JP2016076705A - Ｌｅｄデバイスにｍｅｍｓ製造を組み込んだ実装方法およびアセンブリ - Google Patents

Ｌｅｄデバイスにｍｅｍｓ製造を組み込んだ実装方法およびアセンブリ Download PDF

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    • H01L2224/84399—Material
    • H01L2224/844—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/84438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/84439—Silver [Ag] as principal constituent
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    • H01L2224/84438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/84444—Gold [Au] as principal constituent
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    • H01L2224/8438—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
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    • H01L2224/84438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/84447—Copper [Cu] as principal constituent
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    • H01L2224/844—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/84438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/84455—Nickel [Ni] as principal constituent
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    • H01L2224/85439—Silver (Ag) as principal constituent
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    • H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92—Specific sequence of method steps
    • H01L2224/922—Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
    • H01L2224/9222—Sequential connecting processes
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    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
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    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L24/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
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    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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    • H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
    • H01L27/153—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars
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Abstract

【課題】グループとして複数のＬＥＤチップを実装するための効率的な一体化方法を容易にする、ＬＥＤチップパッケージアセンブリを提供する。【解決手段】伸縮可能な金属配線を介して、電気的に接続されるＬＥＤチップ５は、それぞれ、ピックアンドプレースマウントとＬＥＤチップのワイヤボンディングプロセスに取って代わる。ウェハレベルのＭＥＭＳ技術は、並列に配線を吊り下げ、様々な接触パッドに接続を形成するために利用される。ＬＥＤチップを接続するボンディングワイヤは、バネ形状にすることができる伸縮可能な金属配線を水平に配列することで、接続された複数のＬＥＤチップ間の距離の伸長及び収縮を可能にする。テープはさらに、ＬＥＤチップをボンディングするように設けられており、一つ以上の事前に決められた距離を超えてＬＥＤチップ間の距離を拡大するサイズに拡張される。【選択図】図４０

Description

本発明は、ＬＥＤチップに向けたパッケージング及び実装構造であって、詳しくは、ＬＥＤチップ上に形成される伸縮可能な金属配線のパターンによって接続されるＬＥＤチップを形成する、及び、ＬＥＤチップをグループとして基板上に伸縮可能に実装することが可能になる、パッケージング及び実装構造及び一体化製造方法に関する。
ＬＥＤは、サイズが小型で、消費電力が低く、温度が低く、長寿命であるため、従来のタングステンフィラメント電球や蛍光灯から徐々に交換するように、照明を提供するためにＬＥＤが一般的に利用されている。
ＬＥＤライトストリング又はフィラメントの製造のために、回路基板上に事前に決められた位置に応じて、多数のＬＥＤチップが適切に配置される必要がある。
従来では、ピックアンドプレースプロセス（ｐｉｃｋ−ａｎｄ−ｐｌａｃｅ ｐｒｏｃｅｓｓ）を使用するなどのアライメント法（整列方法）により、複数のＬＥＤチップは、回路基板上に個別に実装され、配置されている。その後、ＬＥＤチップ間の電気的接続を作製するためワイヤボンディングが実施される。ＬＥＤチップの実装方法は、ＬＥＤチップマウンタを用いて行うことができる。
従来のＬＥＤチップ実装と配置の方法は、個別にＬＥＤを実装するためのピックアンドプレースプロセスは、時間がかかり、タスクを実行するために高価な装置を必要とするという、欠点を含んでいる。また、ＬＥＤを電気的に接続するワイヤボンディング工程は、時間がかかる。したがって、従来の技術は改善の必要性がある。
本発明の１つの目的は、グループとして複数のＬＥＤチップを実装するための効率的な一体化（統合・integrated）の方法を容易にする、ＬＥＤチップパッケージアセンブリを提供することである。複数のＬＥＤチップは、伸縮可能な金属配線パターンを介して、相互に電気的に接続されるように予め配線されている。
本発明の別の目的は、ＬＥＤチップが伸縮可能な金属配線の既存のパターンを介して互いに既に電気的に接続されながら、グループとして複数のＬＥＤチップを同時に実装する方法を提供することである。これは、ピックアンドプレース実装工程によって、及び複数のＬＥＤチップのワイヤボンディング工程によって、個々のＬＥＤチップを夫々実装することの必要性に、取って代わる。
目的の１つを達成するために、ＭＥＭＳ技術下でのウェハレベル処理技術は、ＬＥＤチップの様々な接触パッドに接続されているだけでなく、中断されている平行な配線のパターンを形成するために利用される。
目的の１つを達成するために、複数のＬＥＤチップを接続するボンディングワイヤは、ばね状に作製することができる、平行な方向に構成される複数の伸縮可能に金属配線に形成されている。伸縮可能な金属配線の伸縮可能な性質により、使用中、及び実装中、伸縮可能な金属配線が、損傷を受けたり、断線することなく、ＬＥＤチップ間を接続する距離を広めたり縮めたりすることが可能になる。
目的の一つを達成するために、ＭＥＭＳ技術を使用することで、吊り下げられており、伸長又は/及び収縮が可能な、多数の伸縮可能な金属配線を、一つの基板又は１つのウェハ上に同時に、製造することを可能にする。したがって、本発明の実施形態は、効率的にＬＥＤチッププロセスの個別のワイヤボンディングに取って代わることができる。
個々のＬＥＤチップのための個別ピックアンドプレース実装方法を使用する必要性に取って代わる目的を達成するために、本発明の実施形態は、他のＬＥＤからの距離が事前に決められた距離に配置されるＬＥＤチップを利用して、ＬＥＤチップが一時的に接着しているテープを実質的に均一に拡張し伸長することを利用することなどによる、一定又は可変速度などの一貫性のある方法で、拡張し又は伸長することができる。これにより、ＬＥＤチップレイアウトの異なるサイズ要件の要求を満たすようにする。
本発明のこれらの及び他の目的は、種々の図及び図面に示されている好ましい実施形態の以下の詳細な説明を読んだ後、当業者には明らかになるであろう。
一態様によれば、ＬＥＤチップパッケージアセンブリは、グループとして複数のＬＥＤチップを実装するための効率的な一体化方法を容易にする。
本発明の第１の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図を例示である。 本発明の第１の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図を例示である。 本発明の第１の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図を例示である。 本発明の第１の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図を例示である。 本発明の第１の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図を例示である。 本発明の第１の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図を例示である。 本発明の第１の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図を例示である。 本発明の第２の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 本発明の第２の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図を例示である。 本発明の第２の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図を例示である。 本発明の第２の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図を例示である。 本発明の第２の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図を例示である。 本発明の第２の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図を例示である。 本発明の第２の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図を例示である。 本発明の第２の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図を例示である。 本発明の第３の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 本発明の第３の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 本発明の第３の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 本発明の第３の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 本発明の第３の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 本発明の第３の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 本発明の第３の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 図本発明の第４の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 本発明の第４の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 本発明の第４の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 本発明の第４の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 本発明の第４の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 本発明の第４の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 本発明の第４の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 本発明の第４の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 本発明の第４の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 本発明の第５の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 本発明の第５の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 本発明の第５の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 本発明の第５の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 本発明の第５の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 本発明の第５の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 本発明の第５の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 本発明の第５の実施形態に係る一体化製造方法の概略的な断面図の例示である。 図３７に示す第５の実施形態において、隣接するボンディング端子を接続する透明基板と伸縮可能な金属配線のバネ構造上に配置されたＬＥＤチップを示す上面図である。 基板の各部分に複数のＬＥＤチップを含む複数の基板片に切断された基板を示す。
本発明は、例として示され、同じ参照符号が同様の要素を示している、添付の図面の図の構成に限定されるものではない。本開示の多くの側面は、より良い、以下の図面を参照して理解することができる。また、図面において同じ参照符号は、全体を通して対応する要素を指定している。可能な限り、同じ参照番号は、実施形態の同一または類似の要素を指すために図面全体を通して使用される。
本明細書に提示される例示の実施形態では、各ＬＥＤチップのｐパッド及びｎパッドは、ＬＥＤチップの同じ側であってもよいし、両方の側であってもよい。
本発明の第１の実施形態に係る、複数のＬＥＤチップを、実装し、電気的に接続するための一体化された製造方法について、下記説明する。
図１を参照して、ＬＥＤチップ５及び複数の金属層１０，１５は両方ともＬＥＤウェハ１８の一方の面に形成されている。本実施形態では、金属層１０はチタンを含み金属層１５は銅を含む。最初にチタン（Ｔｉ）１０が堆積され、その次に銅層（Ｃｕ）１５が続くように、チタン層１０及び銅層１５は電子銃蒸着法によって堆積される。さらに、複数のボンディングパッド（接合パッド）２０がＬＥＤチップ５に形成される。
図２に示すように、フォトレジスト層２５は、金属層１０，１５（Ｔｉ／Ｃｕ）の上部を覆うように形成される。フォトレジスト層２５はネガ型レジストであって、使用される現像液は、有機溶媒であり得る。そして、フォトレジスト層２５は現像され、フォトマスクによって露光される、ネガ型フォトレジストの未露光領域は、溶剤によって溶解除去される。フォトマスク（不図示）は、複数の伸縮可能な金属配線及び複数の電極の（固体）パターンを有するように設計される。現像及び露光工程の後、後の処理において、パターニングされたフォトレジスト層２５がマスク自体として機能するように、フォトマスク（不図示）上のパターンは、パターニングされた（パターン化）フォトレジスト層２５へ転写される。パターン化フォトレジスト層２５の除去された部分は、開口部２７と呼ばれる。
他の実施形態では、フォトレジスト層２５はポジ型レジストであってもよく、フォトマスクは、拡張可能な金属配線及び開口部（露光領域）となる複数の接触電極のパターンで有り得る。 図２に示すように、パターン化フォトレジスト層２５を形成するためにフォトマスクを使用しながら、プラズマエッチングを行うことができる。
図３に示すように、パターン化フォトレジスト層２５をマスクとして使用し、例えば、銅（Ｃｕ）などの金属材料２９は、エッチングされた開口部２７、又は、パターン化フォトレジスト層２５へ充填されることによって、伸縮可能な金属配線３０を形成する。伸縮可能な金属配線３０は、（ＬＥＤウェハ１８の上面に平行な平面の下に見て）バネ形状とすることができる。例えば、ボンディングパッド２０の上に位置するように複数の接触電極３５を形成する。また、メッキ層３７が、ボンディングパッド２０の上に位置する複数の接触電極３５の上面に形成される。メッキ層３７は、銅又は金の材料であり得る。
図４に示すように、第１のテープ４５は、複数のＬＥＤチップ５の複数のボンディングパッド２０に隣接し、さらに複数の伸縮可能な金属配線３０に隣接している、パターン化フォトレジスト層２５の一方の側に接続されている。本実施形態では、第１のテープ４５は担体（キャリア）として扱われ、第１のテープ４５はフレキシブル（柔軟）で、伸縮性がある、片面上に接着層がコーティングされた半透明のプラスチック材料である。第１のテープ４５に接続されたリング４６は、次の工程の間、第１のテープ４５を支持する、円形ブレースなどの、キャリア（不図示）の一部である。このキャリアの支持により、ソフトな第１のテープ４５が、幾何学的に固定された状態で拘束されて、安定した方法で伸長されることができる。さらに、リング４６は、第１のテープ４５上でしっかりと留めるように、及び次の製造プロセス中に同じ位置で第１のテープ４５を拘束するように構造を維持するために使用することができる。
図５に示すように、複数のスクライブ線４８が、ＬＥＤウェハ１８の他方の面４７上の、ＬＥＤチップ５に隣接する側で、形成される。これらは、ＬＥＤチップ５を分離して断片化するのに利用され得る。
図６に示すように、断片化（break-off）工程の間に第１のテープ４５がＬＥＤチップ５に接着した状態を保持しながら、ＬＥＤはスクライブ線４８に沿って裁断される。
断片化工程の後、第１のテープ４５が除去され得る。その後、第２のテープ５５は、ＬＥＤウェハ１８の他方の面４７に接着された後、第１のテープ４５が除去される。
本実施形態では、リング５６は、第２のテープ５５を支持するキャリアの一部である。上述のように、第２のテープ５５上にしっかりと留まる構造を維持し、続く製造工程において、第２のテープ５５を特定の位置で拘束するために、リング５６が使用されることができる。パターン化フォトレジスト層２５は、溶媒又は酸によるウェット・ストリッピング（stripping）あるいはプラズマガス・ストリッピングによって、除去される。
ＬＥＤウェハ１８に接続される金属層（Ｔｉ／Ｃｕ）１０，１５は、選択的にエッチングされる。したがって、銅金属層２９の一部は、接触電極３５に接着されたたエッチングされてにないチタン層１０とともに、ばねの一部、又は伸縮可能な金属配線３０の一部として、及び接触電極３５として、残る。
銅をエッチングすることなく、チタンをエッチングできるエッチング液を用いたウェットエッチングによって、チタン金属層１０を選択的にエッチングした後、（選択エッチング後の、元の銅金属層の左上部分の残りから、）複数のＬＥＤチップ５を接続する、複数の伸縮可能な金属配線３０のパターンが、形成される。その中で、伸縮可能な金属配線３０は、隣接するＬＥＤチップ５を互いに夫々接続される。
図２〜図６の示す本実施形態で行われている製造工程は、ＭＥＭＳの製造工程とみなすことができる。
図７に示すように、第２のテープ５５が加熱又はＵＶ光の照射を適用することによって除去されている間、接触電極３５は、拡張テーブル３８に、接続される又は取り付けられる。拡張テーブル３８は、ＬＥＤウェハ１８を保持するための中心膨張領域（不図示）を有する、複数の並進ステージ（Ｘ，Ｙ，Ｚ，ラジアル）からなる、製造された金属アセンブリである。拡張テーブル３８の中央拡張領域のサイズはウェハサイズに依存している。拡張テーブル３８は、ＬＥＤウェハ１８の側面を拡張するための中央の拡張領域を所定の間隔で囲むように構成される、複数の延伸アーム（不図示）をさらに含む。
ＬＥＤチップ５は既に取り外され、スクライブライン４８に沿って断片化されているので、様々なタイプの所望の基板上にＬＥＤチップ５を実装するために、所望の長さと幅にするために、第２のテープ５５を伸長させることで、ＬＥＤチップ５をさらに分離させることができる。一方、伸縮可能な金属配線３０は、収縮状態では、実質的に平行な方向に配列されたバネ形状の構造を有しているので、伸縮可能な金属配線の伸長状態では、ＬＥＤチップ５の伸長された接続は、互いに電気的な接続状態を維持している。
伸縮可能な金属配線３０は、は、拡張／拡大状態又は縮小／短縮状態のいずれかで導電性ワイヤとして機能することができる。
多数の伸縮可能な金属配線３０は、一枚のウェハに配置されるように製造され、多数のＬＥＤチップ、例えば、１つの６インチウエハ上に、９６０００個のＬＥＤチップを同時に接続するための特定のパターンに構成される。
伸縮可能な金属配線３０の伸縮物性によって、接続されたＬＥＤチップの一対の距離を変化させ、増加することができるので、伸縮可能な金属配線３０が短すぎたり絡まったりすることについて心配する必要がなく、ＬＥＤチップ５の配置及び実装の柔軟性に対応することを可能にするようになる。
本発明の第２の実施形態に係る、複数のＬＥＤチップを、実装し、電気的に接続するための一体化された製造方法について、下記説明する。
図８に示すように、金属シード層１００は、テンプレート基板１０５の一面１０６に形成されている。金属シード層１００は、チタンを含む。金属シード層１００は、電子銃蒸着によって堆積させることができる。
図９に示すように、フォトレジスト層１１０は、金属シード層１００の上部を覆うように形成され、フォトレジスト層１１０は、ポジ型レジストまたはネガ型レジストであり、そして、エッチングされる、又はマスクとして機能するために、露光される／現像される。
図１０に示すように、パターン化フォトレジスト層１１０をマスクとして用いて、銅（Ｃｕ）を含む金属層１１７を、パターン化フォトレジスト層１１０の開口部１１９内に充填することによって、バネ形状であることができる複数の伸縮可能な金属配線１２０を形成する、及び複数の接触電極１２５を形成する。伸縮可能な金属配線１２０は、テンプレート基板１０５を覆う、所定のパターン（不図示）を形成する。各伸縮可能な金属配線１２０は、隣接する接触電極１２５の対の両端に接続されている。
図１１〜図１２に示すように、パターン化フォトレジスト層１１０は、ウェット・ストリッピング（溶媒又は酸）あるいはプラズマガス・ストリッピングなどの方法により除去される。
そして、接触電極１２５に電気的に接続する伸縮可能な金属配線１２０がテンプレート基板１０５上に残るように、選択的なエッチングが実行される。
即ち、接触電極１２５の下にある金属シード層１００ｂの一部が残っている一方、伸縮可能な金属配線の下に配置された金属シード層１００ａの一部が選択なエッチングによって除去される。
図９〜図１２の示す本実施形態で行われている製造工程は、ＭＥＭＳの製造工程とみなすことができる。
図１３に示すように、第１のテープ１３０は、複数のＬＥＤチップ５の一方に接続されており、各ＬＥＤチップ５は、一対の接触パッド１３５を備えている。第１のテープ１３０にボンディングされる。各ＬＥＤチップ５の一対の接触パッド１３５は、図１０に示すように形成された、（テンプレート基板１０５に結合される）一対の接触電極１２５に対応して位置合わせされる。
図１４に示すように、接触パッド１３５は、一方の側に対応する接触電極１２５とボンディングされ、他側に金属シード層１００ｂの対応する部分に接続されている。第１のテープ１３０はＬＥＤチップ５から除去されることで、中間ＬＥＤチップアセンブリ１４０を形成する。
図１５に示すように、加熱、ＵＶ光の照射、又は有機溶媒を使用すること等による方法によって、中間ＬＥＤチップアセンブリ１４０からテンプレート基板１０５を除去しながら、ＬＥＤチップ５に沿った中間ＬＥＤチップアセンブリ１４０は、最終基板１４５に接続され、チップオングラス（ＣＯＧ）又はチップオンボード（ＣＯＢ）構造となる。
ＣＯＧ構造は、支持体として、ガラス基板又は透明基板を含み、ＣＯＢ構造は支持体としてＰＣＢ基板を含んでいる。
本発明の第３の実施形態に係る、複数のＬＥＤチップを、電気的に接続するための一体化された製造方法について、下記説明する。図１６に示すように、１つのＬＥＤチップ５及び銅などの材料からなる複数のボンディングパッド２０が、基板１０３の一方の表面に形成されている。
図１７に示すように、金属層１１６は、例えば、電子銃蒸着のような方法によって堆積されることで、ＬＥＤチップ５やボンディングパッド２０を覆う。
図１８に示すように、フォトレジスト層１１０は、金属層１１６の上部を覆うように形成されている。次いで、フォトレジスト層１１０は、マスクとして機能するように、エッチングされる又はパターニングされる。
図１９に示すように、エッチングされた又はパターン化フォトレジスト層１１０は、マスクとして使用されて、銅（Ｃｕ）などの金属材料が、パターン化フォトレジスト層１１０の複数の開口部に充填されることで、複数の伸縮可能な金属配線１７０を形成する。
伸縮可能な金属配線１７０は、基板の上方に位置するＬＥＤチップ５のボンディングパッド２０の上方に位置する接触電極３５を形成するのと同様に、バネ形状を有するショートワイヤの形態であってもよい。
図２０に示すように、パターン化フォトレジスト層１１０は、ウェット・ストリッピング（溶媒又は酸）あるいはプラズマガス・ストリッピングなどの方法によって除去され、ディープスクライブレーザーを使用することを含むプロセスによって複数のスクライブ線４８が基板１０３上に形成される。
図２１に示すように、金属層１１６が選択的なエッチングによって除去されることで、ＬＥＤチップ５に接続されたボンディングパッド２０が残る。ＬＥＤに接続するボンディングパッド２０が残る。残っている金属層は、伸縮可能な金属配線１７０及び接触電極３５のためのバネ構造として使用される。
チタン金属層の選択的なエッチングの後、複数のＬＥＤチップ５を接続する複数の伸縮可能な金属配線１７０のパターンが銅金属層から形成され、そこでは、隣接するＬＥＤチップ５が、伸縮可能な金属配線１７０によって、夫々互いに接続している。伸縮可能な金属配線１７０の下に位置する金属層は、選択的エッチングによって、実質的に除去される。
図２２に示すように、スクライブ線４８に沿って、既に切り離されたＬＥＤチップとともに、上に形成されたＬＥＤチップ５が個々に分離されている、基板１０３が、さらに溝がつけられ（ｓｃｏｒｅｄ）、スクライブされ（ｓｃｒｉｂｅｄ）、分離されることによって、スクライブ基板片を形成する。このように、複数のＬＥＤチップアセンブリは、隣接する複数のＬＥＤチップ５を接続する伸縮可能な金属配線１７０のパターンを有している。
本発明の第３の実施形態に係る、複数のＬＥＤチップを基板と電気的に接続するための一体化された製造方法について、下記説明する。図２３に示すように、金属シード層１００は、透明基板３００の一方の側に形成される。金属シード層１００は、電子銃蒸着によって堆積させることができる。
図２４に示すように、フォトレジスト層１１０は、金属シード層１００の上部を覆うように形成される。次に、フォトレジスト層１１０は、マスクとして機能するように、エッチング又はパターニングされる。
図２５に示すように、パターン化フォトレジスト層１１０をマスクとして使用することで、銅などの金属材料を、パターン化フォトレジスト層１１０の開口部に充填させて、複数の伸縮可能な金属配線１２０を形成する。多数の伸縮可能な金属配線１２０は、ばねの形状を有している。
銅を含む金属材料１１７は、開口部１１９に充填されることで、複数の接触電極１２５が形成される。複数の伸縮可能な金属配線１２０は、透明基板３００を覆う所定のパターンを形成する。各伸縮可能な金属配線１２０は、隣接する接触電極１２５の一対の両端に夫々接続されている。
図２６に示すように、フォトレジスト層１１０は、ウェット・ストリッピング（溶媒又は酸）あるいはプラズマガス・ストリッピングを含む方法によって除去されることで、伸縮可能な金属配線１２０と、接触電極１２５を形成するための開口部に充填する金属とが残る。各伸縮可能な金属配線１２０は、隣接する接触電極１２５の対に接続されている。さらに、複数の接触電極１２５を接続する伸縮可能な金属配線１２０のパターンは、透明基板３００上に形成される。
図２７に示すように、複数の接触電極１２５を接続する伸縮可能な金属配線１２０が透明基板３００上に残るように、金属シード層１００を除去する選択的なエッチングが実施される。
伸縮可能な金属配線１２０の下に位置する金属シード層１００は、選択的なエッチングによって、実質的に除去される。
図２４〜図２７に示す本実施形態で行われている製造工程は、ＭＥＭＳの製造工程とみなすことができる。
図２８に示すように、第１のテープ１３０は、複数のＬＥＤチップ５の一方の側にボンディングされており、複数のＬＥＤチップ５は夫々一対の接触パッド１３５を備えている。第１のテープ１３０に接着される各ＬＥＤチップ５の接触パッド１３５が、図２５に示すように形成される（透明基板にボンディングされる）接触電極１２５に対して、位置合わせされる。
図２９に示すように、コンタクトパッド１３５は、対応する接触電極１２５とボンディングされる。第１のテープ１３０がＬＥＤチップ５から除去されて、中間ＬＥＤチップセンブリ１４０が形成される。
図３０に示すように、透明基板３００が切断され、折られる（ｂｒｅａｋ ｏｆｆ）。
図３１に示すように、伸縮可能な金属配線１２０によって接続されるＬＥＤチップ５は、（Ｙ軸に沿った）垂直方向に、及び、（Ｘ軸に沿った）水平方向に、移動可能及び／又は伸縮可能である。そのため、個々のＬＥＤチップ５、及びフレキシブル基板（不図示）に接続された透明基板３００の接続される個々の切片（基板片）を含む構成のための便利な使用が可能になる。
本発明の第４の実施形態に係る、複数のＬＥＤチップを電気的に接続するための一体化された製造方法について、下記説明する。
図３２に示すように、金属シード層１００は、透明基板３００の一方の側に形成される。金属シード層１００は、電子銃蒸着によって堆積させることができる。
図３３に示すように、フォトレジスト層１１０は、金属シード層１００の上部を覆うように形成される。次に、フォトレジスト層１１０は、マスクとして機能するように、エッチングされる。
図３４に示すように、エッチングされたフォトレジスト層１１０をマスクとして使用することで、銅などの金属材料を、パターン化フォトレジスト層１１０の開口部に充填させて、複数の伸縮可能な金属配線１２０を形成する。伸縮可能な金属配線１２０は、ばねの形状を有して得る。複数の伸縮可能な金属配線１２０は、透明基板３００に対応する、領域を覆う所定のパターンを形成する。各伸縮可能な金属配線１２０は、隣接する接触電極１２５の一対の両端に夫々接続されている。
図３５に示すように、エッチングされたフォトレジスト層１１０は、溶媒又は酸によるウェット・ストリッピングあるいはプラズマガス・ストリッピングを含む方法によって除去されるが、伸縮可能な金属配線１２０及びボンディング端子３１０を形成する金属が残る。各伸縮可能な金属配線１２０は、隣接するボンディング端子３１０の対に接続されている。さらに、多数のボンディング端子３１０を接続する伸縮可能な金属配線１２０のパターンは、透明基板３００上に形成される。
図３６に示すように、金属シード層１００を除去する選択的なエッチングが実施されることで、複数のボンディング端子３１０を接続する伸縮金属伸縮可能な金属配線１２０が透明基板３００上に残る伸縮可能な金属配線１２０の下に位置する金属シード層１００は、選択的なエッチングによって、実質的に除去される。
図３３〜図３６に示す本実施形態で行われている製造工程は、ＭＥＭＳの製造工程とみなすことができる。
図３７に示すように、複数のＬＥＤチップ５は、複数のＬＥＤチップ５のボンディングパッド２０を介して、第１のテープ１３０上に形成されている。
次いで、加熱、ＵＶ光の照射、又は有機溶媒の利用等の方法によって、第１のテープ１３０及び第１のテープ１３０上に形成されるＬＥＤチップ５は、透明基板３００と接続される。ここで、ボンディング端子３１０と伸縮可能な金属配線１２０は、必要に応じて第１のテープ１３０へ取り付けることができる。
第５の実施形態では、図３８ａに示すワイヤボンディング構造１８０又は図３８ｂに示すような金属化構造１９０のいずれかを、外部電源又は他のＬＥＤチップ５に接続する電気経路を形成するために、採用することができる。
図３８ａに示すように、透明基板２００は、個々の透明基板片３００ａの複数に切断されて分割され、各基板片３００ａは１つのＬＥＤチップを保持する。ボンディング端子３１０の１つからＬＥＤチップ５のボンディングパッド２０の１つまでのワイヤボンディングを用いることで、電気接続が行われる。
一方、図３４及び図３５の工程で形成されるボンディング端子３１０と、伸縮可能な金属配線１２０とは互いに電気的に接続される。
図３８ｂに示すように、透明基板３００を、個々の透明基板片３００ｂの複数に切断し、分割されて、各基板片３００ｂは、１つのＬＥＤチップ５を保持する／含む。
リソグラフィ及び金属化技術を使用することで、ボンディング端子３１０からＬＥＤチップ５のボンディングパッド２０の１つまでに電気的な接続が行われる。
一方、一方、図３４及び図３５の工程で形成されるボンディング端子３１０と、伸縮可能な金属配線１２０とは互いに電気的に接続される。
図３９は、本発明の第５実施形態に係る、透明基板３００上のＬＥＤチップ５の配置と、及び図３７に示す隣接するボンディング端子３１０を接続する伸縮可能な金属配線１２０のバネ構造とを示す上面図を表している。
第１の実施形態〜第５の実施形態を含む図示の実施形態では、伸縮可能な金属配線の厚さｔは（第１の実施形態の図３に一例として示す）は、０ミクロン〜０１００ミクロンの間とすることができる。別の実施形態では、厚さｔは７０ミクロン未満でありうる。
上記の実施形態のいくつかに示されるように、ＬＥＤチップを支持しているテープは、
伸縮可能な金属配線から所定距離離れていてもよく、或いは伸縮可能な金属配線に近接して／隣接していてもよい。上記実施形態で使用されるテープは、一方向以上の方向に、膨張及び拡張することができる。図示された実施形態の全てにおいて、伸縮可能な金属配線は、吊り下げられて（浮かんで）いることができる。上記実施形態において、テープは、接着層（不図示）によって被覆された薄膜層（不図示）で作製されている。接着剤層は、アクリル系組成物で製作されている。薄膜層は、ＰＶＣ組成物で製作されている。また、伸縮可能な金属配線は、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、または金（Ａｕ）などの他の金属で作製してもよい。
他の代替の実施形態では、ＬＥＤチップのパッドを、ＬＥＤチップの反対側の表面上または同一面上に形成してもよい。これにより、ｐパッドとｎパッドとを、ＬＥＤチップの異なる側に存在させることができる。
一実施形態では、基板５０は、基板５０は複数のＬＥＤチップ５を保持しており、基板５０は、複数の基板片５１へと切断されうる。各基板片５１は、図４０に示すように、１つ以上のＬＥＤチップ５を保持しうる。
本発明の実施形態での伸縮可能な金属配線の幅は、７０ｕｍ未満、例えば、５ｕｍ、１０ｕｍ、２７ｕｍ、５７ｕｍ又は６２ｕｍなどと、することができる。伸縮可能な金属配線の長さは、例えば、収縮時では２５５ｕｍ、伸長時に、１２００ｕｍとすることができる。一方、伸縮可能な金属配線の収縮したときの長さは、Ａとして定量化することができ、伸縮可能な金属配線の延長したときの長さは、４．０Ａ〜３．５Ａとして推定できる。
伸縮可能な金属配線の曲率半径（Ｒ）と厚さ（ｔ）との比＜ｔ／２Ｒ＞は、伸縮可能な金属配線の材料の降伏ひずみを超えることはできない。
なお、本実施形態およびその利点は、前述の説明から理解されると考えられている。また、実施形態の精神および範囲から逸脱またはその材料の利点のすべてを犠牲にすることなく、様々な変更がされ得ることが明らかであろう。

Claims (15)

  1. 複数のＬＥＤチップと、
    所定のパターンを形成する複数の伸縮可能な金属配線と、
    複数の電極と、
    金属シード層と、を有し、
    前記金属シード層は前記複数の電極に接続されており、
    前記伸縮可能な金属配線の１つが前記複数の電極のうちの２つへ接続され、
    前記２つの電極は、前記複数のＬＥＤチップの２つに、夫々接続されており、
    前記伸縮可能な金属配線の１つが前記複数のＬＥＤチップとの電気的接続を維持しながら、１つの軸に沿った、ある距離に伸長することが可能である、
    発光デバイスアセンブリ。
  2. 前記複数のＬＥＤチップに接着されたテープをさらに有しており、
    前記複数のＬＥＤチップは、互いに一つ以上の事前に決められた距離で配置され、前記複数のＬＥＤチップの間の距離が予め設定された幅になるまで広がるように、前記テープが引き延ばされる、
    請求項１に記載の発光デバイスアセンブリ。
  3. 前記伸縮可能な金属配線の厚さは０ミクロン〜１００ミクロンの間である、
    請求項１に記載の発光デバイスアセンブリ。
  4. 当該発光デバイスアセンブリは、基板をさらに有しており、
    前記基板は複数の基板片を含んでおり、
    前記各基板片は、少なくとも１つのＬＥＤチップを保持し、
    前記基板片上にある、隣接するＬＥＤチップ間の距離が増加することが可能であるように、隣接する基板片の間の距離が、拡張可能である、
    請求項１に記載の発光デバイスアセンブリ。
  5. 当該発光デバイスアセンブリは、基板をさらに有しており、
    前記基板は、拡張テーブル、チップオンガラス（ＣＯＧ）型又はチップオンボード（ＣＯＢ）型の最終基板、複数のスクライブ基板片、及び複数の透明基板片、を構成するグループから選択され、
    前記複数のＬＥＤチップは前記基板に実装され、
    隣接するＬＥＤチップが実装される間の距離が予め設定された幅まで大きくすることが可能であるように、隣接するＬＥＤチップとの間の距離は伸長可能である、
    請求項１に記載の発光デバイスアセンブリ。
  6. 収縮状態における前記伸縮可能な金属配線は、バネ構造を有している、
    請求項１に記載の発光デバイスアセンブリ。
  7. 複数のＬＥＤチップを備えるＬＥＤウェハ上にチタン層及び銅層を形成する工程と、
    フォトレジスト層を形成して、パターニングする工程と、
    パターン化された前記フォトレジスト層の中に銅材料を充填することによって、複数の伸縮可能な金属配線と、複数の接触電極とを形成する工程と、
    前記伸縮可能な金属配線に隣接するフォトレジスト層の一方の側に第１のテープを接着する工程と、
    前記ＬＥＤチップに隣接する前記ＬＥＤウェハの第１の表面上に複数のスクライブ線を形成する工程と、
    前記第１のテープが前記ＬＥＤチップに接着したまま、前記スクライブ線に沿ってＬＥＤウェハを断片化する工程と、
    前記ＬＥＤウェハの第２の表面に第２のテープを接着する工程と、
    前記第１のテープ及び前記フォトレジスト層を除去する工程と、
    前記チタン層及び前記銅層を選択的にエッチングすることによって、前記ＬＥＤチップに接続される前記複数の伸縮可能な金属配線のパターンを形成する工程と、
    拡張テーブルを提供する工程と、
    前記複数の接触電極を前記拡張テーブルへ取り付ける工程と、
    加熱により、前記第２のテープを取り除く工程と、を有する、
    複数のＬＥＤチップを電気的に接続する一体化製造方法。
  8. 第１の基板上に、チタン金属シード層及びフォトレジスト層を夫々形成する工程と、
    マスクとして機能するように前記フォトレジスト層をエッチングすることで、複数の開口部を生成する工程と、
    前記開口部を銅材料で充填することで、複数の伸縮可能な金属配線及び複数の接触電極を形成する工程であって、伸縮可能な金属配線は前記第１の基板を覆う所定のパターンを形成し、各伸縮金属配線は、隣接する接触電極の対と、伸縮可能な金属配線の両端で接続される、工程と、
    前記フォトレジスト層を除去する工程と、
    前記接触電極と、前記接触電極の下にあるチタン金属シード層の一部とに接続される、
    前記伸縮可能な金属配線が、それぞれ第１の基板上に残るように、前記チタン金属シード層を選択的にエッチングする工程と、
    前記複数のＬＥＤチップに第１のテープを接着する工程であって、前記各ＬＥＤチップは一対の接触パッドを備え、一対の接触パッドは、一対の電極に対応して位置合わせされる工程と、
    前記一対の接触電極へ前記一対の接触パッドを夫々接着する工程と、
    前記ＬＥＤチップから前記第１のテープを取り除くことで、中間ＬＥＤチップアセンブリを形成する工程と、を有する、
    複数のＬＥＤチップを電気的に接続する一体化製造方法。
  9. 最終基板上に、前記中間ＬＥＤチップアセンブリを実装する工程と、
    前記中間ＬＥＤチップセンブリから前記第１の基板を除去する工程と、をさらに有する、
    請求項８に記載の一体化製造方法。
  10. 前記第１の基板はテンプレート基板であり、
    前記最終基板はガラス基板又はＰＣＢ板である、
    請求項９に記載の一体化製造方法。
  11. 前記第１の基板を、切断して断片化することにより基板片する工程をさらに有し、
    前記ＬＥＤチップは前記伸縮可能な金属配線によって接続され、
    前記ＬＥＤチップは垂直方向に移動可能であり、水平方向に拡張可能であるので、中間ＬＥＤチップアセンブリをフレキシブル基板へ実装することが可能になる、
    請求項８に記載の一体化製造方法。
  12. 前記第１の基板は透明基板である、
    請求項１１に記載の一体化製造方法。
  13. 透明基板上にチタン金属シード層を形成する工程と、
    前記チタン金属シード層上にフォトレジスト層を形成して、エッチングする工程と、
    複数の伸縮可能な金属配線及び複数のボンディング端子を形成するために、前記フォトレジスト層の開口部に銅材料を充填する工程であって、
    伸縮可能な金属配線の夫々は、前記透明基板を覆う所定のパターンを形成する工程であって、で前記伸縮可能な金属配線の各々は、伸縮可能な金属配線の両端に隣接するボンディング端子対に接続されている、
    前記フォトレジスト層を除去する工程と、
    前記ボンディング端子に接続された前記伸縮可能な金属配線が前記透明基板上に残るように、前記チタン金属シード層の実質的な部分を除去するために選択的にエッチングする工程と、
    前記ＬＥＤチップの各々が一対のボンディングパッドを有している、複数のＬＥＤチップの一方の側に、第１のテープを接着する工程と、
    前記透明基板を、個々の基板片に切断して断片化する工程と、
    前記透明基板の各部分は１つのＬＥＤチップを保持しているおり、前記伸縮可能な金属配線で複数のＬＥＤチップ間が接続される工程と、を有する、
    複数のＬＥＤチップを電気的に接続する、一体化製造方法。
  14. 複数のボンディング端子の１つから複数のボンディングパッドの１つまで、ワイヤボンディングを用いた電気的接続を形成する工程と、をさらに有し、
    一の前記ボンディング端子は、他の前記ボンディング端子と、１つの伸縮可能な金属配線を介して接続される、
    請求項１３に記載の一体化製造方法。
  15. 複数のボンディング端子の１つから複数のボンディングパッドの１つまで、リソグラフィおよび金属化を使用して、電気的接続を形成する工程と、をさらに有し、
    一の前記ボンディング端子は、他の前記ボンディング端子と、１つの伸縮可能な金属配線を介して接続される、
    請求項１３に記載の一体化製造方法。
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