CN215869436U - Micro-LED芯片承载基板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种Micro‑LED芯片承载基板，其包括基板、背面与基板正面连接的连接层以及若干个设置于连接层正面的微结构，微结构具有弹性，各微结构呈阵列分布于连接层正面。本实用新型的Micro‑LED芯片承载基板用于与Micro‑LED芯片进行临时键合，当采用激光剥离技术（LLO）将Micro‑LED芯片与蓝宝石衬底相剥离时，该Micro‑LED芯片承载基板能有效避免Micro‑LED芯片发生开裂和/或位置偏移。

Description

Micro-LED芯片承载基板

技术领域

本实用新型涉及LED显示领域，特别是指一种Micro-LED芯片承载基板。

背景技术

随着信息产业的迅猛发展，电子产品的应用越来越广泛。对于手机、平板电脑、笔记本、电视等电子产品而言，显示技术十分关键，目前最普遍的显示技术是发光二极管。Micro-LED芯片是新一代显示技术，Micro-LED芯片具有低功耗、高亮度、高效率、高可靠性，响应时间短、寿命长、超高分辨率与色彩饱和度等优点。有资料显示，与LCD、OLED相比，Micro-LED芯片的功率消耗量约为LCD的10％，OLED的50％；由此可以看出Micro-LED芯片具有十分明显的优势，未来有巨大的应用前景。

在现有技术中，基于Micro-LED芯片的Micro-LED显示面板在生产过程中，需要先将数以千万计的Micro-LED芯片从蓝宝石衬底上剥离下来后，然后再将Micro-LED芯片配合到驱动背板上。其中Micro-LED芯片从蓝宝石衬底上剥离时，需要先用临时键合材料将Micro-LED芯片与临时承载用的承载基板做临时键合，然后采用激光剥离技术（LLO）将Micro-LED芯片与蓝宝石衬底相剥离，从而使得Micro-LED芯片被转移至承载基板上。Micro-LED芯片在外延生长时的温度高达1000摄氏度，而Micro-LED芯片的氮化镓外延层与蓝宝石衬底的热膨胀系数相差较大，导致氮化镓外延层与蓝宝石衬底之间会存在分布不均匀的内应力；这样当采用激光剥离技术（LLO）将Micro-LED芯片与蓝宝石衬底相剥离时，临时键合到承载基板上的各Micro-LED芯片释放的内应力会存在大小和方向的差异，进而造成Micro-LED芯片发生开裂和/或位置偏移。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种Micro-LED芯片承载基板，该Micro-LED芯片承载基板用于与Micro-LED芯片进行临时键合，当采用激光剥离技术（LLO）将Micro-LED芯片与蓝宝石衬底相剥离时，该Micro-LED芯片承载基板能有效避免Micro-LED芯片发生开裂和/或位置偏移。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种Micro-LED芯片承载基板，其包括基板、背面与基板正面连接的连接层以及若干个设置于连接层正面的微结构；所述微结构具有弹性，各微结构呈阵列分布于连接层正面且微结构凸出连接层正面。

所述微结构的材质为高分子弹性体。

所述微结构呈半球状或柱状。

各所述微结构之间存在间隙。

所述微结构包括一端与连接层正面连接的柱体以及与柱体另一端连接的盖体，盖体的直径大于柱体的直径，且微结构的剖面呈T型。

各所述微结构之间存在间隙，微结构的柱体的直径小于各微结构之间的间距。

采用上述方案后，本实用新型的Micro-LED芯片承载基板与Micro-LED芯片进行临时键合时，Micro-LED芯片通过范德华力与Micro-LED芯片承载基板的微结构粘合。当Micro-LED芯片承载基板A与Micro-LED芯片进行临时键合后再采用激光剥离技术将Micro-LED芯片与蓝宝石衬底相剥离时，微结构可变形而吸收Micro-LED芯片的氮化镓外延层释放的内应力，从而避免Micro-LED芯片被冲击而发生开裂和/移位的问题。

附图说明

图1为本实用新型的实施例一的Micro-LED芯片承载基板的制造方法的示意图；

图2为本实用新型的实施例二的Micro-LED芯片承载基板的制造方法的示意图；

图3为本实用新型的实施例二的制作成型模具的方法的示意图；

图4为本实用新型的实施例三的Micro-LED芯片承载基板的制造方法的示意图；

标号说明：

Micro-LED芯片承载基板A，承载基板半成品A’，承载基板初胚A’’，

基板1，

成型层2，连接层21，微结构22，微结构初胚22’，柱体221，盖体222，

成型模具B，成型模具半成品B’，凹槽B1，盖体孔B11，柱体孔B12，模具板B2，模具层B3，光刻层B4，

支撑件C，

压板D，

倒模板E，凸柱E1，

第一掩膜板F，第一透光结构F1，

第二掩膜板G，第二透光结构G1。

具体实施方式

如图1至图4所示，本实用新型揭示了一种Micro-LED芯片承载基板A，其包括基板1、背面与基板1正面连接的连接层21以及若干个设置于连接层21正面的微结构22；其中所述微结构22具有弹性，各微结构22呈阵列分布于连接层21正面且微结构22凸出连接层21正面，该微结构22可与连接层21一体成型设置；微结构22和连接层21的材质可为高分子弹性体，如聚二甲基硅氧烷或聚氨酯丙烯酸酯树脂。

当本实用新型的Micro-LED芯片承载基板A与Micro-LED芯片进行临时键合时，Micro-LED芯片通过范德华力与Micro-LED芯片承载基板A的微结构22粘合。当Micro-LED芯片承载基板A与Micro-LED芯片进行临时键合后再采用激光剥离技术将Micro-LED芯片与蓝宝石衬底相剥离时，微结构22可变形而吸收Micro-LED芯片的氮化镓外延层释放的内应力，从而避免Micro-LED芯片被冲击而发生开裂和/移位的问题。

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过几个实施例来对本实用新型进行详细阐述。

实施例一：

在本实用新型实施例一中，Micro-LED芯片承载基板A的各微结构22之间存在间隙以给微结构22提供变形空间，且各微结构22之间的间距可相等设置，这样各微结构22相互独立，以减少微结构22相互之间的干扰。

配合图1所示，在本实用新型实施例一中，Micro-LED芯片承载基板A的制造方法包括如下依次步骤：

步骤一：制作成型模具B，该成型模具B的表面设有若干个凹槽B1，各凹槽B1呈阵列分布，该凹槽B1用于成型微结构；

步骤二：在成型模具B的表面涂敷一层液态的成型层2，该液态的成型层2填满成型模具B表面的凹槽B1，且该成型层2可进行固化；然后再将一个基板1放置在该液态的成型层2上而使得基板1正面与成型层2接触，并使用支撑件C对基板1进行支撑而使得基板1与成型模具B之间形成间隔，从而得到一个承载基板半成品A’；

步骤三：将承载基板半成品A’中的液态成型层2进行固化，固化后的成型层形成背面与基板1正面连接的连接层21以及若干个设置于连接层21正面的微结构22，其中微结构22嵌合于凹槽B1中；

步骤四：将成型模具B和支撑件C去除，从而得到Micro-LED芯片承载基板A。

在本实用新型实施例一中，制作成型模具B的方法具体为：对一个模具板B2进行蚀刻而使得该模具板B2正面形成呈阵列分布的所述凹槽B1，从而得到所述成型模具B，模具板B2可以采用硅片、蓝宝石片体或玻璃等可以进行精密蚀刻加工的片体；而在所述步骤一中，当成型模具B制作完成后，对成型模具B进行清洗以去除成型模具上的脏物，清洗的方式可为等离子体清洗，等离子体清洗的方式具体可以是采用氧等离子体在50~80Pa的气压环境下对成型模具B表面进行清洗，清洗时间为30~60秒。

在本实用新型实施例一中，所述凹槽B1呈半球状而使得微结构22呈半球状，而凹槽B1的直径为100纳米至5微米以使得半球状的微结构的直径为100纳米至5微米。在本实用新型实施例一中，所述凹槽B1也可呈柱形而使得微结构22呈柱状，而凹槽B1的直径为1微米至5微米以使得柱状的微结构22的直径为1微米至5微米，凹槽B1的深度则为凹槽B1的直径的0.8~1.5倍以使得微结构22的高度为微结构22的直径的0.8~1.5倍。在本实用新型实施例一的Micro-LED芯片承载基板A的制造方法可以实现凹槽B1的高精度加工，从而能制造微小尺寸的微结构。

在本实用新型实施例一的步骤二中，在成型模具B的表面涂敷一层液态的成型层2之前，可以先在成型模具B的表面喷涂二甲基有机硅油，喷涂的厚度不大于10微米，二甲基有机硅油可以使得连接层21和微结构22更容易与成型模具B分离。

在本实用新型实施例一中，所述支撑件C可以夹置于基板1与成型模具B之间而使得基板1与成型模具B之间形成间隔，该支撑件C可以为玻璃、石英片、硅片，该支撑件C的厚度（即基板与成型模具之间的间隔）决定了连接层21的厚度。

在本实用新型实施例一中，成型层2的材质为聚二甲基硅氧烷，这样连接层21和微结构22的材质均为聚二甲基硅氧烷，而聚二甲基硅氧烷在固化后具有弹性和粘性，粘性可以使得微结构22更可靠的与Micro-LED芯片结合；在本实用新型实施例一中，将液态的成型层2进行固化具体为：将承载基板半成品A’在真空环境中静置1~2小时，然后再在60~70摄氏度环境下保温24~36小时。

实施例二：

配合图2所示，在本实用新型实施例二中，所述微结构22包括一端与连接层21正面连接的柱体221以及与柱体221另一端连接的盖体222，盖体222的直径大于柱体221的直径，且微结构22的剖面呈T型；其中设置盖体222的目的是为了增大微结构22与Micro-LED芯片的结合面积，使得微结构22与Micro-LED芯片的结合更稳固。

在本实用新型实施例二中，各所述微结构22之间存在间隙以给微结构22提供变形空间并避免各微结构22相互干扰，各微结构22之间的间距可相等设置；所述微结构22的柱体221的直径可小于各微结构22之间的间距，从而使得柱体221的变形空间大。

配合图2和图3所示，在本实用新型实施例二中，Micro-LED芯片承载基板A的制造方法包括如下依次步骤：

步骤一：制作成型模具B以及制作承载基板初胚A’’；其中该成型模具B的表面设有若干个凹槽B1，各凹槽B1呈阵列分布，凹槽B1呈柱状；而该承载基板初胚A’’包括基板1以及附着在基板1正面上的一层可固化的成型层2，该成型层2表层固化，表层固化的成型层2具有塑形变形能力；

步骤二：将承载基板初胚A’’与成型模具B压合，使得承载基板初胚A’’的成型层2变形填满成型模具B表面的凹槽B1，进行压合的环境为真空环境，压合的压强为10~15KPa；

步骤三：将承载基板初胚A’’的成型层2进行初步固化，使得承载基板初胚A’’的成型层2初步固化形成背面与基板1正面连接的连接层21以及若干个设置于连接层21正面的微结构初胚22’，其中微结构初胚22’嵌合于凹槽B1中；

步骤四：先将成型模具B移除；然后使用压板D对承载基板初胚A’’上的各微结构初胚22’端部进行挤压，使得各微结构初胚22’变形而形成微结构22，压板D为平板，压板D的材质可以为石英、玻璃或硅片等具有透光性质的材质，挤压的压强可为15~20KPa；最后将承载基板初胚A’’上的连接层21和各微结构22进行最终固化，且连接层21和各微结构22进行最终固化后移除压板D，从而得到Micro-LED芯片承载基板A。

配合图3所示，在本实用新型实施例二中，制作成型模具B的方法包括如下依次步骤：

步骤S1：对一倒模板E进行蚀刻而使得蚀刻后的倒模板E的正面形成呈阵列排布的凸柱E1，并对蚀刻后的倒模板E进行等离子体清洗；倒模板E可为硅片、蓝宝石片体或玻璃等可以进行精密蚀刻加工的片体，等离子体清洗的方式具体可以是采用氧等离子体在50~80Pa的气压环境下对倒模板E表面进行清洗，清洗时间为30~50秒；

步骤S2：在倒模板E的正面涂敷一层液态的模具层B3，该模具层B3可固化，该液态的模具层B3覆盖倒模板E正面的凸柱E1；然后再将一模具板B2放置在该液态模具层B3上而使得模具板B2与模具层B3接触，并使用支撑件C对模具板B2进行支撑而使得模具板B2与倒模板E之间形成间隔，从而得到一个成型模具半成品B’；

步骤S3：将成型模具半成品B’中的模具层B3进行固化，固化后的模具层B3与模具板B2相连，且固化后的模具层B3具有若干个套置凸柱E1的所述凹槽B1；

步骤S4：将倒模板E和支撑件C去除，从而得到成型模具B；该成型模具B包括模具板B2和配合在模具板B2上且固化的模具层B3。

在本实用新型实施例二的所述步骤S2中，在倒模板E的正面涂敷一层液态的模具层B3之前，可先在清洗后的倒模板E正面喷涂二甲基有机硅油，喷涂厚度不大于10微米；二甲基有机硅油可以使得模具层B3更容易与倒模板E分离。

在本实用新型实施例二中，所述支撑件C可以夹置于模具板B2与倒模板E之间而使得模具板B2与倒模板E之间形成间隔，该支撑件C可以为玻璃、石英片、硅片，该支撑件C的厚度（即模具板与倒模板之间的间隔）决定了模具层B3的厚度。

在本实用新型实施例二中，模具层B3的材质为聚二甲基硅氧烷，而将液态的模具层B3进行固化具体为：将成型模具半成品B’在真空环境中静置1小时，然后再在60摄氏度环境下保温24小时。

在本实用新型实施例二中，制作承载基板初胚A’’的方法为：在一基板1正面上旋涂一层可固化的成型层2，并对该成型层2进行轻微固化，使得该成型层2表层固化，从而得到承载基板初胚A’’。其中成型层2的材质为聚氨酯丙烯酸酯树脂；对该成型层2进行轻微固化为：采用紫外光源从基板1背面一侧对成型层2进行照射，该紫外光源的辐照功率密度为5~10mW/cm²，照射时间为40~50秒；对该成型层2进行初步固化为：采用紫外光源从基板1正面一侧和基板背面一侧对成型层2进行双向照射，该紫外光源的辐照功率密度为50~60mW/cm²，照射时间为25~30秒；对连接层21和各微结构22进行最终固化为：采用紫外光源透过压板D对连接层21和各微结构22进行照射，该紫外光源的辐照功率密度为500~520mW/cm²，照射时间为50~60秒。

在本实用新型实施例二的所述步骤二中，将承载基板初胚A’’与成型模具B压合之前，可以先在成型模具B的表面喷涂二甲基有机硅油，喷涂的厚度不大于10微米，二甲基有机硅油可以使得连接层21和微结构初胚22’更容易与成型模具B分离。

实施例三：

配合图4所示，在本实用新型实施例三中，所述微结构22包括一端与连接层21正面连接的柱体221以及与柱体221另一端连接的盖体222，盖体222的直径大于柱体221的直径，且微结构22的剖面呈T型；其中设置盖体222的目的是为了增大微结构22与Micro-LED芯片的结合面积，使得微结构22与Micro-LED芯片的结合更稳固。

在本实用新型实施例三中，各所述微结构22之间存在间隙以给微结构22提供变形空间并避免各微结构22相互干扰，各微结构之间22的间距可相等设置；所述微结构22的柱体221的直径可小于各微结构22之间的间距，从而使得柱体221的变形空间大。

配合图4所示，在本实用新型实施例三中，Micro-LED芯片承载基板A的制造方法包括如下依次步骤：

步骤一：制作成型模具B，该成型模具B的表面设有若干个凹槽B1，各凹槽B1呈阵列分布，该凹槽B1用于成型微结构22，凹槽B1包括相互连接的盖体孔B11和柱体孔B12，盖体孔B11直径大于柱体孔B12直径，盖体孔B11用于成型微结构22的盖体222，柱体孔B12用于成型微结构22的柱体221；

步骤二：在成型模具B的表面涂敷一层液态的成型层2，该液态的成型层2填满成型模具B表面的凹槽B1，且该成型层2可进行固化；然后再将一个基板1放置在该液态的成型层2上而使得基板1正面与成型层2接触，并使用支撑件C对基板1进行支撑而使得基板1与成型模具B之间形成间隔，从而得到一个承载基板半成品A’；

步骤三：将承载基板半成品A’中的液态成型层2进行固化，固化后的成型层2形成背面与基板1正面连接的连接层21以及若干个设置于连接层21正面的微结构22，其中微结构22嵌合于凹槽B1中；

步骤四：将成型模具B和支撑件C去除，从而得到Micro-LED芯片承载基板A。

在本实用新型实施例三中，制作成型模具B的方法包括如下依次步骤：

步骤R1：在一模具板B2正面上旋涂上一层液态光刻层B4，并对液态光刻层B4进行烘烤而使得光刻层B4初步固化；其中模具板B2可为石英片，模具板B2具有透光性以使得紫外光线能透过模具板B2；光刻层B4的材质为正性光刻胶，正性光刻胶被紫外光曝光的部分能够被显影液溶解；对液态光刻层B4进行烘烤的方式为：先80~85摄氏度烘烤5~10分钟，再90~95摄氏度烘烤10~15分钟；

步骤R2：将具有若干呈阵列分布的第一透光结构F1的第一掩膜板F平行设置于模具板B2上侧，并采用第一紫外光源对第一掩膜板F进行照射而对光刻层B4进行曝光；以及将具有若干呈阵列分布的第二透光结构G1的第二掩膜板G平行设置于模具板B2下侧，并采用第一紫外光源对第二掩膜板G进行照射而对光刻层B4进行曝光；其中第一掩膜板F的各第一透光结构F1与第二掩膜板G的各第二透光结构G1能透过紫外光，使得第一紫外光源的紫外光线能透过第一掩膜板F的第一透光结构F1对光刻层B4进行曝光，和使得第二紫外光源的紫外光线能透过第二掩膜板G的第二透光结构G1对光刻层B4进行曝光；在步骤R2中，通过控制第一掩膜板F和第二掩膜板G的位置，使得光刻层B4被第一紫外光源曝光的区域与光刻层B4被第二紫外光源曝光的区域一一对应，且第二透光结构G1的直径大于第一透光结构F1的直径，第二透光结构G1的直径用于控制盖体孔B11的直径，第一透光结构F1的直径用于控制柱体孔B12的直径；

步骤R3：对曝光后的光刻层B4进行显影，以去除光刻层B4的被曝光部分，从而使得光刻层B4正面形成呈阵列排布的所述凹槽B1；然后对光刻层B4进行烘烤而使得光刻层B4完全固化，进而得到所述成型模具B。其中对光刻层B4进行烘烤为：100摄氏度烘烤10分钟。

在本实用新型实施例三制作成型模具B的方法可以实现凹槽B1的高精度加工，从而能制造微小尺寸的微结构。在本实用新型实施例三中，由于成型模具B具有光刻层B4，这样在步骤四中去除成型模具B时，可以采用光刻胶剥离溶剂将成型模具B的光刻层B4进行去除，从而使得成型模具B与基板1分离以去除成型模具B，这样去除成型模具B十分方便。

在本实用新型实施例三中，所述支撑件C可以夹置于基板1与成型模具B之间而使得基板1与成型模具B之间形成间隔，该支撑件C可以为玻璃、石英片、硅片，该支撑件C的厚度（即基板与成型模具之间的间隔）决定了连接层21的厚度。

在本实用新型实施例三中，成型层2的材质为聚二甲基硅氧烷，这样连接层21和微结构22的材质均为聚二甲基硅氧烷，而聚二甲基硅氧烷在固化后具有弹性和粘性，粘性可以使得微结构22更可靠的与Micro-LED芯片A结合；在本实用新型实施例三中，将液态的成型层2进行固化具体为：将承载基板半成品A’在真空环境中静置1小时，然后再在60摄氏度环境下保温24小时。

上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。

Claims (6)

1.一种Micro-LED芯片承载基板，其特征在于：包括基板、背面与基板正面连接的连接层以及若干个设置于连接层正面的微结构；所述微结构具有弹性，各微结构呈阵列分布于连接层正面且微结构凸出连接层正面。

2.如权利要求1所述的Micro-LED芯片承载基板，其特征在于：所述微结构的材质为高分子弹性体。

3.如权利要求1所述的Micro-LED芯片承载基板，其特征在于：所述微结构呈半球状或柱状。

4.如权利要求1或3所述的Micro-LED芯片承载基板，其特征在于：各所述微结构之间存在间隙。

5.如权利要求1所述的Micro-LED芯片承载基板，其特征在于：所述微结构包括一端与连接层正面连接的柱体以及与柱体另一端连接的盖体，盖体的直径大于柱体的直径，且微结构的剖面呈T型。

6.如权利要求5所述的Micro-LED芯片承载基板，其特征在于：各所述微结构之间存在间隙，微结构的柱体的直径小于各微结构之间的间距。

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