于在半导体显示元件的侧面中的、被设置时同电布线基片相对的侧面上形成电绝缘覆膜，因此，即使放置位置发生偏差，晶面也不会和布线导线等接触，所以能够防止起因PN接合面的短路等引起的亮度低的和不亮等的问题的产生。即使往基片上放置时的放置位置的精度差，也能够较好地进行电气连接，所以没有必要提高发光显示元件芯片的芯片焊接装置等的放置精度，而能够以低成本装置快速地放置芯片。并且，暂时放置发光显示元件的芯片之后，不必进行去掉后再安装新的发光显示元件芯片的恢复操作，所以能高效地制造必须安装多个发光显示元件的图像显示单元等。
而且，在本发明中，所述电绝缘覆膜最好由紫外线固化型树脂形成。
在本发明中，由于用紫外线固化型树脂形成电绝缘覆膜，所以，可通过选择性地照射紫外线而有效地形成电绝缘覆膜。由于使用紫外线固化型树脂，所以可容易地选择固化部分和非固化部分，又由于不序加热，所以可容易地形成绝缘性覆膜。
根据本发明，由于形成于发光显示元件侧面的电绝缘覆膜，是由紫外线固化型树脂形成的，所以可容易地形成覆盖发光显示元件侧面的覆膜。
而且，在本发明中，所述电绝缘覆膜对于从所述PN接合面射出的光来说最好是透明的，并且最好是从包含环氧树脂和酚醛树脂的有机材料、或是包含氧化硅和氧化铝的无机材料中选择的物质。
在本发明中，把覆盖PN接合面的侧端部的电绝缘覆膜做成透明的，因此，可使在PN接合面产生的光直接射出。
根据本发明，通过把电绝缘覆膜做成透明的，不会使产生于PN接合面的光的波长发生变化或强度变弱，而保持原样地射出。
再者，在本发明中，所述半导体材料最好是从III-V族化合物半导体、II-VI族化合物半导体或者碳化硅中选择的物质。
在本发明中，使用了从含可见光产生物质较多的化合物半导体中选择的半导体材料，所以能获得发光效率高的发光显示元件。
根据本发明，由于从含可见光产生物质较多的化合物半导体中选择半导体材料而形成发光显示元件，所以能获得发光效率高的发光显示元件。
此外，在本发明中，所述端子电极最好是通过金属薄膜和导电焊料或导电树脂粘接剂的组合而形成。
在本发明中，用导电焊料或导电树脂粘接剂，使发光显示元件的P型及N型半导体层端面上的电极和金属薄膜之间导通，所以，可用金属薄膜进行同外部的电气连接。
根据本发明，可用导电焊料或导电树脂粘接剂和金属薄膜，把发光显示元件的P型及N型半导体层端面的电极和外部之间电气连接起来。
另外，在本发明中，所述端子电极最好是通过金属薄膜和各向异性导电树脂粘接剂的组合而形成。
在本发明中，可使用各向异性导电树脂粘接剂使发光显示元件的P型及N型半导体层端面的电极和金属薄膜之间导通，并用金属薄膜进行同外部的电气连接。
根据本发明，可用各向异性导电树脂粘接剂和金属薄膜，使发光显示元件的P型及N型半导体层端面的电极和外部之间电气连接。
此外，在本发明中，所述端子电极最好是形成于同所述PN接合面相垂直的方向的两端，其表面和所述电布线基片的表面相垂直。
在本发明中，由于端子电极的侧端面与电布线基片的表面平行，所以可扩大端子电极和电布线基片上的接触电极之间的接触面积。若端子电极的侧端面和接触电极不平行，则接触部成线状，接触面积变小。若扩大接触面积，则易实现导通，并减小电阻值。
根据本发明，能够扩大发光显示元件的端子电极和电布线基片上接触电极之间的接触面积，易实现导通，并能减小电阻值。
而且，在本发明中，最好在形成所述端子电极时至少在局部留出透光空间。
在本发明中，虽然端子电极不具有透光性，但是，不是形成在整个表面上，而至少在局部留有透光空间。通过透光空间，能够取出从半导体晶体发出的光，所以，可提高发光强度。
根据本发明，由于形成端子电极时至少在局部留出透光空间，所以能取出从半导体晶体发出的光，可提高发光强度。
再者，在本发明中，最好在与所述布线基片相对的侧面形成台阶，使PN接合面的侧端部所处位置比端子电极的侧端面还要靠里侧。
在本发明，由于在与电布线基片相对的发光显示元件的侧面形成台阶，所以，当把发光显示元件放置在电布线基片上时，可在电布线基片上的连接电极和PN接合面的侧端部之间留出空间。这样，即使放置精度差，也能防止PN接合面和连接电极之间的短路。
根据本发明，利用在发光显示元件的侧面形成的台阶，即使向电布线基片上放置发光显示元件时的放置精度较差，也能防止PN接合面和连接电极之间的短路。
另外，在本发明中，所述电绝缘覆膜最好是形成于形成有所述台阶的侧面，使表面与两端的所述端子电极的侧端面位于同一平面。
在本发明中，当把发光显示元件放置在电布线基片上的时候，电绝缘覆膜的表面和端子电极的侧面位于同一平面，至少使电绝缘覆膜不向外超出端子电极的侧端部，所以，可使端子电极和接触电极可靠地接触而导通。
根据本发明，由于电绝缘覆膜的表面和端子电极的侧端部位于同一平面，所以，可使端子电极和接触电极可靠地导通。
本发明涉及的另一种发光显示元件，是用晶片状半导体材料制成的，放置后PN接合面和电布线基片相垂直，并把在同PN接合面相垂直的方向的两端形成的端子电极和保持间隔而设置于电布线基片上的连接电极接合起来，而且，在朝向电布线基片的侧面形成台阶，使PN接合面的侧端部所处位置比端子电极的侧端面还要靠里侧。
在本发明中，由于在与电布线基片相对的发光显示元件的侧面上形成台阶，所以，在电布线基片上放置发光显示元件的时候，可在电布线基片上的连接电极和PN接合面的侧端部之间留有间隔。这样，即使放置精度差，也能防止PN接合面和接触电极之间的短路。
根据本发明，利用形成在发光显示元件侧面的台阶，即使在电布线基片上放置发光器件时的精度较差，也能防止PN接合面和接触电极短路。
而且，在本发明中，最好在形成有所述台阶的侧面形成电绝缘覆膜，使表面和两端的所述端子电极的侧端面位于同一平面。
在本发明中，当把发光显示元件放置在电布线基片上的时候，电绝缘覆膜的表面和端子电极的侧端面位于同一平面，至少使电绝缘覆膜不向外超出端子电极的侧端部，所以，可使端子电极和接触电极可靠地接触而导通。
根据本发明，由于电绝缘覆膜的表面和端子电极的侧端面位于同一平面，所以，可使端子电极和接触电极可靠地导通。
本发明涉及的一种往电布线基片上连接发光显示元件的方法，使用各向异性导电树脂粘接剂把所述发光显示元件的端子电极连接在所述电布线基片的连接电极上，其中，所述发光显示元件是用晶片状半导体材料制成的，放置后PN接合面和电布线基片相垂直；在同PN接合面相垂直的方向的两端形成的端子电极被接合在保持间隔而设置于电布线基片上的连接电极上；在端子电极之间，一个侧面朝向所述电布线基片，且至少在所述侧面的整个表面上形成电绝缘覆膜，或是形成台阶以使PN接合面的侧端部所处位置比端子电极的侧端面还要靠里侧。
根据本发明，在电布线基片的连接电极上涂各向异性导电性树脂粘接剂，在其上接合发光显示元件的端子电极时，进行加热和加压。各向异性导电树脂粘接剂只是在发光显示元件端子电极侧端面和电布线基片的连接电极之间导通，由于其它部分不导通，所以可避免PN接合面间的短路，使连接可靠。
根据本发明，各向异性导电树脂粘接剂只是在发光显示元件端子电极侧端面和电布线基片的连接电极之间导通，由于其它部分不导通，所以可避免PN接合面间的短路，使连接可靠。
此外，在本发明中，最好是使用各向异性导电树脂粘接剂连接在所述电布线基片的连接电极上，所述各向异性导电树脂粘接剂中作为导电成分只含有最大粒径小于所述台阶的粒子。
在本发明中，作为各向异性导电树脂中的导电成分的粒子，即使被夹在PN接合面的侧端部附近，由于粒子的最大直径比台阶小，所以不会使PN接合面之间短路，能够可靠地使端子电极和连接电极之间电气连接。
根据本发明，作为各向异性导电树脂中的导电成分的粒子，即使被夹在PN接合面的侧端部附近，由于粒子的最大直径比台阶小，所以不会使PN接合面之间短路，能可靠地使端子电极和连接电极间电气连接。
再者，在本发明中，最好是使用导电焊料或导电树脂粘接剂，把所述发光显示元件的端子电极连接在所述电布线基片的连接电极上。
在本发明中，把发光显示元件的端子电极预固定在电布线基片的连接电极上，然后用导电焊料或具有导电性的一种树脂粘接剂进行电气连接。具有导电性的焊料和树脂粘接剂同各向异性导电树脂粘接剂等比较价格低廉，可降低把发光显示元件安装在电布线基片上时所需成本。
根据本发明，使用导电焊料或具有导电性的一种树脂粘接剂，使电布线基片的连接电极和发光显示元件的端子电极电气连接，同使用各向异性导电树脂粘接剂等的情况相比，可降低成本。
另外，本发明提供一种发光显示元件的制造方法，放置后的发光显示元件的PN接合面和电布线基片相垂直，在同PN接合面相垂直的方向的两端形成的端子电极，被接合在保持间隔而设置于电布线基片上的连接电极上，所述制造方法包括：晶片制造步骤，在半导体晶片内部形成同表面平行的PN接合面，在一个表面上形成各发光显示元件的各自的端子电极，在另一个表面的整个表面上形成电极层；元件间隔扩大步骤，把所述半导体晶片的另一个表面粘贴在粘贴片上，然后在各发光显示元件之间切割半导体晶片而分离成单个的发光显示元件的芯片，并拉伸粘贴片而扩大发光显示元件芯片之间的间隔；绝缘步骤，从所述一个表面侧，在所述发光显示元件芯片之间的间隙中涂覆电绝缘用树脂，并将其固化；去除绝缘步骤，从所述一个表面侧的端子电极表面，去除被固化的电绝缘用树脂而露出端子电极表面；电极形成步骤，从所述一个表面侧涂覆导电性浆料，并剥离所述另一个表面侧的粘贴片而涂覆导电性浆料，再热固化涂覆在两个表面上的导电性浆料，从而形成膜电极；分离发光显示元件芯片的步骤，在所述各发光显示元件芯片之间，以能留下所述被固化的电绝缘用树脂的方式进行切割，从而，对在侧面的整个表面上具有电绝缘用树脂层的发光显示元件芯片进行分离。
在本发明中，在元件间隔扩大步骤中，把在晶片制造步骤中制造的半导体晶片粘贴到粘贴片上后分离成单个的发光显示元件的芯片，然后拉伸粘贴片，扩大发光显示芯片之间的间隔之后，在绝缘步骤中涂覆电绝缘用树脂并使其固化，所以，能够在发光显示元件的芯片之间留有足够间隔的状态下形成绝缘覆膜。由于芯片之间具有足够的间隔，所以能形成较厚的绝缘覆膜，在芯片分离步骤中切割时，能够在发光显示元件芯片的周围留下绝缘覆膜。
根据本发明，在把半导体晶片分离成单个的发光显示元件的芯片并扩大芯片间的间隔之后，涂覆电绝缘用的树脂并进行固化，所以，在切削分离被固化的电绝缘用树脂后，能够在发光显示元件侧面上充分留下被固化的绝缘用树脂层。
而且，在本发明中，在所述绝缘步骤中涂覆的电绝缘用树脂最好是紫外线固化型。
在本发明中，由于把紫外线固化型树脂作为绝缘用树脂使用，所以用紫外线只照射要固化的部分，并能够容易地除去未固化部分。
根据本发明，由于把紫外线固化型树脂作为绝缘用树脂使用，所以，通过有选择地照射紫外线，可很容易地选择要固化部分作为电绝缘用覆膜。
此外，在本发明的所述绝缘步骤中，最好使用刮板涂覆所述电绝缘用树脂。
在本发明中，由于使用刮板涂覆所述电绝缘用树脂，所以能以必要厚度进行均匀涂覆。
根据本发明，由于使用刮板涂覆所述电绝缘用树脂，所以能准确地控制涂覆厚度，而有效地形成电绝缘用覆膜。
另外，在本发明的所述电极形成步骤中，最好使用刮板涂覆所述导电性浆料。
在本发明中，由于使用刮板涂覆所述导电性浆料，所以，能够在半导体显示器件上均匀地涂覆成为厚膜电极的导电性浆料。
根据本发明，由于使用刮板涂覆所述导电性浆料，所以，能容易地调整在发光显示元件的两侧形成的厚膜电极的厚度。
通过下述的详细说明和附图，会更清楚地了解本发明的上述目的和其它目的、特点、以及优点。
附图的简要说明：
图1A是表示本发明的一个实施例涉及的LED芯片41的安装状态的剖视图；
图1B是表示图1A的LED芯片41外观形状的透视图；
图2是表示在制造图1A和图1B中的LED芯片41的工序中作为LED晶片60而准备的状态的简化剖视图；
图3是表示把图2中的LED晶片60粘贴在粘贴片61上的状态的剖视图；
图4是表示对在图3中粘在粘贴片61上的LED晶片60进行切割分离的状态的剖视图；
图5是表示在图4中使粘贴片61延伸而扩大LED芯片41之间间隔的状态的剖视图；
图6A是表示涂覆绝缘用树脂的工序中就要涂覆时的状态的简化剖视图；
图6B是表示涂覆绝缘用树脂的工序中正在进行涂覆时的状态的简化剖视图；
图7A是表示对绝缘用树脂进行选择性曝光而进行固化的工序的简化剖视图；
图7B是表示在固化绝缘用树脂之后去除未固化部分的工序的简化剖视图；
图8A是表示涂覆银浆的工序中就要涂覆时的状态的简化剖视图；
图8B是表示涂覆银浆的工序中在一个表面上涂覆时的状态的简化剖视图；
图8C是表示涂覆银浆的工序中在另一个表面上涂覆时的状态的简化剖视图；
图9是表示最终分离LED芯片41的切块工序的简化剖视图；
图10是表示以横置方式在单元基片45上放置切割后的LED芯片41的状态的简化剖视图；
图11A是表示如图6A、图6B所示的绝缘用树脂的涂覆工序中放置了工件的状态的剖视图；
图11B是表示如图6A、图6B所示的绝缘用树脂的涂覆工序中在工件上放置掩膜时的状态的剖视图；
图11C是表示如图6A、图6B所示的绝缘用树脂的涂覆工序中从掩膜上涂覆UV树脂时的状态的剖视图；
图11D是表示如图6A、图6B所示的绝缘用树脂的涂覆工序中除去掩膜的时状态的剖视图；
图12是表示本发明的另一实施例涉及的LED芯片81的安装状态的剖视图；
图13是表示本发明的又一实施例涉及的LED芯片91的安装状态的剖视图；
图14是表示用各向异性导电树脂粘接剂94、95连接图13中的LED芯片91时的状态的剖视图；
图15是表示在图14中端子电极92和布线导线46之间的间隙附近状态的示意性剖视图；
图16、17、18是分别表示本发明其它实施例涉及的LED芯片96、101、111的大致结构的剖视图；
图19是表示本发明再一个实施例涉及的LED芯片121的大致结构的侧视图；
图20A是表示现有LED1芯片的安装状态的剖视图；
图20B是表示在现有LED1芯片的安装状态下放置精度差的情况的剖视图；
图20C是表示现有LED1芯片外形的透视图；
图21A是表示在现有LED芯片11的侧面的局部形成有绝缘膜时的安装状态的剖视图；
图21B是表示在现有的LED芯片11的侧面的局部形成有绝缘膜时外形的透视图；
图22A是表示图21中的LED芯片11的安装状态的剖视图；
图22B是表示安装图21中的LED芯片11时的位置偏差的影响的剖视图；
图22C是表示安装通过压接加热而形成的LED芯片11的过程的简化剖视图；
图23是表示图21中的LED芯片11的制造工序的工艺流程图。
下面，参照附图详细说明本发明的优选实施例。
图1A和图1B表示把本发明的一个实施例涉及的LED芯片41放置在基片上时的安装状态和外表形状。图1A表示以PN接合面42垂直于基片的横置方式放置在基片上的安装状态。在同LED芯片41的PN接合面42相垂直的方向的两侧，分别形成作为P极和N极的薄膜电极43、44。LED芯片41被放置在单元基片45上，并使PN接合面42垂直于基片。在单元基片45上设有作为电气连接用的连接电极的布线导线46、47。
LED芯片41侧面的晶面50被整体成形的无色透明或有色透明的绝缘膜52所覆盖。所形成的绝缘膜52作为绝缘性覆膜，从离PN接合面42较近的表面向外延伸。在该表面上形成比LED芯片41的端面小的薄膜电极43。在另一个表面上形成的薄膜电极44覆盖LED芯片41的整个端面。在各薄膜电极43、44两侧分别形成厚膜电极53、54作为端子电极。对例如东芝株式会社制造的CT 225K等银浆进行热固化而形成厚膜电极53、54。图1B表示LED芯片41立起时的外形。
如图1A所示，本实施例的LED芯片41的侧面全部被绝缘膜52所覆盖，从而使晶面50不露在外面，因此，即使在往单元基片45上安装时放置位置产生偏差，只要通过导电性浆料56、57维持布线导线46、47和厚膜电极53、54之间的电气连接，就不会产生LED芯片41亮度低和不亮的情况。
图2～图5，图6A、6B，图7A、7B，图、8A、8B、8C、图9和图10表示制造图1A、图1B所示的LED芯片41的工艺流程。首先，如图2所示，准备例如厚度为250μm的LED晶片60。在LED晶片内部，在N型基片上使N层外延生长，然后在这上面形成使P层外延生长的PN接合面，在一个表面上同各发光显示元件的个数相对应地形成薄膜电极43，并在另一个表面的整个表面上形成薄膜电极44。用厚度大约为0.2μm的金和银等金属膜形成这些薄膜电极43、44。
此外，使用例如磷化镓(GaP)和砷化镓(GaAs)等III-V族化合物半导体作为LED晶片60的材料。形成LED芯片60的半导体材料，不仅仅是III-V族化合物半导体，而且，最好是从II-VI族化合物半导体或碳化硅(SiC)等化合物半导体等中选择的物质。其原因是，在这些化合物半导体中所含的发光物质多，还可以通过改变物质来改变发光颜色。绝缘膜52的形成材料是从环氧系列树脂和酚醛系列树脂等的有机材料、以及氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)等的无机材料中选择的电绝缘物质，而且，最好是使从PN接合面42射出的出射光透过的透明物质。这是为了不降低光的利用率。
如图3所示，在另一个表面把LED晶片60贴在粘贴片61上。粘贴片61是聚乙烯制薄膜，粘贴力大约为150g/25mm。然后，如图4所示，把粘贴在粘贴片61上的LED芯片60全切割成单个的LED芯片41。切块装置的刀片厚度大约为40μm，因切割时的振动等原因使切缝宽度成为50μm。切割间距为300μm，切割后的LED芯片41的宽度为250μm。接着，如图5所示，拉伸粘贴片61，把LED芯片41之间的间隔扩大到100μm。
图6A、6B、6C表示扩大LED芯片41之间的间隔之后涂覆紫外线固化型UV树脂62时的状态。在图6A所示的涂覆之前，把UV树脂62暂时堆在粘贴片61上，然后，如图6B所示，使涂覆机的刮板63同粘贴片61的表面平行地移动而进行涂覆，从而在LED芯片41的薄膜电极43表面涂上厚度为10μm左右的UV树脂62。作为UV树脂62，可使用如住友金属矿山株式会社制造的UV-80D。图7A、7B表示利用光掩模64且选择性地照射紫外光65而对涂覆的UV树脂62进行固化的状态。为了使各LED芯片41的上面不被固化，用光掩膜64盖住UV树脂62，只是固化LED芯片41之间的部位。当照射紫外光65的时候，只有作为绝缘用树脂的UV树脂62的、被紫外光65照射的部分被固化，没被紫外光65照射的部分保持原来的液态。
图7B表示用丙酮之类的有机物除去未固化的UV树脂62而把固化的UV树脂62作为绝缘膜52留下的状态。在用丙酮洗掉未固化的UV树脂62的部分，重新露出薄膜电极43。
图8A、8B、8C表示在露出的薄膜电极43上涂覆银浆的工序。如图8A所示，把银浆66堆在粘贴片61上，然后，如图8B所示，使涂覆机的刮板63同粘贴片61的表面相平行地移动，从而涂覆50μm厚的银浆66。如图8C所示，还要在除去粘贴片61的另一表面上涂覆银浆。可通过调整涂覆机刮板63的高度来控制现在为50μm的涂覆厚度。在两侧涂银浆66之后，通过在例如150℃下加热2小时而进行固化，可得到厚膜电极53、54。
图9表示用切块装置对各LED芯片41之间的绝缘膜52和厚膜电极53、54进行全切割时的状态。在用切块装置进行全切割之前，把粘贴片67再粘贴在另一侧表面上。当用切块装置以50μm的切割宽度进行切割时，以各LED芯片41上以形成着25μm厚绝缘膜25的状态切割出LED芯片41。这样的切割结果，芯片尺寸为0.30mm×0.30mm。
图10表示把在图9中完成的LED芯片41安装在芯片放置用单元基片45上的状态。在布线导线46、47上附着热固型导电性浆料56、57，在该导电性浆料56、57上放置LED芯片41。放置芯片后，通过对作为导电树脂粘接剂的导电性浆料56、57进行热固化，使LED芯片41被固定在单元基片45上。
在本实施例中，如图4所示地进行全切割之后，再如图6A、6B和图7A、7B所示地把UV树脂62涂覆在LED芯片41之间，所以，可用绝缘膜52覆盖LED芯片41的整个侧面。在图23所示的现有LED芯片的制造方法中，在如步骤S5所示地进行半切割之后，如步骤S7所示地形成绝缘膜，因此，不能在LED芯片11的整个侧面形成绝缘膜12。其原因是，如果在步骤S5中进行全切割，则LED芯片11会散乱。在本实施例中，如图3所示，由于在LED晶片60上预先贴有粘贴片61，所以在图4中可对LED芯片60进行全切割。
而且，在本实施例中，如图5所示地进行全切割之后扩大芯片之间的间距。在图9所示的全切割过程中，相邻的LED芯片41之间所必要的宽度虽然是100μm，但是在图4的切割中的距离为50μm。通过进行图5所示的扩大，使LED芯片41之间的距离扩大到50～100μm。反之，在本实施例的制造工序中，由于能够进行扩大，所以，从图4和图6A的比较可知，能够使切割宽度变窄，并能有效地使用LED晶片60。当能够区别LED芯片41的安装方向时，还能够只在同单元基片45接触的侧面形成绝缘膜52，或是在整个表面体成形之后除去其它部分。
图11A、11B、11C、11D进一步详细表示图6A、6B所示的绝缘树脂的涂覆工序。如图11A所示，把处于图6A所示状态的工件70安置在涂覆机的基座71上。接着，如图11B所示，把具有比工件70表面略小的开口部的掩模72放置在工件70上，并在掩模72上堆放UV树脂62。调整刮板63的刃端高度，将从基座71表面的高度调整为x，如图11C所示，然后，同基座71表面平行地移动刮板63。这样，可以在工件70上均匀地涂覆UV树脂62。如图11D所示，如果从工件70的表面去除去掩模72，则能够在工件70的表面涂覆踞基座71表面的高度为x的UV树脂62。可按同样方法涂覆图8A、8B、8C所示的银浆66。
图12表示在本发明的另一实施例的LED芯片81中，使用焊锡等导电性焊料84、85把位于PN接合面42两侧的电极82、83和布线导线46、47的电气连接的状态。即使在用焊锡等进行接合的情况下，如果形成绝缘膜52，也能避免发生短路等现象。导电焊料84、85和图1A、图1B中的导电性浆料56、57等导电树脂粘接剂，价格比后述的各向异性导电树脂粘接剂低，所以，能够以低成本安装并电气连接到LED芯片41、81的单元基片45上。
图13表示本发明的又一个实施例，形成的LED芯片91的端子电极92、93大于LED芯片91本身的截面，当将其放置在单元基片45上时，在单元基片45表面和PN接合面42之间设置台阶，以产生高度为D的空间。在放置于单元基片45上的状态下，PN接合面42的下端所处的位置高于端子电极92、93的下端。若在PN接合面42的侧端和单元基片45之间、即晶面50和单元基片45之间有这样的空间，则PN接合面42之间不会与单元基片45上的布线导线等接触而发生短路，能保持良好的绝缘状态。
图14表示利用各向异性导电树脂粘接剂94、95把图13所示的LED芯片91和布线导线46、47电气连接起来的状态。在单元基片45的布线导线46、47上涂覆好未固化的各向异性导电树脂粘接剂94、95并放置LED芯片91之后，进行加压加热。例如，施加的压力为2～20Kgf/cm2。例如，各向异性导电树脂粘接剂94、95可使用日本的ハイソ-ル公司制造的商品“モ-フイットTG-9000R”及其同类产品。该各向异性导电树脂粘接剂94、95是在液态透光环氧树脂掺入几～几十wt％的导电颗粒而构成的。导电颗粒的粒径约小于10μm。
图15表示在图14中加压后的效果，示意性地表示端子电极92和布线导线46之间的间隙附近的各向异性导电树脂粘接剂94的内部。如果不加压，作为导电成分而包含在各向世性导电树脂粘接剂94中的金属等导电材料粒子96会以分散状态存在。由于树脂本身是电绝缘性的，所以，当粒子97分散时不会表现出导电性。在被加压的部分，粒子96之间、以及粒子96和端子电极92的侧面或布线导线46相接触，而表现出导电性。由于压力仅施加在端子电极92的侧面和布线导线46的表面之间，所以其它部分的各向异性导电树脂粘接剂94仍然保持电绝缘性。其它端子电极93和布线导线47一侧也是相同的。若加热使树脂固化，则能够在单元基片45上固定LED芯片91而牢靠地安装。
此外，粒子96的粒径d最好小于LED芯片91的晶面50和单元基片45表面之间的间隔D。这样，即使粒子96侵入到PN接合面42附近，也不会使PN接合面42之间短路，从而保持PN接合面42的良好的电绝缘性。而且，在图12～15所示的实施例中，不论端子电极82、83、92、93是图1A、1B中的厚膜电极53、54，还是图2中的薄膜电极43、44，都同样地可以进行连接。
图16表示本发明的又一个实施例涉及的LED芯片97。LED芯片97是在图13～15所示的实施例涉及的LED芯片91的晶面50表面覆盖绝缘膜52而形成的。以此，可进一步确保PN接合面42的电绝缘性。绝缘膜52的表面和端子电极92、93的侧端面处于同一平面，所以，形成绝缘膜52的电绝缘覆膜至少不应超出端子电极92、93的侧端面，当把LED芯片97放置在单元基片45上时，可使布线导线46、47和端子电极92、93直接接触。
图17表示本发明的再一个实施例涉及的LED芯片101，其中的端子电极102、103是由金属薄膜104、105和导电焊料或导电树脂粘接剂106、107形成的。以晶片状态形成的金属薄膜电极43、44和金属薄膜104、105，可用导电焊料或导电树脂粘接剂106、107连接，其成本低于使用各向异性导电树脂粘接剂时的成本。
图18表示本发明的又一个实施例涉及的LED芯片111，用金属薄膜104、105和各向异性导电树脂粘接剂116、117形成端子电极112、113。使用各向异性导电树脂粘接剂116、117牢固地连接以晶片状态形成的金属薄膜电极43、44和金属薄膜104、105。
图19表示本发明的又一个实施例涉及的LED芯片121，至少一个端子电极122留出了透光空间123。在本实施例中，不是在同PN接合面平行的整个晶面上形成端子电极122，而是只形成于局部。未形成有端子电极122的部分成为透光空间123，露出半导体结晶。利用来自透光空间123的发光，可提高LED芯片121的光输出强度。例如和特开昭54-22186所示的现有技术相同地，透光空间123可使用各种形状。
此外，在各实施例中，最好使厚膜电极53、54和端子电极82、83、92、93、102、103、112、113、122的表面同单元基片45等的电布线基片的表面相垂直。其原因在于，由于厚膜电极53、54和端子电极82、83、92、93、102、103、112、113、122等的侧端面是同表面相垂直地切割而形成的，因此，该侧端面同布线导线46、47等的布线导线是平行的。如果侧端面和导线不平行，则不能面接触而只能线接触，使接触面积变小。当接触面积大的时候，易于获得导通，可减小电阻。
本发明在不脱离其精神或主要特征的情况下，可以具有其它各种实施方式。因此，上述实施例只不过是例示而已，本发明的范围是权利要求中所述的内容，而不为说明书所限。
还有，属于权利要求的等同范围的变形和变更，都属于本发明范围。

Claims (19)

1.一种发光显示元件，是用晶片状半导体材料制成的，放置后PN接合面和电布线基片相垂直，并且，把在同PN接合面相垂直的方向的两端形成的端子电极和保持间隔而设置于电布线基片上的连接电极接合起来，其特征在于，在端子电极之间，一个侧面朝向所述电布线基片，且至少在所述侧面的整个表面上形成电绝缘覆膜。
2.根据权利要求1的发光显示元件，其特征在于，所述电绝缘覆膜是由紫外线固化型树脂形成的。
3.根据权利要求1的发光显示元件，其特征在于，所述电绝缘覆膜对于从所述PN接合面射出的光来说是透明的，并且是从包含环氧树脂和酚醛树脂的有机材料、或是包含氧化硅和氧化铝的无机材料中选择的物质。
4.根据权利要求1的发光显示元件，其特征在于，所述半导体材料是从III-V族化合物半导体、II-VI族化合物半导体或者碳化硅中选择的物质。
5.根据权利要求1的发光显示元件，其特征在于，所述端子电极是通过金属薄膜和导电焊料或导电树脂粘接剂的组合而形成的。
6.根据权利要求1的发光显示元件，其特征在于，所述端子电极是通过金属薄膜和各向异性导电树脂粘接剂的组合而形成的。
7.根据权利要求1的发光显示元件，其特征在于，所述端子电极形成于同所述PN接合面相垂直的方向的两端，其表面和所述电布线基片的表面相垂直。
8.根据权利要求1的发光显示元件，其特征在于，形成所述端子电极时至少在局部留出透光空间。
9.根据权利要求1的发光显示元件，其特征在于，在朝向所述布线基片的侧面形成台阶，使PN接合面的侧端部所处位置比端子电极的侧端面还要靠里侧。
10.根据权利要求9的发光显示元件，其特征在于，所述电绝缘覆膜形成于形成有所述台阶的侧面，使表面与两端的所述端子电极的侧端面位于同一平面。
11.一种发光显示元件，是用晶片状半导体材料制成的，放置后PN接合面和电布线基片相垂直，并把在同PN接合面相垂直的方向的两端形成的端子电极和保持间隔而设置于电布线基片上的连接电极接合起来，其特征在于，在朝向电布线基片的侧面形成台阶，使PN接合面的侧端部所处位置比端子电极的侧端面还要靠里侧。
12.根据权利要求11的发光显示元件，其特征在于，在形成有所述台阶的侧面形成电绝缘覆膜，使表面和两端的所述端子电极的侧端面位于同一平面。
13.一种往电布线基片上连接发光显示元件的方法，其特征在于，使用各向异性导电树脂粘接剂把所述发光显示元件的端子电极连接在所述电布线基片的连接电极上，其中，所述发光显示元件是用晶片状半导体材料制成的，放置后PN接合面和电布线基片相垂直；在同PN接合面相垂直的方向的两端形成的端子电极被接合在保持间隔而设置于电布线基片上的连接电极上；在端子电极之间，一个侧面朝向所述电布线基片，且至少在所述侧面的整个表面上形成电绝缘覆膜，或是形成台阶以使PN接合面的侧端部所处位置比端子电极的侧端面还要靠里侧。
14.根据权利要求13的往电布线基片上连接发光显示元件的方法，其特征在于，使用各向异性导电树脂粘接剂连接在所述电布线基片的连接电极上，所述各向异性导电树脂粘接剂中作为导电成分只含有最大粒径小于所述台阶的粒子。
15.根据权利要求13的往电布线基片上连接发光显示元件的方法，其特征在于，使用导电焊料或导电树脂粘接剂，把所述发光显示元件的端子电极连接在所述电布线基片的连接电极上。
16.一种发光显示元件的制造方法，放置后的发光显示元件的PN接合面和电布线基片相垂直，在同PN接合面相垂直的方向的两端形成的端子电极，被接合在保持间隔而设置于电布线基片上的连接电极上，其特征在于，所述制造方法包括：晶片制造步骤，在半导体晶片内部形成同表面平行的PN接合面，在一个表面上形成各发光显示元件的各自的端子电极，在另一个表面的整个表面上形成电极层；元件间隔扩大步骤，把所述半导体晶片的另一个表面粘贴在粘贴片上，然后在各发光显示元件之间切割半导体晶片而分离成单个的发光显示元件的芯片，并拉伸粘贴片而扩大发光显示元件芯片之间的间隔；绝缘步骤，从所述一个表面侧，在所述发光显示元件芯片之间的间隙中涂覆电绝缘用树脂，并将其固化；去除绝缘步骤，从所述一个表面侧的端子电极表面，去除被固化的电绝缘用树脂而露出端子电极表面；电极形成步骤，从所述一个表面侧涂覆导电性浆料，并剥离所述另一个表面侧的粘贴片而涂覆导电性浆料，再热固化涂覆在两个表面上的导电性浆料，从而形成膜电极；分离发光显示元件芯片的步骤，在所述各发光显示元件芯片之间，以能留下所述被固化的电绝缘用树脂的方式进行切割，从而，对在侧面的整个表面上具有电绝缘用树脂层的发光显示元件芯片进行分离。
17.根据权利要求16的发光显示元件的制造方法，其特征在于，在所述绝缘步骤中涂覆的电绝缘用树脂是紫外线固化型的。
18.根据权利要求16的发光显示元件的制造方法，其特征在于，在所述绝缘步骤中，使用刮板涂覆所述电绝缘用树脂。
19.根据权利要求16的发光显示元件的制造方法，其特征在于，在所述电极形成步骤中，使用刮板涂覆所述导电性浆料。
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