TW200529471A - Cost-effective, miniaturized mounting and connection technology for LEDs and other optoelectronic modules - Google Patents

Description

200529471 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種光電模組及其製造方法，其中該光 電模組包含一具有光電構件的基板。 【先前技術】 對於個別的LED和照明模組（緊密光源）的製造，主要 是採用導線接合、焊接和/或使用導電黏著物之晶片安裝方 式’當作晶片和基板之間的電性連接技術。此技術可製造 可裝配構件或用於緊密光源之LED陣列。 傳統的晶片安裝過程如下： •晶粒接合：將晶片放置在塡充的導電黏著物上（黏著固定） ，然後固化該黏著物，或 •使用焊接物安裝晶片，施以溫度和可能有的壓力處理（焊 接/合金）； •導線接合：使用導線接合，完成晶片的電性連接； •使用透明材料（如樹脂、矽酮、壓克力樹脂、聚氨基甲酸 乙酯、和其他聚合物），藉由成型技術或噴灑技術，完成 晶片封裝； •藉由輪鋸切割、水柱切割或雷射切割法、分隔面板。 作爲小型化的一部分，在市場上曾經要求更小的構件 高度。在此情形下，產品必須具有成本效益和提供令人滿 意的可靠度。此外，連接技術應該要提供高度的可撓性， 以允許在設計變化上有快速的，可撓的和成本效益的反應 200529471 【發明內容】 、 使用此技術當作起始點，本發明主要的目的係要詳細 ^ 說明滿足上述這些要求，具有基板和光電構件之模組，及 其製造方法。 此目的可藉由本發明在申請專利範圍獨立項之詳細說 明達成。實施例之優點會從申請專利範圍附屬項顯露。 因此，基板具有光電構件係以平面接合之特徵。此意 味著接合不再使用與基板和必要構件持續固定之粗導線， 而是藉由典型爲銅層形式之平面、平坦、水平的導電結構 馨 〇 平面接合可以製造包含基板和光電構件之特別低輪廓 的模組。 例如，光電構件可以與基板上之其他光電構件接合。 尤其，與基板之導電元件，如導體軌道、平面接合。 爲了定出離基板和/或光電構件之最小可能距離的平 面接合路徑，基板和/或光電構件至少部分提供絕緣層，在 其上配置用於光電構件平面接合之平面導電結構。 · 絕緣層可以由薄片、漆狀物質、和/或聚合物層形成。 該層可以疊壓在其上、氣相沉積、壓印和/或噴灑形成。例 如’絕緣層可以藉由雷射（電獎）鈾刻、噴墨和/或光建構法 建構。尤其，可以使用聚對-二甲苯基當作聚合物。 光電構件應該可以使光與環境相互作用。此可以以兩 種方式特別有利的實行； 首先，絕緣層在光電構件之光輸出和/或輸入開口的區 -6- 200529471 域’可以是全部或部分（非常）透明的。 ' 另一方面’在光電構件之光輸出和/或輸入開口的區域 之絕緣層可以開一個窗口。例如，若絕緣層係由薄片形成 ，則在應用該層之前，可以立即提供窗口。或者，即使在 應用使用層對應結構之層後，也可藉由上述程序製作開口 〇 此種型式之窗口最好也提供在一個或多個光電構件電 子轉移區（t r a n s i t i ο η ζ ο n e )之區域的絕緣層中。然後，定出 平面導電結構經由窗口到光電構件轉移區之路徑。 鲁 若這是意圖，則絕緣層和/或平面導電結構也會至少部 分遮蓋光電構件的光輸出和/或光輸入開口。最後，平面導 電結構被特別設計要可以反射光，例如，光被反射回到光 電構件，然後在另一個光輸出口射出。此表示使用平面接 合也可達成光導引。 光電構件典型爲 LED，尤其是 OLED、和/或光優打 (photovoltaic)構件。例如，印刷電路板、陶瓷板、銅薄片 製作在兩側上之軟板（flex)、打孔或蝕刻之導線框架、或層 ® 狀結構，都可以用以當作基板，以製造晶片卡或可撓式電 路。 具有基板和光電構件之產品的高度最好小於〇.4mm。 在包含具有光電構件之基板的產品製造方法中，光電 構件係平面接合。本發明的優選實施例係以類似於方法的 優選實施例之方式出視’而反之亦然。 200529471 【實施方式】 首先’先說明組態和連接技術的一些基本特徵。 藉由膠黏或焊接，將一個或多個光電構件，典型係以 晶片形式，固定到基板。現在，在光電構件上面，爲接觸 墊形式之接觸點的電性連接係藉由平面接合法達成。例如 ’此可以根據電性絕緣薄片的製作，然後使用在此薄片上 之金屬結構形式的平面導電結構接合。絕緣層也可以使用 其他方法製作’以取代絕緣薄片的形式，如塗以漆狀物、 氣相沉積或印刷。 φ ¥寸於絕緣薄片形式的絕緣層； -例如，在高壓蒸汽鍋中，或藉由使用熱的迴轉式薄片壓 型機或在真空熱輾壓下，均衡的製作。 -該薄片在藉由光電構件發射或吸收的光波長區域內，可 以是透明的。然後不需要移除部分的薄片。該薄片也可 以採用完全模複合物（clear mold compound)之保護功能 〇 -若該薄片並不夠透明，則可以根據LED型式建構該薄片 鲁 ，使得在晶片邊緣和/或在晶片的上面最大化光輸出。例 如，此可以可撓式的方式和藉由雷射剝離而無關於其形 貌來實行。 -使用可以使絕緣薄片模倣晶片表面之適當的薄片製作法 。因此’在邊緣和轉角區域，也可以得到完全的絕緣功 能’以增加可罪度。 對於使用金屬結構形式之平面導電結構的接合，可以 200529471 有各種不同的選擇： -使用適當的金屬化製程之電性連接’例如’應用使用濺 鍍或氣相沉積之薄起始層’然後使用例如銅的無電流或 通電流沉積之選擇性強化。 -給予絕緣薄片電性導電塗覆’例如’使用金屬薄片塗覆 。此金屬薄片係在薄片製程之前或之後建構。晶片和金 屬結構之間的連接可以增加’尤其使用機械加壓粗糙地 撞擊在晶片焊接墊上’或也可以藉由部分通電流或零電 流沉積的方式增加。此處’在晶圓階段之鋁晶片焊接墊 的精製化是較優的。 -該連接也可以使用傳統的輾壓工具執行輾壓而製成。 -導電金屬結構可以使用輾壓製作應用。 第1圖爲說明爲蝕刻銅導線架形式之基板2特徵之產 品1。導線架的銅被通電流沉積的鎳/金圍繞，以改善焊接 特性。爲晶片形式之光電構件3被放置在基板2中，而且 藉由導電黏著物或焊接物4，電性和機械性連接到基板2 〇 爲薄片形式之絕緣層5被放置在基板2和光電構件3 之上。絕緣層5在光電構件3的光輸出區域打開一個窗口 。爲金屬化形式之平面導電結構6在絕緣層5上定出到達 光電構件3的接觸點和到達基板2的導體7之路徑，以接 合光電構件3。 具有光電構件3、絕緣層5和平面導電結構6之基板2 被塑造成完全模複合物（clear mold compound)形式之保護 200529471 體8。產品1之高度約爲1 5 0 μ m。 ' 示於第2圖之產品1，除了絕緣層5被具體化爲一透 ‘ 明層，而且行進通過光電構件3的光輸出開口區域之外， 其餘都對應第1圖中之產品1。因此除了電性連接到平面 導電結構6之光電構件3的接觸點之外，不用打開窗口。 透明的絕緣層5可以含有顏料，尤其是在光電構件3的光 輸出區域，以將最後的光上色。 在第3圖的左邊，係具有大的中央光輸出且完全圍繞 此光輸出的邊緣接合之平面接合光電構件3，其中邊緣接 鲁 合係由平面導電結構6和隱藏在其下之絕緣層圍繞。或者 ，根據光電構件3的接觸點結構和期望的光導引，除了在 面對基板2之光電構件3的正面上之一個或多個個別區域 之外，邊緣接合不會在光輸出所有的周圍延伸。 在第3圖的右邊，圖示之光電構件3，係根據習知技 術，使用1 2 Ο μηι導線接合技術，用導線9接合。如圖所示 ，光電構件3大部分的光輸出都被覆蓋。 用於光導引之平面接合的優點在第4圖中就特別清楚 · 。此處’在左邊再度圖不’使用在基板2上之絕緣層5和 平面導電結構6之平面接合光電構件3。光電構件3沒有 光輸出要求之所有的光輸出開口，都被使用絕緣薄片5和 平面導電結構6覆蓋。若這些被設計成可以反光，則即使 光被反射回到光電構件3，也會一直反射，直到光在提供 的光輸出中脫離。 對於示於根據習知技術之第4圖右邊的接合，藉由比 -10- 200529471 較，大部分期望的光輸出區域都被使用的接合導線9覆蓋 。儘管如此，平行於基板2的光會從光電構件3的側面脫 離，這是不想要的光脫離。 對於平面接合光電構件3，光係在光電構件3位在相 對於基板2的面發射，因此實際上係垂直基板2。 黏著和連接技術的優點說明如下： -很小的接觸面積，和能具有最大可能光產出量之可變佈 局； -使用選擇的接觸導線尺寸之均勻的電流分佈，造成很高 鲁 的光產出量； -超薄，小型化的結構； -平面接合能具有薄模體（mold mass)覆蓋； -平面接合能使用表面黏著散熱片有效加熱； -使用相當平行的製程（面板製程）之成本效益的黏著和連 接技術。此外，捲筒到捲筒之製造方法也是可行的； -沒有經由位在晶片中央之導線接合墊中央的陰影；及 -使用適合的材料特性，例如CTE(熱膨脹係數），Tg(玻璃 馨 轉移溫度）等之高可靠度。 對於絕緣薄膜之光特性的適當選擇，其可以採用完全 模複合物之保護功能，所以其就不再被需要。 可以將藍光轉換成白光之螢光基板可以納入摻有顏料 之薄片。在此方法中，可以使用精密決定的薄片厚度和薄 片中的顏料濃度，良好控制色度座標。 200529471 【圖式簡單說明】 本發明之其他優點和特徵可以根據圖示之實施例的說 明中發現，其中 第1圖爲包含具有平面接合光電構件之基板的產品橫 截面圖； 第2圖爲包含具有平面接合光電構件之基板的另一產 品橫截面圖； 第3圖爲比較平面接合和習知接合光電構件之上視圖 ;及 鲁 第4圖爲關於平面接合和習知接合光電構件之光輻射 塵（fallout)的比較。 【主要元件符號說明】 1 產品 2 基板 3 光電構件 4 導電黏著物或焊接物 5 絕緣層 · 6 平面導電結構 7 導體 8 保護體 9 接合導線 -12-

Claims (1)

1. 200529471 十、申請專利範圍： 1 . 一種包含具有光電構件（3 )的基板（2 )之產品，其中 該光電構件（3)係平面接合。 2 .如申請專利範圍第1項之產品，其中 該基板（2)包含一導電元件（7)，特別是一導體，其係 與該光電構件（3)平面接合。 3 .如申請專利範圍第1或2項之產品，其中 該基板（2 )和/或該光電構件（3 )至少部分具有一絕緣 層（5)，且在該絕緣層（5)上配置有用以平面接合該光電構 鲁 件（3 )之平面導電結構（6 )。 4 .如申請專利範圍第3項之產品，其中 S亥絕緣層（5 )係一薄片、漆狀物質、和/或一*聚合物層 〇 5 ·如申請專利範圍第3或4項之產品，其中 該絕緣層（5)在該光電構件（3)的光輸出和/或光輸入 區域是透明的。 6 ·如申請專利範圍第3或4項之產品，其中 鲁 該絕緣層（5)在該光電構件（3)的光輸出和/或光輸入 區域打開一個窗口。 7 .如申請專利範圍第3到6項中任一項之產品，其中 該絕緣層（5)在該光電構件（3)的接觸點區域打開一 個窗口’該平面導電結構（6)經由該窗口被導引到該光電 構件（3 )的轉移區（t r a n s i t i ο η ζ ο n e )。 8 .如申請專利範圍第3到7項中任一項之產品，其中 -13- 200529471 以絕緣層（5 ) s有顔料，用以將該光電構件（3 )所發射 · 或吸收的光上色。 ， 9 .如申請專利範圍帛1到8項中任一項之產品，其中 平面接合至少部分遮蓋該光電構件（3 )之光輸出和/ 或光輸入。 1 0 ·如申請專利範圍第1到9項中任一項之產品，其中 該光電構件（3)係一LED，尤其是一 OLED，和/或一 光伏打（p h 〇 t 〇 v ο 11 a i c )構件。 1 1 ·如申請專利範圍第1到1 〇項中任一項之產品，其中 鲁 該基板（2)係一印刷電路板，軟板（fiex)或導線框架 〇 1 2 .如申請專利範圍第1到1 1項中任一項之產品，其中 該產品（1 )的高度小於〇 · 4 m m。 13 . —種用於製造其特徵爲具有一光電構件（3)之基板（2)之 產品（1 )的方法，其中 該光電構件（3 )係平面接合。 -14-